中國儲能網(wǎng)訊：2021年由湖南省工業(yè)和信息化廳、湖南省商務(wù)廳、長沙市人民政府、中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會聯(lián)合主辦，100余家機構(gòu)共同支持的湖南（長沙）電池博覽會暨首屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會在長沙圣爵菲斯大酒店召開。此次大會主題是“新儲能、新動力、新發(fā)展”。
會后，為了能讓參會代表有更深入的行業(yè)交流，小編經(jīng)過演講專家本人同意和審核，將演講專家的速記整理如下：
嚴川偉：大家下午好！今天我給大家介紹一下全釩液流電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展現(xiàn)狀。加了一個副標題：“釩電池，大規(guī)模、長時儲能的靠譜技術(shù)”，主要是強調(diào)“靠譜”。
似乎涉及的話題比較多，但實際上想要表述的內(nèi)容不復(fù)雜。盡管在前面我們的會場已經(jīng)把大規(guī)模儲能的背景都有所介紹，但我想還有必要再簡單提一下。
實際上我們多年來所致力的儲能技術(shù)發(fā)展，其目的和要求都是清晰和明確的：主要是應(yīng)對新能源發(fā)展及其給電力系統(tǒng)所帶來的影響。因此，儲能是電力發(fā)展的必然要求和剛性需要，也必然是國家能源戰(zhàn)略的重要內(nèi)容。不過，盡管我們都知道儲能的意義、重要性，但由于缺乏明確的路線圖（或具體目標、節(jié)點、進度等要素），整體上缺少關(guān)于儲能“量的概念”（例如，發(fā)展多少？有多緊迫？）。這種情況在一年前發(fā)生了改變：國家明確了碳中和、碳達峰的目標和時間表，并向全世界作了莊嚴承諾。實現(xiàn)這個目標的手段就是發(fā)展新能源，發(fā)展新能源必須儲能，客觀上把儲能的路線圖、目標具體化了。當我們認真審視這個路線圖時，無不感到十分震驚，因為任務(wù)實在太過巨大、繁重、緊迫！由不得我們無限制的隨意發(fā)揮，隨意的去做一些似是而非的文章，去做過多的討論或者是議論，而是必須拿出硬的東西，好用、可用、能用。
盡管儲能需求是一個多元和系統(tǒng)化的，不同儲能技術(shù)有其特長和特性，但在支撐新能源替代（傳統(tǒng)化石能源）的意義上，70%甚至80%以上的儲能需求是大規(guī)模、長時間的。就儲能技術(shù)形式而言，包括機械能、電磁能和化學(xué)能儲能（也就是電池儲能），但可用于大規(guī)模儲能的，可用可選的具體儲能技術(shù)沒有多少。
因為這樣的大規(guī)模儲能要求很高、很明確，是狹義的概念（不是一些科學(xué)家隨便說的廣義概念，如包括手機和手電筒的電池儲能）。首先，技術(shù)要適合，必須適用于大規(guī)模、長時間儲能；其次，必須安全可靠，因為作為一個大的系統(tǒng)必須達到足夠安全，足夠可靠；第三，經(jīng)濟性要好，說俗一點就是能夠賺錢，只有這樣才能商業(yè)化操作，能夠?qū)崿F(xiàn)可持續(xù)的推動。
基于業(yè)界認可的儲能規(guī)模、時長的大概劃分，適合于長時間大規(guī)模的形式可以包括：
第一，抽水蓄能，是成熟可靠技術(shù)，也是多年來電網(wǎng)重點發(fā)展的大規(guī)模儲能形式。但受到可用資源及其地域性和環(huán)保等的限制。第二，壓縮空氣，也是較成熟的可靠技術(shù)，但在一定程度上受到資源條件等限制。第三，液流電池，發(fā)展中的可以用于大規(guī)模長時儲能，并且不受地域、環(huán)境等條件限制。
液流電池有多種，到今天真正能夠靠譜能規(guī)?；玫模褪侨C液流電池。該電池首先表現(xiàn)在本征的安全性；其次是適合性（單元大、液流便于熱管理、壽命長）；再者就是經(jīng)濟技術(shù)性及其潛力（技術(shù)進步非常快，而且天花板足夠高）。
大規(guī)模儲能的安全性必須放在特別重要的位置。事實上，已經(jīng)發(fā)生的儲能電站事故以及較高的出問題概率（國外為主，相較國內(nèi)建了這么多的儲能項目，爆炸起火事故相對較少，顯然與大部分在于滿足新能源配儲能的配套要求，很少全負荷、全功能運行有關(guān)），也提醒我們必須把安全可靠作為優(yōu)先項來考慮。面對現(xiàn)實的雙碳目標和艱巨的儲能任務(wù)，將建設(shè)的巨量儲能電站，必須是好用、能用、起作用的，必須丟掉把儲能作為擺設(shè)（不運行、少運行）的幻想。
