青少年白癜风临床诊疗 https://yyk.familydoctor.com.cn/2831/schedule_111467_1/青少年白癜风临床诊疗 https://yyk.familydoctor.com.cn/2831/schedule_111467_1/目前风光发电已经实现平价，完全具备和当前主流能源竞争的条件，并且在可见的将来，很可能变成最便宜的能源提供方式。因此，解决可再生能源不稳定的问题就迫在眉睫，一方面是电网承载波动能力的限制，另外解决间歇性的问题，都急需要发展储能，所以储能迎来了发展良机，在《风电光伏电站和储能，会不会是下一轮新能源的启动点？》中有比较详细的介绍。
对于新型储能，目前老大是锂离子储能，这个是毫无疑问的。但是锂电也有其比较突出的问题，其中最主要的是安全性问题和锂矿资源问题。锂离子电池因为锂自身的活跃度，所以在安全稳定方面总是很难打破元素固有的属性，从目前来看，看点可能在固态电池的后续发展。另外因为锂离子电池目前在动力电池、3C领域都有较大需求，而可开采锂资源相对有限，如果再增加储能领域的消耗，长期来看，资源的可控性也是难题。
在其它几类新型储能中，压缩空气储能技术也相对成熟。根据中国科学院热物理研究所公开数据，MW的压缩空气储能，初建成本在-元/kW，0元/kWh，度电成本在0.15-0.25元之间。但和抽水储能一样，受限于地理条件。
这篇文章主要介绍液流电池。液流电池的历史可以追溯到年，当时日本科学家Miyake和Ashimura首次提出将正负极活性物质溶解在电解液中，通过氧化还原反应，实现电能和化学能的有效转换，这为现代液流电池的发展提供了重要的理论基础。后经过多国科学家的努力，进入21世纪后，逐步开始商业化。液流电池主要结构如下图：
从上图可以看出，液流电池的结构非常简单，主要就是由左右两个电解液容器和中间的电池堆构成，通过两边的水泵将正负极的电解液抽到电池堆中，然后电池堆两侧通过中间的隔膜做离子交换，从而完成充放电过程。从这个简单的原理我们可以看出液流电池如下特点
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1、消防安全性高：电堆和电解液是物理分离的，所以安全性很高，不会出现着火爆炸等情况；
2、扩容简单：简单来看相当于两个罐子中装的是正负电荷，这个电荷量越大，携带的电量就越大，所以要增加容量只需要增加左右两侧的电解液就可以了，比如如果要把1小时储能变成2小时储能，只需要两侧各增加一倍的电解液就可以了；
3、储能时长越长，度电成本越低：这个同样是因为储能时长只需要增加储液罐和电解液，所以当增加容量时，电堆、泵这些都是共享分摊的，所以容量越大，单位容量的成本越低；
4、生命周期长，容量衰减小：我们知道电化学原理下，容量衰减主要是因为电池充放电过程中的离子渗透，导致污染后的正负极储藏电荷的能力降低，从而导致容量下降，而液流电池离子电荷都在左右两个罐子里，即使有渗透，只需要处理一下左右两侧的电解液即可。
5、深度充放电：依靠泵进行液流循环，电极材料只是提供界面，不参与反应，充放电深度继续即使达到%，也不会对电池造成任何损害；
6、回收简单：从上面的结构图中我们也能看到，液流电池的模块化程度比较高，不同模块之间的交界面基本上是比较简单的物理结构，所以回收也比较简单。
说了这些优点，肯定也是有缺点的，这部分待后面再结合实例说明。看了这些特点以后，感觉液流电池太适合储能这种对便携性要求不高，但对安全性、循环次数要求高的领域了。根据罐子中电解液的差异，液流电池主要为铁铬液流电池、全钒液流电池、锌基液流电池、铁基液流电池等。虽然种类不少，但作为投资，我们重点还是看商业化推进情况。
在了解的过程中，查到了北极星储能网统计的液流电池产线布局情况，从年9月到年2月，产线投资情况如下：
