釩電池將領(lǐng)引新能源革命(圖)
釩電池（VRB,VanadiumRedoxFlowBattery）是當(dāng)今世界上規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)、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(zhǎng)、綠色環(huán)保等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn)，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(guó)、澳大利亞、西歐等國(guó)家和地區(qū)已開始取代容量小、壽命短、污染大的鉛酸電池。
隨著釩電池技術(shù)的迅猛發(fā)展，釩電池必將為人類帶來(lái)一場(chǎng)前所未有、意義重大深遠(yuǎn)的新能源產(chǎn)業(yè)革命！
釩電池優(yōu)點(diǎn)
與其它化學(xué)電源相比，釩電池具有明顯的優(yōu)越性，主要優(yōu)點(diǎn)如下：
1.功率大：通過增加單片電池的數(shù)量和電極面積，即可增加釩電池的功率，目前美國(guó)商業(yè)化示范運(yùn)行的釩電池的功率已達(dá)6兆瓦。
2.容量大：通過任意增加電解液的體積，即可任意增加釩電池的電量，可達(dá)吉瓦時(shí)以上；通過提高電解液的濃度，即可成倍增加釩電池的電量。
3.效率高：由于釩電池的電極催化活性高，且正、負(fù)極活性物質(zhì)分別存儲(chǔ)在正、負(fù)極電解液儲(chǔ)槽中，避免了正、負(fù)極活性物質(zhì)的自放電消耗，釩電池的充放電能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)75%以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池的45%。
4.壽命長(zhǎng)：由于釩電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)只分別存在于正、負(fù)極電解液中，充放電時(shí)無(wú)其它電池常有的物相變化，可深度放電而不損傷電池，電池使用壽命長(zhǎng)。目前加拿大VRBPowerSystems商業(yè)化示范運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的釩電池模塊已正常運(yùn)行超過9年，充放循環(huán)壽命超過18000次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定型鉛酸電池的1000次。
5.響應(yīng)速度快：釩電池堆里充滿電解液可在瞬間啟動(dòng)，在運(yùn)行過程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02秒，響應(yīng)速度1毫秒。
6.可瞬間充電：通過更換電解液可實(shí)現(xiàn)釩電池瞬間充電。
7.安全性高：釩電池?zé)o潛在的爆炸或著火危險(xiǎn)，即使將正、負(fù)極電解液混合也無(wú)危險(xiǎn)，只是電解液溫度略有升高。
8.成本低：除離子膜外，釩電池部件多為廉價(jià)的碳材料、工程塑料，材料來(lái)源豐富，易回收，不需要貴金屬作電極催化劑，成本低。
9.釩電池選址自由度大，可全自動(dòng)封閉運(yùn)行，無(wú)污染，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)營(yíng)成本低
釩電池市場(chǎng)前景
中國(guó)和世界釩電池市場(chǎng)分別見表1、表2，其中風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的釩電池市場(chǎng)需求按總裝機(jī)量（見表3～6）的25%計(jì)算，其它領(lǐng)域的釩電池市場(chǎng)需求按100%計(jì)算；釩電池產(chǎn)值以2萬(wàn)元/千瓦計(jì)算，不含電解液。
風(fēng)力發(fā)電
目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(shí)風(fēng)機(jī)保護(hù)收風(fēng)葉用，另外每一臺(tái)風(fēng)機(jī)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(lái)越突出，為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，大幅度提高風(fēng)電場(chǎng)電力的使用率同時(shí)賺取巨額的電網(wǎng)峰谷差價(jià)，風(fēng)電場(chǎng)將需要配備功率相當(dāng)于其功率10～50%的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能蓄電池。對(duì)于風(fēng)機(jī)離網(wǎng)發(fā)電，則需要更大比例的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能蓄電池。
由于風(fēng)機(jī)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(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、污染大等嚴(yán)重缺陷，風(fēng)機(jī)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(diǎn)的釩電池完全可以取代現(xiàn)有的鉛酸電池，進(jìn)而構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)能源儲(chǔ)存系統(tǒng)，大幅度提高風(fēng)電場(chǎng)的效率和效益，推動(dòng)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(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，近幾年全球光伏組件的年均增長(zhǎng)率高達(dá)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(jī)總量達(dá)到3吉瓦。
