釩電池解析 鋰電池的“繼任者” 有何優(yōu)點

    釩電池（VRB）是一種新型清潔能源存儲裝置，經(jīng)過美國、日本、澳大利亞等國家的應(yīng)用驗證，與目前市場中的鉛酸蓄電池、鎳氫電池相比，具有大功率、長壽命、支持頻繁大電流充放電、綠色無污染等明顯技術(shù)優(yōu)勢。

　　一、釩電池工作原理

　　釩電池（VRB）是一種新型清潔能源存儲裝置，經(jīng)過美國、日本、澳大利亞等國家的應(yīng)用驗證，與目前市場中的鉛酸蓄電池、鎳氫電池相比，具有大功率、長壽命、支持頻繁大電流充放電、綠色無污染等明顯技術(shù)優(yōu)勢，主要應(yīng)用于再生能源并網(wǎng)發(fā)電、城市電網(wǎng)儲能、遠程供電、UPS系統(tǒng)、海島應(yīng)用等領(lǐng)域。

　　公開資料顯示，釩電池一次性充電后，續(xù)航能力可達1000公里，充電時間只需3分鐘—5分鐘，成本造價是目前24V鋰電池的40%，從續(xù)航、充電時間與成本上均被譽為“完美電池”。

　　與其它蓄能系統(tǒng)相比，全釩氧化還原液流電池的應(yīng)用優(yōu)點是：

　　1、電堆作為發(fā)生反應(yīng)的場所與存放電解液的儲罐分開，從根本上克服了傳統(tǒng)電池的自放電現(xiàn)象。功率只取決于電堆大小，容量只取決于電解液儲量和濃度，設(shè)計非常靈活；當(dāng)功率一定時，要增加儲能容量，只需要增大電解液儲罐容積或提高電解液體積或濃度即可，而不需改變電堆大?。豢赏ㄟ^更換或添加充電狀態(tài)的電解液實現(xiàn)“瞬間充電”的目的。可用于建造千瓦級到百兆瓦級儲能電站，適應(yīng)性很強。

　　2、充、放電性能好，可以進行大功率的充電和放電，也可以允許浮充和深度放電。對鉛酸蓄電池來說，放電電流越大，電池的壽命越短；放電深度越深，電池的壽命也越短。而釩電池放電深度即使達到100%，也不會對電池造成影響。而且釩電池不易發(fā)生短路，這就避免了因短路而引起的爆炸等安全問題。

釩電池的基本工作原理示意圖

　　3、可充放電次數(shù)極大，理論上壽命是無數(shù)次。充放電時間比為1：1，而鉛酸電池是4：1。而且釩電池充、放切換響應(yīng)速度快，小于20毫秒，非常有利于均衡供電。

　　4、能量效率高，直流對直流能量效率可以達到80%以上，而鉛酸電池只有60%左右。釩電池組中的各個單位電池狀態(tài)基本一致，維護簡單方便。

　　5、選址自由度大，占地少，系統(tǒng)可全自動封閉運行，不會產(chǎn)生酸霧，沒有酸腐蝕。電解液可反復(fù)利用，無排放，維護簡單，操作成本低。是一種綠色環(huán)保儲能技術(shù)。因此對于可再生能源發(fā)電，釩電池是鉛酸電池理想的替代品。

　　二、釩電池能否引領(lǐng)新能源革命

　　釩電池（VRB，VanadiumRedoxFlowBattery）是當(dāng)今世界上規(guī)模最大、技術(shù)最先進、最接近產(chǎn)業(yè)化的高效可逆燃料電池，具有功率大、容量大、效率高、成本低、壽命長、綠色環(huán)保等一系列獨特優(yōu)點，在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰、分布電站、軍用蓄電、交通市政、通訊基站、UPS電源等廣闊領(lǐng)域有著極其良好的應(yīng)用前景，在日本、加拿大、美國、澳大利亞、西歐等國家和地區(qū)已開始取代容量小、壽命短、污染大的鉛酸電池。

　　風(fēng)力發(fā)電

　　目前風(fēng)力發(fā)電機需要配備功率大約相當(dāng)于其功率1%的鉛酸電池用于緊急情況時風(fēng)機保護收風(fēng)葉用，另外每一臺風(fēng)機還需要配備功率大約相當(dāng)于其功率4%的后備蓄電池。由于電網(wǎng)已成為風(fēng)電發(fā)展的瓶頸，隨著風(fēng)電的爆炸式發(fā)展，風(fēng)電與電網(wǎng)的矛盾將越來越突出，為了減少對電網(wǎng)的沖擊，大幅度提高風(fēng)電場電力的使用率同時賺取巨額的電網(wǎng)峰谷差價，風(fēng)電場將需要配備功率相當(dāng)于其功率10～50%的動態(tài)儲能蓄電池。對于風(fēng)機離網(wǎng)發(fā)電，則需要更大比例的動態(tài)儲能蓄電池。