从上表中能看出，主要是全钒液流电池，所以下面重点看看这种电池。
全钒液流电池是目前技术成熟度最高的液流电池技术，具备本征安全、长寿命、灵活、资源自主可控、绿色环保等多方面优势，主要适用于大规模、中长时储能场景。电池结构示意如下，结构方面不再单独说明了，和前面液流电池的结构原理基本一致：
全钒液流电池利用正、负极电解液中钒离子价态的变化来实现电能的储存和释放，相较于锂电池储能，其优势主要体现在：
（1）安全性：钒离子水系电解液体系具有本征安全性，基本不存在起火爆炸风险；
（2）长寿命：全钒液流电池中电极不参与反应，同时反应过程不涉及相变，循环寿命可达次，且生命周期中容量衰减后可完全恢复；下图对比了全钒液流电池和锂电池随着循环次数增加的容量衰减情况，钒电池的衰减基本可忽略不计。
（3）灵活性：全钒液流电池功率单元与能量单元相互独立，可根据不同应用场景灵活设计系统功率与储能时长，储能时长越长则全钒液流电池的单位投资成本越低；
（4）资源自主可控：中国为钒资源生产与消费大国，年全球钒矿储量约为万吨，其中中国储量占比最高，约为37.2%。钒产量约占全球2/3，上游资源相对可控；年全球钒产量（以V2O5计）22.4万吨左右，国内产量约14.2万吨。
（5）绿色环保：全钒液流电池电解液可循环利用，全生命周期内对环境的影响较小。
说了液流电池这么多优点，那这么多年没发展起来，肯定有比较突出的缺点，下面重点说说缺点：
1、能量密度低
现在电化学储能一哥锂电是从3C应用逐步发展成熟起来的，能量密度就是其重要优点，有了能量密度，质量和体积可控，便于携带，所以虽然锂电和液流起步时间差不多，但液流电池却迟迟发展不起来。
根据公开数据，钒电池能量密度仅12～40Wh/kg，这和目前用于储能的磷酸铁锂-Wh/kg的能量密度相差甚远。为什么钒电池的能量密度有这么大的跨度？是因为钒电池能量密度主要由电解液的浓度决定。以常规的硫酸溶液为例，其饱和溶解度（即钒离子浓度）约1mol/L，但是通过一些添加，可以将以硫酸为主、甚至全硫酸的溶液做到至少2mol/L。大连博融是国内第一家大规模生产钒电解液的企业，已拥有年产1GWh的钒电解液生产线，其钒浓度可达1.5-2.0mol/L；另外一家星辰新能的电解液钒浓度测试数据最高可达2.8mol/L；可见提高钒电解液的浓度还是比较难的，也有报道说可制备出8mol/L的全钒液流电池电解液，即能量密度可达Wh/kg，但充放电性能以及能否商业化还未得到印证。
虽然能量密度相差这么大，但储能领域不同于3C和汽车，对重量和体积没这么敏感，总体应该还好。另外随着商业化的推进，技术迭代会进一步加快，相信能量密度会逐步提高，锂电也是这样发展起来的。如果能找到一种更好的电解液，很可能突飞猛进。
下面看看实际应用中的样子，其实和锂电差不多了，只不过在集装箱后面多了两个罐子：
2、能量转换效率偏低
所有的能量转换过程中都会有能量消耗，电化学储能的能量消耗一方面在于化学反应放热带来的消耗，另一方面在于电池内部电阻损耗，但液流电池还多了一个循环泵的消耗，从这个角度而言，其转换效率大概率低于锂电。目前商业化的全钒液流电池能量转换效率普遍在75%左右，而磷酸铁锂在90%-95%，也就意味着同样充一度电，钒电池输出比磷酸铁锂要少15%-20%。
3、装机成本偏高？（为啥打个问号，往后看……）
看完上面第1点，其实不致命，第2点属于损耗，算在成本上，所以最重要的比拼还是看综合这些因素后的度电成本。如前面的介绍，全钒液流电池系统的功率取决于电池堆，容量大小取决于电解液，目前电池系统方面每千瓦初始投资成本大约元，电解液方面每千瓦时大约元，如果按照4小时储能计算，每千瓦时成本约为（/4+）=元。而锂电池这边看最新的报价，因为今年碳酸锂价格下跌，基本每千瓦时成本在元左右，这差距确实有点大。考虑上循环次数，查了宁德时代的
