1. 钒液流电池简介
全钒液流电池，寿命长、规模大、安全可靠。钒电池全称为全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery，VRB)，为液流电池的一种，是一种基于金属钒元素的氧化还原的电池系统，其电解液是不同价态的钒离子的硫酸电解液。根据电化学反应中活性物质的不同，液流电池可分为钒液流电池、锌基液流电池、铁铬液流电池等。其中全钒液流电池，寿命长、规模大、安全可靠的优势尤为突出，成为规模储能的首选技术，在调峰电源系统、大规模风光电系统储能、应急电源系统等领域具有广阔的应用前景。
2. 钒电池发展历程
我国钒电池相关技术储备充足，工业应用前景广阔。
钒电池相关研究源于 1984 年UNSW 对 2/3 价与 4/5 价钒离子电对在氧化还原电池中的应用，并于 1988 年开始进入工业研发阶段。1995 年，中国工程物理研究院电子工程研究所从率先在国内开始钒电池的研制。先后研制成功了 500W、1000W 的钒电池样机，成功开发了 4 价钒溶液制备、导电塑料成型及批量生产、电池组装配和调试等技术。
2002 年，钒钢龙头企业攀枝花钢铁公司以深化资源利用为目的，与中南大学合作介入了钒电池的研发。国家政策推动，我国钒电池逐步进入商业化初期。2001 年，VRB Power Systems 公司开始在南非、日本、美国等国家建立 VRB 系统电站，开始进行商业化运营。2002 年，VRB Power Systems 开始大范围内推广全钒液流电池储能系统，承接一系列工程项目。
2009 年，中国普能实现对全球最大钒电池公司 VRB Power Systems 公司的资产收购，包括其拥有或控制的所有专利、商标、技术秘密、设备材料等。此外，VRB Power Systems公司的核心技术团队加入合并后的公司。
3. 我国钒电池储能业务已初步商用
3.1. 钒电池应用项目规划
近年来，我国储能装机量迅速增长，钒电池相关储能项目也取得大量进展。以钒电池为代表的液流电池，2019 年装机规模为 20MW，2020 年装机规模达 100MW，钒电池装机量增长迅速。目前我国钒电池渗透率 1%左右，未来发展前景广阔。
我国钒液流电池已实现在智能电网、通信基站、偏远地区供电、可再生能源及削峰填谷等项目中的应用。以北京普能为例，目前其钒液流电池储能应用涵盖千瓦级至兆瓦级系统。其中千瓦级系统主要由电池模块/20kWh 储能系统/40kWh 储能系统构成，主要应用于实验室能源存储、通信基站供电等。兆瓦级系统主要由多个 250kW 标准模块组成，并涵盖电堆结构、储液罐以及电子设备、控制装置、空调系统等，目前主要应用于电网储能、削峰填谷等项目。
3.2. 钒电池储能应用场景
根据不同储能应用场景，钒液流电池系统主要分为集装箱型及建筑物型。小规模的液流电池系统基本上是集装箱化，大规模的能源基地的液流电池系统基本为建筑物化。
此外，德国已出现家用小型钒电池储能产品，我国家用钒电池产品市场有待突破。德 国 Voltstorage 公司已推出 1.5 kW/ 6.2 kWh 家用钒液流电池产品，配合家用光伏系统即可实现能源自给。目前推出的产品尺寸为 580×580×1406 mm，并且可通过多个产品串联提高储能系统功率与容量。
3.3. 模块化钒电池堆设计
钒液流电池储能系统的一个显著优势是它的模块性，即系统的功率组件与容量组件可以独立设计。如兆瓦级系统设计由可多个 250kW 标准模块组成，VRB-ESS 系统的额定功率由电堆的数量决定而储电容量则由电解液的体积决定。如果一套系统需要较高的额定功率或者额外的储电容量，那么简单地增加电堆数量或者添加电解液就可以解决了。
4. 政策推动钒电池高速发展
根据发改委、能源局《关于加快推动新型储能发展的指导意见》提出的主要目标：到2025 年，实现新型储能从商业化初期向规模化发展转变。标准体系基本完善，产业体系日趋完备，市场环境和商业模式基本成熟，装机规模达 30GW 以上。新型储能在推动能源领域碳达峰碳中和过程中发挥显著作用。
到2030 年，实现新型储能全面市场化发展。新型储能核心技术装备自主可控，技术创新和产业水平稳居全球前列，标准体系、市场机制、商业模式成熟健全，与电力系统各环节深度融合发展，装机规模基本满足新型电力系统相应需求。新型储能成为能源领域碳达峰碳中和的关键支撑之一。
以 2025 年电化学储能累计 30GW 计算，预计 2025 年钒电池新增装机达 1.7GW，新增渗透率达 20%；至 2025 年钒电池累计装机 4.3GW，累计渗透率达 14%。随着钒电池商业化推广政策的提出，预计钒电池渗透率在未来几年内将逐步提升，并在 2025 年达到新增装机 20%渗透率，以实现国家 2025 年新型储能技术装机规模 30GW 的要求。钒电池累计装机 5 年 CAGR 达 112%，钒电池市场前景广阔。