　　由于風(fēng)機現(xiàn)在使用的鉛酸電池存在容量小、壽命短、穩(wěn)定性差、維護費時費力、污染大等嚴重缺陷，風(fēng)機制造廠家一直在尋找更好的可以替代鉛酸電池的產(chǎn)品，相信擁有眾多杰出優(yōu)點的釩電池完全可以取代現(xiàn)有的鉛酸電池，進而構(gòu)建風(fēng)電場的動態(tài)能源儲存系統(tǒng)，大幅度提高風(fēng)電場的效率和效益，推動風(fēng)電產(chǎn)業(yè)更好更快地發(fā)展。

　　光伏發(fā)電

　　據(jù)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計，近幾年全球光伏組件的年均增長率高達30％，光伏產(chǎn)業(yè)成為全球發(fā)展最快的新興行業(yè)之一。特別是2008年，全球光伏發(fā)電裝機總量達到3吉瓦。

　　顧名思義，光伏發(fā)電需要太陽光，一旦到了晚上和陰雨天就發(fā)不了電，因而需要蓄電池為其儲存電力，由于鉛酸電池功率、容量、壽命均非常有限，相信集眾多杰出優(yōu)點于一身的釩電池將作為光伏發(fā)電儲能電池的首選。

　　電網(wǎng)調(diào)峰

　　電網(wǎng)調(diào)峰的主要手段一直是抽水蓄能電站。近二三十年來，世界發(fā)達國家抽水蓄能電站發(fā)展越來越快。世界上抽水蓄能電站發(fā)展最快、裝機容量最多的是日本，其次是美國、意大利、德國、法國、西班牙等，日本和美國抽水蓄能電站裝機容量均已超過2000萬千瓦。

　　由于抽水蓄能電站需建上、下兩個水庫，受地理條件限制較大，在平原地區(qū)不容易建設(shè)，而且占地面積大，維護成本高。釩電池蓄能電站不受地理條件限制，選址自由，占地少，維護成本低。可以預(yù)期，隨著釩電池技術(shù)的發(fā)展，釩電池蓄能電站將逐步取代抽水蓄能電站，在電網(wǎng)調(diào)峰中發(fā)揮重要的作用。

　　交通市政

　　隨著世界城市化進程的不斷加快和汽車保有量的持續(xù)增加，汽車尾氣污染已經(jīng)成為城市空氣污染的頭號污染源。大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保的電動汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車，已成為了人們的共識。隨著釩電池技術(shù)的快速發(fā)展，可以預(yù)期，擁有眾多杰出優(yōu)點的釩電池將在電動汽車（特別是城市公交客車）、電動機車、電動自行車、電動船舶、交通信號、風(fēng)光互補路燈等廣闊領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

　　通訊基站

　　通信基站和通信機房需要蓄電池作為后備電源，且時間通常不能少于10小時。對通訊運營商來講，安全穩(wěn)定可靠性和使用壽命是最重要的，在這一領(lǐng)域，釩電池有著鉛酸電池?zé)o法比擬的先天優(yōu)勢。

　　UPS電源

　　賽迪顧問研究顯示，2007年UPS市場出現(xiàn)了持續(xù)增長的態(tài)勢，主要原因是中國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展帶來的UPS用戶需求分散化，使得更多的行業(yè)和更多的企業(yè)對UPS產(chǎn)生了持續(xù)的需求。未來幾年，UPS產(chǎn)品發(fā)展的方向是更高的可用性、安全性以及功能的集成化、智能化和人性化。

　　目前中國的UPS市場強烈需求功率大、安全、穩(wěn)定可靠的蓄電池，釩電池在這一領(lǐng)域，相對于鉛酸電池?zé)o論在功率、安全穩(wěn)定性、還是使用壽命上都有著絕對優(yōu)勢。

　　分布電站

　　當(dāng)今社會對能源與電力供應(yīng)的質(zhì)量、效率、環(huán)保以及安全可靠性要求越來越高，大電網(wǎng)由于自身的缺陷已經(jīng)不能滿足這種要求。隨著分布電站的崛起，大型中心電站將逐步走向衰落。相信釩電池將首先在醫(yī)院、指揮控制中心、數(shù)據(jù)處理和通訊中心、商業(yè)大樓、娛樂中心、政府要害部門、制藥和化學(xué)材料工業(yè)、精密制造工業(yè)的分布電站中發(fā)揮重要作用。

　　軍用蓄電

　　釩電池還可以在軍事基地、指揮中心等軍事部門的軍用蓄電中發(fā)揮重要作用。