關(guān)于安全，我們有很多的系統(tǒng)都涉及到安全問題，需要達到足夠安全。例如，飛機的事故率已非常低，達到10的負6次方，天天坐飛機與一輩子不坐飛機，受到的意外傷害風(fēng)險是一樣的；汽車也類似，事故率達到10的負5次方水平；核電系統(tǒng)也要達到確定的極低的問題概率，等等。當然，安全是一個綜合的系統(tǒng)問題，子系統(tǒng)的安全性對于總系統(tǒng)是有影響的，并且不同的子系統(tǒng)具有不同的權(quán)重。
雖然目前還不能明確大規(guī)模儲能系統(tǒng)應(yīng)該具有什么樣的具體安全量化等級或數(shù)據(jù)要求（不同的儲能系統(tǒng)的要求也應(yīng)該是不同的），但可以肯定的是：一定是很高的要求，這樣才能表現(xiàn)出足夠的安全狀態(tài)。基于電池的儲能系統(tǒng)，電池自身的安全性（或稱本征安全性）是最核心的影響因素（權(quán)重最大），這一點不應(yīng)再有疑問或爭議。
發(fā)展全釩液流電池，釩資源怎么樣？釩夠嗎？在商業(yè)上好操作嗎？可用嗎？
釩的來源有三個途徑：一個是釩渣，就是鋼鐵冶金的副產(chǎn)品；第二個是直接的礦物提煉，包括由釩鈦磁鐵、石煤的開采利用；第三個是固廢的利用，包括重油灰渣、廢催化劑、電廠灰的資源化利用。全球在去年產(chǎn)20萬噸，中國是12.6萬噸；去年的全球消費是20萬噸，中國是13萬噸，中國占了一半以上。
如果對應(yīng)“雙碳”目標，我們液流電池占到新型儲能按照30%來計算的話，所需要的釩量到2030年每年就達到了16萬噸，如果到2050年是27萬噸每年，這是一個非常巨大的量（2050年前的總需求量約為700萬噸）。
釩資源夠不夠？全球探明釩儲能1.1億噸左右，按儲量依次是中國、俄羅斯、南非，中國的儲量約1700萬噸。另外，我國還有一個特有的釩資源類型，就是石煤釩源，并且非常巨大（可開采量將近千萬噸之巨，僅湖南（湘西）就有七八百萬噸的儲量。
因此，從釩資源角度，完全可以滿足需要，能夠支撐這個產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
在全釩電池發(fā)展的近10余年中，釩價呈現(xiàn)了較大幅度的波動，似乎制約了全釩液流電池的產(chǎn)業(yè)發(fā)展。這完全是表象，至少本質(zhì)上并非完全如此。
已有的釩市場是鋼鐵的江湖，鋼鐵消費約90%的釩（為提高鋼鐵產(chǎn)品的性能，添加不超過0.5%的作為合金元素的釩），這一操作還由于相關(guān)標準的實施得以強化），在鋼鐵行業(yè)是一個剛需，市場非常穩(wěn)固，利潤自然不菲。但由于釩是作為合金元素，所占比例甚小，所以釩的價格波動對終極產(chǎn)品（鋼材）的成本影響很小（或者說，對釩價不敏感，效果就像花椒面價格波動對餐飲業(yè)所造成的影響）。但是，對于作為主體關(guān)鍵材料的釩電池行業(yè)則完全不同，釩價的波動影響巨大。
由此可見，發(fā)展全釩電池及其儲能產(chǎn)業(yè)，不能僅僅局限地從已有釩市場考慮釩的來源（另外，固有的主要基于冶金副產(chǎn)品的模式只能為釩電池儲能提供2萬噸/年的釩，數(shù)量上也遠遠不夠）。
這個問題需要解決，也是可以解決的，就是再造江湖，要把視野放開，發(fā)展原礦（石煤釩、釩鈦磁鐵礦）的直接提釩，已有很多企業(yè)家在做；另外，還有危廢資源可開發(fā)，我們國家在這個方面的潛力也非常大。
我們現(xiàn)在來看一下全釩液流電池的技術(shù)狀況，從代表性的技術(shù)指標來看，也就是說從工作電流密度，在十年前發(fā)生了非常大的改變，提高了好幾倍，沒有哪一種電池進步幅度如此之大。
這個進步對于產(chǎn)業(yè)發(fā)展的影響表現(xiàn)主要是一個是可靠性，另外一個是成本。可靠性在十年前這個電池根本不靠譜，不是這里漏就是那里不穩(wěn)定，根本談不上穩(wěn)定運行，現(xiàn)在基本上可以實現(xiàn)像其他的電氣設(shè)備那樣穩(wěn)定地工作，出問題的概率比較低，靠譜了。成本方面，基本上可以實現(xiàn)商業(yè)化操作，具備了良性可持續(xù)化發(fā)展條件。
