钒电池的发展历程
近日，全球最大的5MW/10MWh全钒氧化还原液流电池储能系统示范工程通过辽宁电力(市场区)勘测设计院验收，现已全面投产。业内人士指出，在上述示范项目的良好带动下，全钒液流电池未来若在核心技术研发、稳定性、成本控制等诸多方面取得更大突破，将有望成为储能行业的一匹“黑马”；此外，中国新能源产业也将进入“钒电池时代”。预计明星电源(股市买卖点)、国星光电(股市买卖点)、天星仪器(股市买卖点)、梁海股份(股市买卖点)等涉钒股将受到资金青睐。近年来，风力发电在中国发展非常迅速。截至2012年底，风电累计装机容量达到7532.4万千瓦；但由于风能等可再生能源具有不连续、不稳定的非稳态特性，大规模并网会对电网的调峰、调频和电能质量产生不利影响。因此，随着电网中风电装机容量的增加，弃风限电现象也频繁出现。
有专家指出，如何提高电网接纳可再生能源的能力，减少弃风，提高可再生能源的利用效率，已成为我国未来需要解决的一大问题。
据相关媒体报道，与其他储能技术相比，全钒液流电池储能技术以其寿命长、规模大、安全可靠等突出优势，成为大规模储能的首选技术之一。2012年美国制定的储能技术发展规划已经将全钒液流电池列在首位。据悉，大型储能电池有三个基本要求:安全性高、全生命周期性价比高、全生命周期环境友好。
全钒液流电池储能系统作为目前储能的首选技术之一，安全性高。在常温常压下工作时，电池系统产生的热量可以通过电解液有效排出，然后通过热交换排出系统外。此外，电解质溶液为不燃、非爆炸性的水溶液，系统操作安全性高。
由于全钒液流电池储能系统具有诸多优势，有行业分析师称，全钒液流电池技术在未来储能行业有着不可估量的发展潜力，甚至可能改变未来的能源格局。
此次通过验收的世界最大5MW/10MWh全钒液流电池储能系统，背后是大连化工学院与大连柯荣储能技术发展有限公司13年的自主创新研发与合作。分析人士表示，示范项目的成功运行，标志着我国全钒液流电池技术达到国际领先水平，为可再生能源的推广应用提供了有效的技术支撑，具有重要的社会效益，将产生显著的经济效益。
中国万亿储能市场将启动。
根据我国《新能源汽车(市场区)产业发展规划》和电池行业近几年的数据，钒电池使用的风电储能设备和城市调峰储能设备的市场规模约为11000亿元，这为国家经济发展的大趋势给钒电池行业带来了历史机遇。
未来，钒电池将引领全球纯电动汽车的电池潮流。近日，钒电池被列入国家“863计划”备选项目，中德“波恩计划”新能源汽车项目于2011年4月在海南岛奠基，投资数百亿，钒电池是重点项目之一。
目前，政府、产业界和学术界对钒电池有一个共识，都认为钒电池在中国有发展前景。首先，我国钒资源丰富，拥有核心技术。目前，中国通过跨国整合，掌握了世界钒电池的关键技术。钒电池的特性也适合中国电网的需求，寿命长、可重复放电、可靠性高，完全可以满足中国建设智能电网的需求。
据了解，日本用于电站调峰和风能储能的钒电池发展迅速，大功率钒电池储能系统已投入使用，其商业化进程正在全力推进。但在中国，钒电池行业仍处于起步阶段。鉴于钒电池在中国的萌芽状态，中策资本集团凭借其在矿产能源领域的广泛投资，在徐州、南阳等地建立了钒电池原料生产基地(市场区)，并在中国最大的风力发电基地甘肃玉门建立了集风光储于一体的国家示范基地。此外，集团通过股权纽带从日本和韩国引进钒电池新技术，然后进行吸收、消化和创新，建立了中日韩工程技术联合研发中心，并在全球多个国家申请专利。
