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2月13日消息，昨日晚间，钒钛股份发布公告，公司与攀枝花市政府、大连融科签订了《战略合作框架协议》，各方就提高攀枝花钒钛之都钒产业引领能力，建设世界级钒产业基地和钒产业关键技术创新中心，提升攀枝花市钒资源在非钢领域的高效率高附加值利用，推动全钒液流电池产业化、商业化快速发展，达成战略合作意向，同意建立更加紧密、深入、广泛的战略合作关系。

具体来看，此次战略合作涉及四方面，包括建设全钒液流电池储能全产业链、全钒液流电池储能示范试点项目建设与推广应用，以及金融模式与商业模式创新、全钒液电池储能关键技术开发。

钒钛股份认为，随着新能源发电入围规模的提升，将提升对大型长时储能的需求。钒电池是大型长时储能方面较为理想的产品，从目前有关储能政策发布和市场项目情况看，预计未来市场需求空间较大。

一、打造“中国钒电之都”

在建设全钒液流电池储能全产业链方面，三方同意，充分依托攀枝花市钒资源和工业基础优势，在攀枝花市合作打造包括电解液规模化生产、电堆和电池储能装备制造等全钒液流电池储能全产业链基地。

钒钛股份和大连融科将发挥资源和技术优势，在攀枝花市建设全钒液流电池用钒电解液产线，实现钒电解液规模化生产。大连融科根据市场需求情况，优先选择在攀枝花市投资设立全钒液流电池储能装备智能制造基地，并协助引导上下游企业进驻攀枝花市，打造全钒液流电池储能产业园，实现区域全钒液流电池储能产业聚集效应。

在全钒液流电池储能示范试点项目建设与推广应用方面，攀枝花市政府支持上述两家公司参与该市全钒液流电池储能示范试点项目建设，开展“新能源+储能”示范，推进电源侧、电网侧、用户侧多场景全钒液流电池储能市场机制建立，推动清洁能源开发与产业链上下游融合互补互促发展。两家公司分别为相关项目建设提供储能装备和钒电解液保障，同时按照市场化方式承接相关项目，助力攀枝花打造“中国钒电之都”。

在全钒液电池储能关键技术开发方面，攀枝花市政府支持上述两家公司在该市开展全钒液流电池储能领域技术创新，两公司在攀枝花市打造高端研发平台，加速低成本、高性能全钒液流电池储能关键技术开发，加速技术突破与成果转化，推进钒产业高质量发展。

二、全钒液流电池技术优势

全钒液流电池技术具有以下特点：

（1）全钒液流电池储能系统本征安全，运行可靠，全生命周期环境友好。

全钒液流电池的电解液为钒离子的稀硫酸水溶液，只要控制好充放电截止电压，保持电池系统存放空间通风良好，即可本征安全，不存在着火爆炸的危险。电解液在密封空间内循环使用，在使用过程中通常不会产生环境污染物质，也不会受外部杂质的污染。此外，全钒液流电池中正、负极电解液储能活性物质同为钒离子，不会发生正、负极电解液活性物质的互串而发生储能容量的不可逆衰减，常年运行由于微量的副反应和正、负极电解液微量互串的累计造成的容量衰减可以通过在线或离线再生反复循环利用。电堆和系统主要是由碳材料、塑料和金属材料组装而成，当全钒液流电池系统废弃时，金属材料可以循环利用，碳材料、塑料可以作为燃料加以利用。因此，全钒液流电池系统全生命周期内安全性好，环境负荷很小，环境非常友好。

（2）全钒液流电池储能系统的输出功率和储能容量相互独立，设计和安装灵活，适用于大规模、大容量、长时储能。

全钒液流电池储能系统的输出功率由电堆的大小和数量决定，而储能容量由电解液的体积决定。要增加输出功率，只要增大电堆的电极面积和增加电堆的数量就可实现；要增加储能容量，只要增加电解液的体积就可实现。特别适合于需要大规模、大容量、长时间储能装备的应用场合。全钒液流电池系统的输出功率通常在数百瓦至数百兆瓦，储能容量在数百千瓦时至数百兆瓦时。

（3）能量转换效率高，启动速度快，无相变化，充放电状态切换响应迅速。

全钒液流电池在室温条件下运行，电解质溶液在电解液储罐和电堆之间循环流动，在充、放电过程中通过溶解在水溶液中钒离子的价态变化实现电能的存储和释放，没有相变化。所以，充放电状态切换响应迅速，融科储能的兆瓦级储能系统，由80%充电状态转换到80%的放电状态所需的时间小于100ms，主要是由指令信号的传递速度决定的。所以，既可用于调幅调频、可再生能源并网，又可用于辅助服务、电网调峰及紧急备用储能电站。