從更具體的方面，技術(shù)進步或突破在如下6個方面：（1）電極材料，導(dǎo)電性和電化學(xué)活性大大提高；（2）離子膜，適用的離子膜主要是全氟磺酸基的產(chǎn)品（目前是這樣，將來也不會有太大的改變），連續(xù)化制備工藝已開發(fā)成功；（3）發(fā)展的電池堆結(jié)構(gòu)的焊接工藝對提高電池的可靠性具有關(guān)鍵性意義，因為原來的基于壓緊螺桿緊固方式難免會導(dǎo)致結(jié)構(gòu)的變形影響功能性甚至可靠性（這種方式用于壓濾機也好，氯堿工業(yè)堆也好，燃料電池堆也好，由于主體結(jié)構(gòu)材料有足夠的強度不會變形，沒有問題。但是對于全釩電池來講不能用金屬材料等高強度材料，只能用PP、PE等這類低強度塑料基材料，不能保證長時間的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定）。（4）電解液制備技術(shù)，已經(jīng)發(fā)展出了低成本的制備工藝（制造成本降低了30%以上）。（5）連續(xù)化雙極板制備技術(shù)，傳統(tǒng)的以模壓為加工手段制造的雙極板，雖導(dǎo)電性較好，但生產(chǎn)效率低（無法滿足產(chǎn)業(yè)發(fā)展，成本難降低），也不難滿足焊接的需要模發(fā)展。（6）流過式電池堆結(jié)構(gòu)，此前電堆技術(shù)指標的大幅提高主要是基于降低物理內(nèi)阻（制約內(nèi)阻的主要是物理內(nèi)阻），降低到一定程度，另外的短板顯示出來了，那就是傳質(zhì)，所以正在發(fā)展的流過式電池堆結(jié)構(gòu)不僅要改變電阻，更要在改善傳質(zhì)上做工作，為進一步提高電池工作電流密度做貢獻。
從產(chǎn)業(yè)鏈角度看，國內(nèi)的產(chǎn)業(yè)鏈基本形成，無論是從電堆、極板、隔膜、電極、電解液都形成了支撐進一步產(chǎn)業(yè)發(fā)展化的態(tài)勢。
另外政府的措施，一些商業(yè)化的關(guān)鍵要素也趨于齊備，如，儲能的市場主體地位、新能源配儲能要求、分時電價政策、兩部制電價政策，與其他的儲能是一樣的，今天沒有必要展開了。
至此，我還想強調(diào)一點，就是：大規(guī)模儲能的要求是極高的，要達到其安全性、可靠性、技術(shù)經(jīng)濟性要求，實現(xiàn)穩(wěn)定、靠譜的運行和工作，絕不是一件簡單和輕松的事情，但社會上不少人卻想得太簡單！
另外，關(guān)于一些新興電池技術(shù)，社會上存在一些與儲能技術(shù)適用性等相關(guān)的可能認知偏差。例如，現(xiàn)在快速發(fā)展的鈉離子電池，有望能很好地解決資源稀缺（鋰元素不足以滿足需要），技術(shù)成熟后在替代鋰離子電池在車載動力、適當規(guī)模儲能（仍屬于有機體系，規(guī)模大時將受限于其安全能力）方面發(fā)揮很好的作用；再如，全固態(tài)電池，是一種理想的安全型電池，但它距離能用、可用尚有很長的路要走，現(xiàn)在談?wù)摪阉糜诖笠?guī)模儲能確實太早了。
“雙碳”目標是現(xiàn)實的，任務(wù)是現(xiàn)實和明確的，要馬上和大量投入用的，必須要現(xiàn)實靠譜，尤其是針對長時間大規(guī)模的主體儲能需求，必須強調(diào)“靠譜”。
關(guān)于經(jīng)濟性，全釩液流電池的成本也基本達到了可以商業(yè)化操作的程度：在當前技術(shù)狀態(tài)和產(chǎn)業(yè)環(huán)境下，建設(shè)成本接近3000元/kWh；在不久的未來（例如兩年后），有望達到2000元/kWh以下。較大的技術(shù)進步空間和潛力，儲能的時間因素（長時儲能有利于攤薄度電建設(shè)成本），租賃電解液等創(chuàng)新商業(yè)模式的采用，以及其自身的長壽命特點，都將進一步使它在滿足大規(guī)模儲能市場上展現(xiàn)優(yōu)勢。
總結(jié)一下，第一，由于高安全性適合于大規(guī)模和長時間儲能的特性，釩電池在支撐“雙碳”戰(zhàn)略實施上具有不可替代性。第二，釩電池技術(shù)性能與成本已接近滿足于大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化、商業(yè)化發(fā)展的要求。第三，釩資源豐富，資源本身不是瓶頸，但如何在商業(yè)上解決電解液供應(yīng)問題是產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的重要任務(wù)。