据相关数据显示，中国钒储量占全球钒储量的35%，居世界第一；中国钒产量占全球产量的48%，2010年中国钒产量达到615万吨。优越的资源禀赋为中国发展钒电池产业创造了得天独厚的条件。
业内人士表示，钒电池是以钒为基础的氧化还原电池储能系统，非常适合大规模静态储能。未来将广泛应用于太阳能、风能发电储能设备、电站储能调峰、电动汽车等领域，或将成为未来电池发展的重要方向。为了减少风电和光伏发电对电网的冲击，每台发电设备需要配备一个功率相当于10%-50%的储能电池，储能需求高于风电装机容量的20%。有券商分析师预计，2020年中国钒电池市场规模将达到1.6万亿元，其中风电产值将是主要部分。
钒概念股引人关注
在5MW/10MWh全钒液流电池储能系统应用全球最大示范项目的良好引领作用下，钒电池有望成为未来储能行业的一匹“黑马”；此外，中国新能源产业也将进入“钒电池时代”。预计明星电力、国星光电、天星仪器、梁海等涉钒股将受到资金青睐。
明星电力(600101):有分析指出，钒素有“现代工业的味精”之称。公司持有四川奥申达资源投资开发有限公司100%股权，该公司在矿产勘查开发方面做了大量工作。公司已获得四川甘孜、陕西杨珊和平、西藏江达、新疆且末的铁、锰、钒、银、铜、铅、锌7个矿权。其中，奥申达的核心资产为陕西省山阳县阳洼钒矿项目(已取得采矿权)。
国星光电(002449):2013年6月，公司股东会同意调整钒业项目投资实施主体，玉龙钒业将继续实施该项目。另一方面，玉龙钒业自2005年底以来一直依靠拥有河南淅川县磨老沟钒矿的采矿权，并取得了国土资源部门颁发的采矿许可证。这个矿区的主要矿石是五氧化二钒。
天星仪器(000710):2008年6月，公司完成收购新帝龙矿业公司70%股权。目前，公司已取得腰岭河钒矿采矿许可证，有效期3年，自2010至2013。项目勘探面积6.46平方公里。目前，新帝龙拥有的瑶岭河钒矿矿石储量为2382万吨。项目建设(市场区)需投资约6000万元，公司仍需募集资金投入建设。
梁海股份(002203):公司持有恒昊矿业5000万股，占恒昊矿业增发后总股本的12.89%。据悉，恒浩矿业拥有四个镍矿、一个钒矿、两个锰矿和两个铜钼矿，钒金属储量为42.03万吨。1.电堆作为反应场所，与储存电解液的储槽分开，从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率只取决于电堆的大小，容量只取决于电解液储备和浓度，所以设计非常灵活；在功率不变的情况下，要增加储能容量，只需要增加电解液储罐的容积或增加电解液的体积或浓度，而不需要改变电堆的大小；通过更换或添加已充电的电解液，可以实现“瞬间充电”的目的。可用于建设千瓦至百兆瓦的储能电站，适应性强。
二是充放电性能好，可用于大功率充放电，也可允许浮充和深度放电。对于铅酸电池，放电电流越大，电池寿命越短；放电深度越深，电池寿命越短。即使钒电池放电深度达到100%，也不会对电池造成影响。而且钒电池不容易短路，避免了短路引起的爆炸等安全问题。
第三，充放电次数极大，理论寿命无数次。充放电时间比为1: 1，而铅酸电池为4: 1。而且钒电池充放电响应速度快，不到20毫秒，非常有利于均衡供电。
第四，高能效，DC-DC能效可达80%以上，而铅酸电池只有60%左右。钒电池包中各单体电池的状态基本一致，维护简单方便。
五、选址自由度大，占地面积小。系统可全自动封闭，无酸雾和酸腐蚀。电解液可重复使用，无排放，维护简单，运行成本低。这是一种绿色储能技术。因此，钒电池是可再生能源发电的铅酸蓄电池的理想替代品。与其他化学电源相比，钒电池具有明显的优势，主要优势如下:
