釩電池，全稱為全釩氧化還原液流電池，或者說全釩液流電池。

它的屬性是蓄電池，通過不同價態的釩離子相互轉化實現電能的儲存與釋放。

說白了，就是使用了釩電解液的電池。

1.釩液流電池簡介

全釩液流電池，壽命長、規模大、安全可靠。釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池(VanadiumRedoxBattery，VRB)，為液流電池的一種，是一種基于金屬釩元素的氧化還原的電池系統，其電解液是不同價態的釩離子的硫酸電解液。根據電化學反應中活性物質的不同，液流電池可分為釩液流電池、鋅基液流電池、鐵鉻液流電池等。其中全釩液流電池，壽命長、規模大、安全可靠的優勢尤為突出，成為規模儲能的首選技術，在調峰電源系統、大規模風光電系統儲能、應急電源系統等領域具有廣闊的應用前景。

1.1.釩電池的5個特質

1、儲量豐富

世界上已知的釩儲量有98%產于釩鈦磁鐵礦，這種礦產資源是很豐富的，世界現探明的釩資源可供開采150年。

釩資源全球儲量2000萬噸，區域分布集中于中國、俄羅斯、南非和澳大利亞四國，其中中國、俄羅斯位居前兩位，占比分別為47%和26%。

對于我們國家來說無需擔心卡脖子風險。

2、成本低廉

由于儲量豐富，生產工藝簡單，不需要貴金屬作電極催化劑，成本也很低廉，與鉛酸電池接近。

但是釩電池的充放電能量轉換效率高達75%以上，遠高于鉛酸電池的45%。

具體來說，釩電池儲能系統由電堆、電解液、管路系統、儲能變流器等組成，其中電堆和電解液成本占系統總成本的85%左右，降低兩者成本是業內共識。

解決電堆成本問題，關鍵是提高電池的功率密度，其次是提升關鍵材料的有效使用面積，降低材料成本。

3、應用場景集中在大型儲能電站

釩電池最直接的特點是，電池是由兩個溶液罐和一張交換膜組成。

在電池中，使用4價和3價兩種釩離子的電解液。分別儲存于這兩個溶液罐中。

釩電池工作原理：

釩電池儲能電站實物圖：

因此，釩電池的容量可以隨著儲液罐的增加而提高，可以用于百兆瓦級別的儲能電站，尤其是在光伏、風電等新能源領域。

它的競爭對手是水力蓄能、壓縮空氣蓄能等大規模儲能技術。

這個角度來看，大家不要誤以為這種電池是鋰電池的替代品，鋰電池作為體積小易攜帶的移動電源，供需缺口還是非常緊張的。現階段釩電池的技術發展和應用對鋰電池并無影響。

4、安全性高、能量密度低

釩電池即使正負電解液混合，也無危險，但電解液溫度略有上升。

對比鋰電池來說確實更安全，壽命更長（一般認為鋰電池可以使用8——10年左右，而液流電池壽命可達25年）。

但是，釩電池的電力輸出強度，取決于交換膜的面積；而電池的容量，取決于溶液罐的體積。

釩電池的能量密度很低，僅僅是鋰電或者鈉電池的1/3——1/2，使其電池沉重龐大，所以是不適合在電動車上面使用的，只能作為靜態儲能裝置。

5、環保性符合碳中和政策

釩電池的制造、使用、廢棄過程均不產生有害物質，因此它的綠色環保背景非常符合當下碳中和要求，釩電池的大力應用將利好產業鏈各環節公司。

目前釩電池在電化學儲能裝機占比偏低，無論是全球還是中國，比例都是低于1%。

由于釩電池適合儲能領域，隨著未來儲能的大發展，釩電池滲透率有望快速提升。

此外，未來由于應用領域的需求迸發，還有可能帶動釩電池成本的下降，一如新能源汽車對于鋰電池的影響。

2.釩電池發展歷程

我國釩電池相關技術儲備充足，工業應用前景廣闊。

釩電池相關研究源于1984年UNSW對2/3價與4/5價釩離子電對在氧化還原電池中的應用，并于1988年開始進入工業研發階段。1995年，中國工程物理研究院電子工程研究所從率先在國內開始釩電池的研制。先后研制成功了500W、1000W的釩電池樣機，成功開發了4價釩溶液制備、導電塑料成型及批量生產、電池組裝配和調試等技術。

