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我國(guó)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，儲(chǔ)能迎來了迄今為止最大的機(jī)遇，市場(chǎng)擴(kuò)張持續(xù)加速。
儲(chǔ)能高速發(fā)展，不可避免地產(chǎn)生了一些問題。
例如，隨著風(fēng)電場(chǎng)、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(guó)電網(wǎng)接納能力開始顯得力不從心，針對(duì)這一問題，市場(chǎng)提出了大規(guī)模儲(chǔ)能這一解決方案。
在眾多大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)中，鐵鉻液流電池是未來大儲(chǔ)市場(chǎng)的有力競(jìng)爭(zhēng)者之一。
液流電池四大天王
液流電池由正負(fù)極電解液存儲(chǔ)罐、正負(fù)極電解液、電堆系統(tǒng)和管理控制系統(tǒng)等組成。
目前，在市場(chǎng)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(zhǎng)、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(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)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(chǎng)化最充分，缺點(diǎn)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(chǔ)能電站，已成功并網(wǎng)發(fā)電。
第三，鉛酸液流電池，初期設(shè)計(jì)成本低，缺點(diǎn)是壽命短，后期維護(hù)成本高，并未得到廣泛應(yīng)用。
第四，鋰離子液流電池，市場(chǎng)化優(yōu)勢(shì)不明顯，大中型儲(chǔ)能方面，不如鐵鉻液流電池和全釩液流電池，未來，可能會(huì)在小型儲(chǔ)能和短期儲(chǔ)能里有所應(yīng)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(duì)比，鐵鉻液流電池工作溫度和原材料成本方面優(yōu)勢(shì)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(jià)格行情，50基釩鐵價(jià)格是50基鉻鐵的15.6倍，鉻鐵液流電池關(guān)鍵原材料價(jià)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(guó)境內(nèi)，鉻產(chǎn)業(yè)鏈完善，相關(guān)技術(shù)儲(chǔ)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(xiàng)目，單體電堆功率可達(dá)400V，而鐵鉻液流電池項(xiàng)目，單體電堆功率僅為30-40V，差距明顯。
行業(yè)人士預(yù)測(cè)，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(dá)到400V。
第二，原材料自給占比方面，我國(guó)釩礦儲(chǔ)量世界第一，鉻礦卻嚴(yán)重依賴對(duì)外進(jìn)口。
中國(guó)鉻礦儲(chǔ)量?jī)H407萬噸，全球占比不到1%，而需求量大，自給占比少于10%，嚴(yán)重依賴對(duì)外進(jìn)口。
相較而言，根據(jù)USUG相關(guān)數(shù)據(jù)，2021年我國(guó)釩礦石儲(chǔ)量為950萬噸，占全球儲(chǔ)量的4成，是全世界釩礦儲(chǔ)量第一的國(guó)家。
大型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能適配王
鐵鉻液流電池，具有長(zhǎng)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(shì)。
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(fù)極電解液，均采用水性溶液，分裝于兩個(gè)獨(dú)立的儲(chǔ)液罐中，電堆與儲(chǔ)液罐分離，無爆炸風(fēng)險(xiǎn)。
高性能方面，鐵鉻液流電池能量密度為10~20Wh/升。
目前，我國(guó)已經(jīng)投入運(yùn)行的鐵鉻液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，有國(guó)家電投集團(tuán)河北電力有限公司張家口分公司戰(zhàn)石溝光伏電站250kW/1.5MWh鐵鉻液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，和四川綿陽市科技城新區(qū)1MW/4MWh鐵鉻液流電池長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目。
缺點(diǎn)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(diǎn)，鐵鉻液流電池將是風(fēng)光配儲(chǔ)等大型長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域的適配之王。
光明前景
近年，業(yè)界努力攻關(guān)，解決了一直困擾著鐵鉻液流電池的三個(gè)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(shè)計(jì)安裝再平衡系統(tǒng)，解決了電解液衰減問題。
隨著鐵鉻液流電池技術(shù)進(jìn)一步提升，現(xiàn)在的單體電堆功率低等缺點(diǎn)，一旦得到解決，鐵鉻液流電池將迎來一片光明。
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