顧名思義，光伏發(fā)電需要太陽(yáng)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(chǔ)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(diǎn)于一身的釩電池將作為光伏發(fā)電儲(chǔ)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(lái)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家抽水蓄能電站發(fā)展越來(lái)越快。世界上抽水蓄能電站發(fā)展最快、裝機(jī)容量最多的是日本，其次是美國(guó)、意大利、德國(guó)、法國(guó)、西班牙等，日本和美國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量均已超過2000萬(wàn)千瓦。
由于抽水蓄能電站需建上、下兩個(gè)水庫(kù)，受地理?xiàng)l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(hù)成本高。釩電池蓄能電站不受地理?xiàng)l件限制，選址自由，占地少，維護(hù)成本低?？梢灶A(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(jìn)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(hào)污染源。大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保的電動(dòng)汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車，已成為了人們的共識(shí)。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(diǎn)的釩電池將在電動(dòng)汽車（特別是城市公交客車）、電動(dòng)機(jī)車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)船舶、交通信號(hào)、風(fēng)光互補(bǔ)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(jī)房需要蓄電池作為后備電源，且時(shí)間通常不能少于10小時(shí)。對(duì)通訊運(yùn)營(yíng)商來(lái)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(shì)。
UPS電源
賽迪顧問研究顯示，2007年UPS市場(chǎng)出現(xiàn)了持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，主要原因是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展帶來(lái)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(duì)UPS產(chǎn)生了持續(xù)的需求。未來(lái)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(guó)的UPS市場(chǎng)強(qiáng)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(duì)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(duì)優(yōu)勢(shì)。
分布電站
當(dāng)今社會(huì)對(duì)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(lái)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。
????? 表1 中國(guó)釩電池市場(chǎng)?
隨著釩電池技術(shù)的迅猛發(fā)展，釩電池必將為人類帶來(lái)一場(chǎng)前所未有、意義重大深遠(yuǎn)的新能源產(chǎn)業(yè)革命！
釩電池優(yōu)點(diǎn)
與其它化學(xué)電源相比，釩電池具有明顯的優(yōu)越性，主要優(yōu)點(diǎn)如下：
1.功率大：通過增加單片電池的數(shù)量和電極面積，即可增加釩電池的功率，目前美國(guó)商業(yè)化示范運(yùn)行的釩電池的功率已達(dá)6兆瓦。
2.容量大：通過任意增加電解液的體積，即可任意增加釩電池的電量，可達(dá)吉瓦時(shí)以上；通過提高電解液的濃度，即可成倍增加釩電池的電量。
3.效率高：由于釩電池的電極催化活性高，且正、負(fù)極活性物質(zhì)分別存儲(chǔ)在正、負(fù)極電解液儲(chǔ)槽中，避免了正、負(fù)極活性物質(zhì)的自放電消耗，釩電池的充放電能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)75%以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池的45%。
4.壽命長(zhǎng)：由于釩電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)只分別存在于正、負(fù)極電解液中，充放電時(shí)無(wú)其它電池常有的物相變化，可深度放電而不損傷電池，電池使用壽命長(zhǎng)。目前加拿大VRBPowerSystems商業(yè)化示范運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的釩電池模塊已正常運(yùn)行超過9年，充放循環(huán)壽命超過18000次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定型鉛酸電池的1000次。
5.響應(yīng)速度快：釩電池堆里充滿電解液可在瞬間啟動(dòng)，在運(yùn)行過程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02秒，響應(yīng)速度1毫秒。
6.可瞬間充電：通過更換電解液可實(shí)現(xiàn)釩電池瞬間充電。
7.安全性高：釩電池?zé)o潛在的爆炸或著火危險(xiǎn)，即使將正、負(fù)極電解液混合也無(wú)危險(xiǎn)，只是電解液溫度略有升高。
8.成本低：除離子膜外，釩電池部件多為廉價(jià)的碳材料、工程塑料，材料來(lái)源豐富，易回收，不需要貴金屬作電極催化劑，成本低。
9.釩電池選址自由度大，可全自動(dòng)封閉運(yùn)行，無(wú)污染，維護(hù)簡(jiǎn)單，運(yùn)營(yíng)成本低
釩電池市場(chǎng)前景