2002年，釩鋼龍頭企業攀枝花鋼鐵公司以深化資源利用為目的，與中南大學合作介入了釩電池的研發。國家政策推動，我國釩電池逐步進入商業化初期。2001年，VRBPowerSystems公司開始在南非、日本、美國等國家建立VRB系統電站，開始進行商業化運營。2002年，VRBPowerSystems開始大范圍內推廣全釩液流電池儲能系統，承接一系列工程項目。

2009年，中國普能實現對全球最大釩電池公司VRBPowerSystems公司的資產收購，包括其擁有或控制的所有專利、商標、技術秘密、設備材料等。此外，VRBPowerSystems公司的核心技術團隊加入合并后的公司。

3.我國釩電池儲能業務已初步商用

3.1.釩電池應用項目規劃

近年來，我國儲能裝機量迅速增長，釩電池相關儲能項目也取得大量進展。以釩電池為代表的液流電池，2019年裝機規模為20MW，2020年裝機規模達100MW，釩電池裝機量增長迅速。目前我國釩電池滲透率1%左右，未來發展前景廣闊。

我國釩液流電池已實現在智能電網、通信基站、偏遠地區供電、可再生能源及削峰填谷等項目中的應用。以北京普能為例，目前其釩液流電池儲能應用涵蓋千瓦級至兆瓦級系統。其中千瓦級系統主要由電池模塊/20kWh儲能系統/40kWh儲能系統構成，主要應用于實驗室能源存儲、通信基站供電等。兆瓦級系統主要由多個250kW標準模塊組成，并涵蓋電堆結構、儲液罐以及電子設備、控制裝置、空調系統等，目前主要應用于電網儲能、削峰填谷等項目。

3.2.釩電池儲能應用場景

根據不同儲能應用場景，釩液流電池系統主要分為集裝箱型及建筑物型。小規模的液流電池系統基本上是集裝箱化，大規模的能源基地的液流電池系統基本為建筑物化。

此外，德國已出現家用小型釩電池儲能產品，我國家用釩電池產品市場有待突破。德國Voltstorage公司已推出1.5kW/6.2kWh家用釩液流電池產品，配合家用光伏系統即可實現能源自給。目前推出的產品尺寸為580×580×1406mm，并且可通過多個產品串聯提高儲能系統功率與容量。

3.3.模塊化釩電池堆設計

釩液流電池儲能系統的一個顯著優勢是它的模塊性，即系統的功率組件與容量組件可以獨立設計。如兆瓦級系統設計由可多個250kW標準模塊組成，VRB-ESS系統的額定功率由電堆的數量決定而儲電容量則由電解液的體積決定。如果一套系統需要較高的額定功率或者額外的儲電容量，那么簡單地增加電堆數量或者添加電解液就可以解決了。

4.政策推動釩電池高速發展

根據發改委、能源局《關于加快推動新型儲能發展的指導意見》提出的主要目標：到2025年，實現新型儲能從商業化初期向規模化發展轉變。標準體系基本完善，產業體系日趨完備，市場環境和商業模式基本成熟，裝機規模達30GW以上。新型儲能在推動能源領域碳達峰碳中和過程中發揮顯著作用。

到2030年，實現新型儲能全面市場化發展。新型儲能核心技術裝備自主可控，技術創新和產業水平穩居全球前列，標準體系、市場機制、商業模式成熟健全，與電力系統各環節深度融合發展，裝機規模基本滿足新型電力系統相應需求。新型儲能成為能源領域碳達峰碳中和的關鍵支撐之一。

以2025年電化學儲能累計30GW計算，預計2025年釩電池新增裝機達1.7GW，新增滲透率達20%；至2025年釩電池累計裝機4.3GW，累計滲透率達14%。隨著釩電池商業化推廣政策的提出，預計釩電池滲透率在未來幾年內將逐步提升，并在2025年達到新增裝機20%滲透率，以實現國家2025年新型儲能技術裝機規模30GW的要求。釩電池累計裝機5年CAGR達112%，釩電池市場前景廣闊。嘿嘿能源heypower，研報姐讀