钒电池的未来发展前景探究

　　钒电池(VRB,VanadiumRedoxFlowBattery)是当今世界上规模最大、技术最先进、最接近产业化的高效可逆燃料电池，具有功率大、容量大、效率高、成本低、寿命长、绿色环保等一系列独特优点，在风力发电、光伏发电、电网调峰、分布电站、军用蓄电、交通市政、通讯基站、UPS电源等广阔领域有着极其良好的应用前景，在日本、加拿大、美国、澳大利亚、西欧等国家和地区已开始取代容量小、寿命短、污染大的铅酸电池。

　　随着钒电池技术的迅猛发展，钒电池必将为人类带来一场前所未有、意义重大深远的新能源产业革命!

　　钒电池优点

　　与其它化学电源相比，钒电池具有明显的优越性，主要优点如下：

　　1.功率大：通过增加单片电池的数量和电极面积，即可增加钒电池的功率，目前美国商业化示范运行的钒电池的功率已达6兆瓦。

　　2.容量大：通过任意增加电解液的体积，即可任意增加钒电池的电量，可达吉瓦时以上;通过提高电解液的浓度，即可成倍增加钒电池的电量。

　　3.效率高：由于钒电池的电极催化活性高，且正、负极活性物质分别存储在正、负极电解液储槽中，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%以上，远高于铅酸电池的45%。

　　4.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，充放电时无其它电池常有的物相变化，可深度放电而不损伤电池，电池使用寿命长。目前加拿大VRBPowerSystems商业化示范运行时间最长的钒电池模块已正常运行超过9年，充放循环寿命超过18000次，远远高于固定型铅酸电池的1000次。

　　5.响应速度快：钒电池堆里充满电解液可在瞬间启动，在运行过程中充放电状态切换只需要0.02秒，响应速度1毫秒。

　　6.可瞬间充电：通过更换电解液可实现钒电池瞬间充电。

　　7.安全性高：钒电池无潜在的爆炸或着火危险，即使将正、负极电解液混合也无危险，只是电解液温度略有升高。

　　8.成本低：除离子膜外，钒电池部件多为廉价的碳材料、工程塑料，材料来源丰富，易回收，不需要贵金属作电极催化剂，成本低。

　　9.钒电池选址自由度大，可全自动封闭运行，无污染，维护简单，运营成本低。

　　钒电池市场前景

　　中国和世界钒电池市场分别见表1、表2，其中风力发电和光伏发电的钒电池市场需求按总装机量(见表3～6)的25%计算，其它领域的钒电池市场需求按100%计算;钒电池产值以2万元/千瓦计算，不含电解液。

　　风力发电

　　目前风力发电机需要配备功率大约相当于其功率1%的铅酸电池用于紧急情况时风机保护收风叶用，另外每一台风机还需要配备功率大约相当于其功率4%的后备蓄电池。由于电网已成为风电发展的瓶颈，随着风电的爆炸式发展，风电与电网的矛盾将越来越突出，为了减少对电网的冲击，大幅度提高风电场电力的使用率同时赚取巨额的电网峰谷差价，风电场将需要配备功率相当于其功率10～50%的动态储能蓄电池。对于风机离网发电，则需要更大比例的动态储能蓄电池。

　　由于风机现在使用的铅酸电池存在容量小、寿命短、稳定性差、维护费时费力、污染大等严重缺陷，风机制造厂家一直在寻找更好的可以替代铅酸电池的产品，相信拥有众多杰出优点的钒电池完全可以取代现有的铅酸电池，进而构建风电场的动态能源储存系统，大幅度提高风电场的效率和效益，推动风电产业更好更快地发展。

　　光伏发电

　　据权威机构统计，近几年全球光伏组件的年均增长率高达30%，光伏产业成为全球发展最快的新兴行业之一。特别是2008年，全球光伏发电装机总量达到3吉瓦。

　　顾名思义，光伏发电需要太阳光，一旦到了晚上和阴雨天就发不了电，因而需要蓄电池为其储存电力，由于铅酸电池功率、容量、寿命均非常有限，相信集众多杰出优点于一身的钒电池将作为光伏发电储能电池的首选。

　　电网调峰

　　电网调峰的主要手段一直是抽水蓄能电站。近二三十年来，世界发达国家抽水蓄能电站发展越来越快。世界上抽水蓄能电站发展最快、装机容量最多的是日本，其次是美国、意大利、德国、法国、西班牙等，日本和美国抽水蓄能电站装机容量均已超过2000万千瓦。

　　由于抽水蓄能电站需建上、下两个水库，受地理条件限制较大，在平原地区不容易建设，而且占地面积大，维护成本高。钒电池蓄能电站不受地理条件限制，选址自由，占地少，维护成本低。可以预期，随着钒电池技术的发展，钒电池蓄能电站将逐步取代抽水蓄能电站，在电网调峰中发挥重要的作用。

　　交通市政

　　随着世界城市化进程的不断加快和汽车保有量的持续增加，汽车尾气污染已经成为城市空气污染的头号污染源。大力发展节能、环保的电动汽车替代传统燃油汽车，已成为了人们的共识。随着钒电池技术的快速发展，可以预期，拥有众多杰出优点的钒电池将在电动汽车(特别是城市公交客车)、电动机车、电动自行车、电动船舶、交通信号、风光互补路灯等广阔领域发挥重要作用。

　　通讯基站

　　通信基站和通信机房需要蓄电池作为后备电源，且时间通常不能少于10小时。对通讯运营商来讲，安全稳定可靠性和使用寿命是最重要的，在这一领域，钒电池有着铅酸电池无法比拟的先天优势。

　　UPS电源

　　赛迪顾问研究显示，2007年UPS市场出现了持续增长的态势，主要原因是中国经济的持续高速发展带来的UPS用户需求分散化，使得更多的行业和更多的企业对UPS产生了持续的需求。未来几年，UPS产品发展的方向是更高的可用性、安全性以及功能的集成化、智能化和人性化。

　　目前中国的UPS市场强烈需求功率大、安全、稳定可靠的蓄电池，钒电池在这一领域，相对于铅酸电池无论在功率、安全稳定性、还是使用寿命上都有着绝对优势。

　　分布电站

　　当今社会对能源与电力供应的质量、效率、环保以及安全可靠性要求越来越高，大电网由于自身的缺陷已经不能满足这种要求。随着分布电站的崛起，大型中心电站将逐步走向衰落。相信钒电池将首先在医院、指挥控制中心、数据处理和通讯中心、商业大楼、娱乐中心、政府要害部门、制药和化学材料工业、精密制造工业的分布电站中发挥重要作用。

　　军用蓄电

　　钒电池还可以在军事基地、指挥中心等军事部门的军用蓄电中发挥重要作用。