1.高功率:通过增加单体电池数量和电极面积，可以提高钒电池的功率。美国商业化示范运行的钒电池功率已经达到6 MW。
2.容量大:通过任意增加电解液的体积，钒电池的电容量可任意增加，可达GW-hour以上；通过增加电解液的浓度，钒电池的容量可以增加一倍。
3.高效:由于钒电池电极催化活性高，正负极活性物质分别储存在正负极电解液储罐中，避免了正负极活性物质的自放电消耗，钒电池的充放电能量转换效率高达75%，远高于铅酸电池(45%)。
4.使用寿命长:由于钒电池的正负极活性物质只分别存在于正负极电解液中，在充放电过程中没有其他电池常见的相变，因此可以深度放电而不损伤电池，电池使用寿命长。加拿大VRBPowerSystems商用示范运行时间最长的钒电池模块，已正常运行9年以上，充放电循环寿命超过18000次，远高于固定铅酸电池。
5.响应速度快:钒电池堆加满电解液即可瞬间启动，运行中切换充放电状态仅需0.02秒，响应速度为1毫秒。
6.瞬间充电:钒电池可以通过更换电解液瞬间充电。
7.安全性高:钒电池没有潜在的爆炸或火灾危险，即使正负极电解液混合也没有危险，只是电解液温度略有升高。
8.成本低:钒电池组件除离子膜外，多为廉价的碳材料和工程塑料，材料丰富，易于回收，不需要贵金属作为电极催化剂，成本低。
9.钒电池选址自由度大，可全自动封闭运行，无污染。钒电池存在两个主要的技术问题。第一，钒电池正极溶液中的五价钒在静置或温度高于45摄氏度时容易析出五氧化二钒。析出的沉淀物堵塞流道，包覆碳毡纤维，恶化电堆性能直至报废，电堆长期运行时电解液温度容易超过45摄氏度。第二，石墨板应该被阳极溶液蚀刻。如果用户操作得当，石墨板可以使用两年。如果用户操作不当，一次充电就能把石墨板完全蚀刻掉，只能报废堆叠。正常使用情况下，每两个月会由专业人员进行维护，既费钱又费力。
另外，钒电池成本太高。以一个5kW的电池为例，电解液(一立方米，1.8mol/L)170000，控制系统170000，隔膜70000，板架40000，石墨板15000，泵7000，碳毡40000，一共40600。所以五千瓦的钒电池成本在40多万，比同规格的铅酸电池高好几倍。
从环保的角度来说，钒电池一点都不环保。用来配制电解液的原料，阳极沉淀，以及漏出的阳极液风干后形成的薄层，都有一样东西，就是五氧化二钒，这是一种剧毒化学品。
所以钒电池还有很多问题需要解决。国内十几年来没有科研机构在钒电池研究上有所突破，这一点并不乐观。钒电池(VRB)是一种新型清洁储能装置，已在美、日、澳等国家得到应用。与市场上的铅酸电池、镍氢电池相比，VRB具有功率大、寿命长、支持频繁大电流充放电、环保等明显的技术优势。主要用于可再生能源并网发电、城市电网储能、远程供电、UPS系统、孤岛应用等领域。
早在20世纪60年代就有铁铬氧化还原电池，但钒氧化还原电池是由澳大利亚新南威尔士大学的Marria Kacos在1985提出的。经过十多年的研发，钒电池技术已经接近成熟。在日本，用于电站调峰和风能储能的固定钒电池(相对于电动汽车)发展迅速，大功率钒电池储能系统已投入实用，其商业化进程全面推进。前期工作:我公司从1995在国内率先开发钒电池。20W、100W、500W钒电池样机研制成功，实现了钒电池关键技术的突破，填补了国内空白。成功开发了四价钒溶液制备、导电塑料成型及量产、中型电池组组装调试等技术。1998，500w钒电池样机用于驱动电瓶车。目前已经开发出800W的产品样机。