鐵鉻液流電池技術(shù)、優(yōu)缺點和經(jīng)濟性一覽

我國能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，儲能迎來了迄今為止最大的機遇，市場擴張持續(xù)加速。

儲能高速發(fā)展，不可避免地產(chǎn)生了一些問題。

例如，隨著風電場、光伏電站、水力發(fā)電等可再生能源的大規(guī)模并網(wǎng)，我國電網(wǎng)接納能力開始顯得力不從心，針對這一問題，市場提出了大規(guī)模儲能技術(shù)這一解決方案。

在眾多大規(guī)模儲能技術(shù)中，抽水蓄能受環(huán)境限制，鋰電儲能安全性低，鐵鉻液流電池具備高安全、低成本、高性能等優(yōu)勢，是未來大儲市場的有力競爭者之一。

液流電池四天王

液流電池由正負極電解液存儲罐、正負極電解液、電堆系統(tǒng)和管理控制系統(tǒng)等組成，普遍具備安全性高、壽命長、毒性弱、腐蝕性弱、自放電低且電解液可重復利用等優(yōu)點。

目前，在市場上比較受歡迎的液流電池主要分四類鐵鉻液流電池、全釩液流電池、鉛酸液流電池和鋰離子液流電池。

第一，鐵鉻液流電池，壽命長、成本低、技術(shù)成熟、原材料豐富、工作溫度范圍廣，在大規(guī)模長時儲能等領(lǐng)域潛力巨大。

第二，全釩液流電池，技術(shù)最成熟、市場化最充分，缺點是電解液成本較高。

上月30日，容量、功率均為世界第一的大連液流電池儲能電站，已成功并網(wǎng)發(fā)電。

第三，鉛酸液流電池，初期設計成本低，缺點是壽命短，后期維護成本高，并未得到廣泛應用。

第四，鋰離子液流電池，市場化優(yōu)勢不明顯，大中型儲能方面，不如鐵鉻液流電池和全釩液流電池，未來，可能會在小型儲能和短期儲能里有所應用。

鐵鉻液流電池 VS 全釩液流電池

液流電池商用主流是鐵鉻液流電池和全釩液流電池。

兩者對比，鐵鉻液流電池工作溫度和原材料成本方面優(yōu)勢明顯。

第一，工作溫度方面，鐵鉻液流電池的工作溫度為-20~70℃，全釩液流電池的工作溫度為5~50℃，鐵鉻的工作溫度范圍明顯更大。

第二，原材料成本方面，鐵鉻液流電池和全釩液流電池的關(guān)鍵原材料分別為鉻鐵礦和釩鐵礦。

根據(jù)2022年11月10日上海價格行情，50基釩鐵價格是50基鉻鐵的15.6倍，鉻鐵液流電池關(guān)鍵原材料價格更便宜。

此外，鉻的地殼含量為0.01%，排名17。全球范圍內(nèi)，鉻鐵礦資源豐富，2020年全球鉻礦資源量約90億噸，2021年全球鉻礦產(chǎn)量為3480萬噸；中國境內(nèi)，鉻產(chǎn)業(yè)鏈完善，相關(guān)技術(shù)儲備全面。

不過，技術(shù)成熟度和原材料自給占比方面，全釩液流電池更勝一籌。

第一，技術(shù)成熟度方面，全釩液流電池比鐵鉻液流電池更成熟。

目前，全釩液流電池項目，單體電堆功率可達400V，而鐵鉻液流電池項目，單體電堆功率僅為30-40V，差距明顯。

行業(yè)人士預測，隨著相關(guān)技術(shù)發(fā)展，2025年末，鐵鉻液流電池單體電堆功率可達到400V。

第二，原材料自給占比方面，我國釩礦儲量世界第一，鉻礦卻嚴重依賴對外進口。

中國鉻礦儲量僅407萬噸，全球占比不到1%，而需求量大，自給占比少于10%，嚴重依賴對外進口。

相較而言，根據(jù)USUG相關(guān)數(shù)據(jù)，2021年我國釩礦石儲量為950萬噸，占全球儲量的4成，是全世界釩礦儲量第一的國家。

大型長時儲能適配王

鐵鉻液流電池，具有長壽命、低成本、高安全、高性能、大容量、弱毒性、弱腐蝕性等優(yōu)勢。

長壽命方面，鐵鉻液流電池循環(huán)壽命大于20000次，可應用20年。

低成本方面，鐵鉻液流電池度電成本僅為0.4元/度，低于全釩液流電池的0.8~1.3元/度。

高安全方面，鐵鉻液流電池的正負極電解液，均采用水性溶液，分裝于兩個獨立的儲液罐中，電堆與儲液罐分離，無爆炸風險。

高性能方面，鐵鉻液流電池的正常工作溫度區(qū)間較廣，為-20~70℃，同時能量密度為10~20Wh/升。

大容量方面，我國已經(jīng)投入運行的鐵鉻液流電池儲能項目，代表有國家電投集團河北電力有限公司張家口分公司戰(zhàn)石溝光伏電站鐵鉻液流電池儲能示范項目，容量為250kW/1.5MWh；四川綿陽市科技城新區(qū)鐵鉻液流電池長時儲能項目，容量為1MW/4MWh。

弱毒性、弱腐蝕性方面，由于鐵鉻液流電池的電解質(zhì)溶液，主要是含鐵鹽、鉻鹽的稀鹽酸溶液，因此，毒性和腐蝕性較弱。

缺點方面，鐵鉻液流電池目前商業(yè)化的限制因素主要是單體電堆功率還較低，僅為30~40V。

綜合鐵鉻液流電池的優(yōu)缺點，鐵鉻液流電池將是風光配儲等大型長時儲能領(lǐng)域的適配之王。

光明前景

近年，相關(guān)研究機構(gòu)的努力攻關(guān)，解決了一直困擾著鐵鉻液流電池的三個問題電解液互混問題、陰極析氫問題和電解液衰減問題。

其中，通過采用混合的鐵離子、鉻離子溶液，解決了電解液互混問題；利用催化劑，解決了陰極析氫問題；通過設計安裝再平衡系統(tǒng)，解決了電解液衰減問題。

隨著相關(guān)投資機構(gòu)的進一步關(guān)注，鐵鉻液流電池技術(shù)勢必快速提升，現(xiàn)在的單體電堆功率低等技術(shù)缺點，如果得到解決，鐵鉻液流電池必將迎來一片光明。