（4）全钒液流电池储能系统采用模块化设计，易于系统集成和规模放大。

全钒液流电池电堆是由多个单电池按压滤机方式叠合而成的。目前，产业化的单体电堆的额定输出功率一般在30—80kW。储能系统通常是由多个单元储能系统模块组成，单元储能系统模块额定输出功率一般在500kW左右。与其他电池相比，全钒液流电池电堆和电池单元储能系统模块额定输出功率大，均匀性好，易于集成和规模放大。如图2所示，融科储能200MW/800MWh国家示范储能电站的一期工程，单体电堆的额定输出功率是31.5kW，有8个这样的单体电堆组成了一套可实现单独充放电控制的500kW/2MWh储能模块，由50套储能模块构建1套具有就地监控系统的25MW/100MWh储能单元，最后再由4套储能单元构建出100MW/400MWh全钒液流电池储能系统。

（5）具有强的过载能力和深放电能力

储能系统运行时，电解液通过循环泵在电堆内循环，电解质溶液活性物质扩散的影响较小；而且，电极反应活性高，活化极化较小。与其他电池不同，全钒液流电池储能系统具有很好的过载能力，充放电没有记忆效应，具有很好的深放电能力。

三、挑战和展望

经过20多年的努力，我国全钒液流电池储能技术水平处于国际领先地位。领军的中国科学院大连化学物理研究所与大连融科储能技术发展有限公司合作团队已获授权液流电池国家专利300余件，形成了完整的自主知识产权体系，大连融科储能技术发展有限公司在国内外率先建立了年产300MW的全钒液流电池储能装备的产业化基地。实施的金风科技北京亦庄分布式微电网用200kW/800kWh和国电龙源卧牛石50MW风电场用5MW/10MWh全钒液流电池储能系统已经安全、稳定、可靠地运行了9年多，储能容量有少量衰减，2021年10月，5MW/10MWh储能系统经在线恢复后，储能容量仍为10MWh，目前仍稳定可靠运行。充分验证了全钒液流电池储能系统的安全性和可靠性，已满足产业化应用的要求。

推进全钒液流电池储能技术的普及应用，还需要官、产、学、研、用（户）共同努力，加大投入，不断创新，完善技术，大幅度提高储能系统的可靠性和稳定性，进一步降低成本。提高液流电池的可靠性、稳定性，降低成本主要包括以下几个方面：

（1）开发新一代高性能、低成本的全钒液流电池关键材料技术。例如高稳定性、高浓度电解质溶液；高离子选择性、高导电性、高化学稳定性、低成本离子传导（交换）膜；高导电性、高韧性双极板；高反应活性、高稳定性、高厚度均匀性、低成本电极材料。

研究开发高浓度、高稳定性、低成本的全钒液流电池电解质溶液体系拓展钒电解质溶液的使用温度范围和高比能量、高稳定性、低成本的液流电池新体系是液流电池电解质溶液的重要研究方向。开展高离子选择性、高导电性、高化学稳定性、环境友好、低成本的非氟离子传导膜对推进全钒液流电池的产业化具有重要意义。

在保持双极板高致密性、高机械强度、高韧性的条件下，进一步提高双极板的电导性，对于降低电堆的内阻，提高电池的工作电流密度即功率密度具有重要作用。因此，需要开发满足上述性能要求的双极板材料。

全钒液流电池电极（碳毡、石墨毡）的性能与液流电池电堆内的活化极化、欧姆极化和浓差极化都密切相关。提高电极的催化反应活性、导电性以及密度分布和厚度均匀性是高性能电极研究开发的重点。

（2）液流电池电堆是发生充、放电反应，实现电能与化学能相互转换的部件，是液流电池的核心部件，电堆的性能和可靠性直接影响液流电池储能系统的性能和可靠性。目前全钒液流电池电堆的额定工作电流密度还较低，造成其功率密度较低、材料用量大、成本高。因此，优化电堆的结构设计，提高电解质溶液活性物质钒离子在电堆内部的时空分布均匀性，降低离子传导膜、电极、双极板之间的接触电阻，可以有效降低电堆内的欧姆极化，从而提高电堆的电压效率和能量效率。

全钒液流电池电堆的各种效率和电解液利用率之间密切相关。库仑效率与离子交换（传导）膜的质子选择性密切相关，电压效率与离子交换（传导）膜及电堆的内阻密切相关，电堆的能量效率为库仑效率和电压效率的乘积。而电解液的利用率与电压效率密切相关。理论储存1kWh的电能，需要5.6kg V2O5，如果电解液的利用率为70%，则实际上储存1kWh的电能大约需要8kg V2O5，同样地，如果把电解液的利用率提高到80%，实际上储存1kWh的电能，大约仅需要7kg V2O5。所以，全钒液流电池储能系统的运行条件需根据电池储能系统的成本和电解液的成本综合平衡，选择最经济的运行条件。开展新型电堆结构设计优化，研究开发高功率密度全钒液流电池电堆的结构设计技术，使电堆的额定工作电流密度提高到300mA/cm2以上，同时提高电解质溶液的利用率，是液流电池结构设计的重要研究方向。

（3）全钒液流电池系统由电堆、电解质溶液储供子系统、电池管理子系统等组成，系统相对复杂。开发高可靠性、高稳定性、低成本的大功率液流电池模块的设计集成技术和百兆瓦级全钒液流电池储能系统的集成及智能控制管理策略及综合能量管理技术也极为重要。

来源：​中工汽车，中国基金报，南方能源观察

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