中國(guó)和世界釩電池市場(chǎng)分別見表1、表2，其中風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的釩電池市場(chǎng)需求按總裝機(jī)量（見表3～6）的25%計(jì)算，其它領(lǐng)域的釩電池市場(chǎng)需求按100%計(jì)算；釩電池產(chǎn)值以2萬(wàn)元/千瓦計(jì)算，不含電解液。
風(fēng)力發(fā)電
目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)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(shí)風(fēng)機(jī)保護(hù)收風(fēng)葉用，另外每一臺(tái)風(fēng)機(jī)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(lái)越突出，為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊，大幅度提高風(fēng)電場(chǎng)電力的使用率同時(shí)賺取巨額的電網(wǎng)峰谷差價(jià)，風(fēng)電場(chǎng)將需要配備功率相當(dāng)于其功率10～50%的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能蓄電池。對(duì)于風(fēng)機(jī)離網(wǎng)發(fā)電，則需要更大比例的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能蓄電池。
由于風(fēng)機(jī)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(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、污染大等嚴(yán)重缺陷，風(fēng)機(jī)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(diǎn)的釩電池完全可以取代現(xiàn)有的鉛酸電池，進(jìn)而構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)能源儲(chǔ)存系統(tǒng)，大幅度提高風(fēng)電場(chǎng)的效率和效益，推動(dòng)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(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì)，近幾年全球光伏組件的年均增長(zhǎng)率高達(dá)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(jī)總量達(dá)到3吉瓦。
顧名思義，光伏發(fā)電需要太陽(yáng)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(chǔ)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(diǎn)于一身的釩電池將作為光伏發(fā)電儲(chǔ)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(lái)，世界發(fā)達(dá)國(guó)家抽水蓄能電站發(fā)展越來(lái)越快。世界上抽水蓄能電站發(fā)展最快、裝機(jī)容量最多的是日本，其次是美國(guó)、意大利、德國(guó)、法國(guó)、西班牙等，日本和美國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量均已超過2000萬(wàn)千瓦。
由于抽水蓄能電站需建上、下兩個(gè)水庫(kù)，受地理?xiàng)l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(hù)成本高。釩電池蓄能電站不受地理?xiàng)l件限制，選址自由，占地少，維護(hù)成本低?？梢灶A(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(jìn)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(hào)污染源。大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保的電動(dòng)汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車，已成為了人們的共識(shí)。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(diǎn)的釩電池將在電動(dòng)汽車（特別是城市公交客車）、電動(dòng)機(jī)車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)船舶、交通信號(hào)、風(fēng)光互補(bǔ)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(jī)房需要蓄電池作為后備電源，且時(shí)間通常不能少于10小時(shí)。對(duì)通訊運(yùn)營(yíng)商來(lái)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(shì)。
UPS電源
賽迪顧問研究顯示，2007年UPS市場(chǎng)出現(xiàn)了持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì)，主要原因是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展帶來(lái)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(duì)UPS產(chǎn)生了持續(xù)的需求。未來(lái)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(guó)的UPS市場(chǎng)強(qiáng)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(duì)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(duì)優(yōu)勢(shì)。
分布電站
當(dāng)今社會(huì)對(duì)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(lái)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。
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