液流電池：守護能源安全，引領綠色未來

　　2023年9月18日，美國加利福尼亞州圣地亞哥縣北部的Valley Center儲能項目發生電池儲能單元起火事件，緊鄰事故現場四分之一英里范圍內的住戶和企業已進行了疏散，同時，距離現場半英里內的人們被要求就地避難。

　　9月24日，奧地利阿爾塔奇的一個花園避難所的光伏電池儲能裝置起火，避難所和一棟附屬建筑完全被火焰吞沒。

　　9月27日，德國埃倫弗里德斯多夫一戶儲系統起火，有兩人受傷入院，附近的一條高速公路不得不關閉，

　　9月29日，由于光伏儲能設施的鋰電池發生爆炸，法國Saint-Esprit的Peter Maillet區一養雞場發生火災。事故還造成附近數百戶家庭的房屋受損，經濟損失達百萬歐元。

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　　據不完全統計，僅9月下半月，全球就發生了8起儲能系統起火及爆炸事故。接連不斷的儲能電池起火事件，讓儲能安全警鐘再次拉響。

　　安全是對儲能電池最核心的要求

　　回顧國內，在雙碳目標指引下，綠色高質量發展理念已深入人心，新能源產業得到高速發展，與之配套使用的儲能設施正在大量建設。

　　新能源具有隨機性、波動性和間歇性等特點，例如太陽能光照強度會受到時段、季節、天氣的影響，風的速度和方向則隨時可能發生變化，這些因素都會造成新能源發電的不穩定。

　　高比例的使用新能源發電，如果發電量與實際用電需求不一致，無論是輸送電壓超過電網的可接受能力，還是供電不足影響電網頻率，都會造成電網負荷波動，影響供電安全。

　　過去，新能源發電占比不高，這一問題不突出。進入到2023年，我國新能源發電占比已超過16%，在國家能源結構中占據相當比例，并且還在持續上升，這就需要全國范圍內大量配置儲能。在新能源發電量高于用電需求時，將多余的電量儲存起來備用;當新能源發電不足時，再將先前儲存的電量補充輸送進入電網，以此來保障新能源高速發展下電網的正常運行。

　　近年來，各級政府都在積極推動儲能的發展。2021年至今，全國共有26個省份發布了新能源配置儲能的政策。

　　然而，國內外屢見不鮮的儲能設施起火事故，讓政府部門與新能源電站對儲能電池的安全引起了高度重視，要求儲能產品不僅要滿足本征安全，0起火，0爆炸的特點，還要能夠在各種運行條件下保持穩定的輸出，可有效地平抑電網波動，提高電網的供電質量和穩定性。

　　中央也多次強調儲能設施建設對能源安全的重要性。2022 年 5月，國家能源局發布《加強電化學儲能電站安全管理的通知》，在設備選型上，強調選擇“安全、可靠、環保的產品”。

　　本征安全，液流電池為儲能需求量身定制

　　然而，目前市場使用較多的鋰電池卻無法在儲能的安全性上滿足需求。

　　儲能需要的是本征安全的產品，即在元素特性、產品運行原理等源頭上都能確保100%安全，不需要后期再通過溫度檢測、斷電保護等被動手段來提升產品安全性的儲能電池。

　　就鋰電池來看，“鋰”是一種比較“暴躁”的金屬，隨著含量的提升，安全性風險就越大。尤其是鋰電池在充放電過程容易形成鋰枝晶，導致短路，產生大量的熱，燒壞隔膜。高溫也會使電解液分解成氣體，當壓力過大時，電芯就會爆炸。

　　較差的安全性導致鋰電池爆炸事故頻發，所以鋰電池不具備本征安全的屬性。

　　根據美國消防協會(NFPA)的實驗，鋰電池燃燒時，電池外部最高溫度可達283-1090℃，電池內部的溫度可達572-1121℃，如此高的溫度足以引燃其他鋰離子電池和可燃材料，產生更大的火災。鋰離子電池火災撲救是世界性難題，目前尚無有效手段。

　　2022年6月底，國家能源局綜合司發布《防止電力生產事故的二十五項重點要求(征求意見稿)》，規定中大型電化學儲能電站不得選用三元鋰電池，且不宜選用梯次利用的動力電池。

　　為此，行業一直在探尋能確保絕對安全，更適合儲能需求的技術路徑。采用水系電解液，具有本征安全屬性的液流電池，逐漸站到了聚光燈下。

　　液流電池為何能做到本征安全?

　　首先，液流電池用水作為電解液溶劑，水本身不可燃，并可阻燃，所以電解液也沒有燃燒爆炸的風險，因此具有本征安全的屬性。

　　其次，從運行原理上來看，液流電池的電解液，儲存在電池堆外的罐中。充放電時，正負極電解質會分別從循環泵進入電池堆，發生氧化反應，反應完成后，電解液會被重新泵回罐體中，照此循環往復，直到反應完全。由于電化學反應和整個充放電過程，都是在水性的條件下發生，沒有燃燒爆炸的風險，可確保絕對安全。

　　液流電池在運行過程中不會產生有害物質，不會對人體造成傷害，其電解液可以通過回收和處理實現再利用，符合環保要求。

　　此外，根據一些已投用的液流電池的技術參數來看，其使用壽命長達25年，在100% DOD(100%深度放電)下充放電循環超過30,000次。而一般的鋰電池，充放次數多在5000次-8000次，使用壽命僅有5-7年，與液流電池相比差距明顯。

　　在使用場景方面，液流電池是一種符合大規模長時儲能需求的技術。其不僅本征安全，且具有選址靈活、易部署的優勢，不受地理環境的影響，可以充分賦能儲能系統集成商、風光電站、數據中心、5G基站等終端用戶的多場景需求。

　　2023全速突圍，液流電池邁向產業化

　　目前，在液流電池賽道中包括多種技術路線：全釩、鋅鐵、鐵鉻、全鐵等。2023年以來，液流電池已進入產能、技術全速發展期。

　　據不完全統計,僅今年3-6月,國內在建及規劃液流電池產線便超過9條,產能規劃合計超過8.2GW。

　　2023年8月，星辰新能打造的全自動全釩液流工廠正式竣工,計劃9月初投產。

　　同年10月，緯景儲能宣布，其位于珠海的“超G工廠”投產，年產能超6吉瓦時，這是全球首個產能達到吉瓦級的液流電池工廠，標志著行業進入了大規模生產階段。

　　與此同時，國內簽約的液流電池項目明顯變多，規模上也呈現出變大趨勢。日前，中核匯能宣布采購1吉瓦時的全釩液流儲能系統集采;10月，國家電投也發布了1吉瓦時的液流電池集采;同月，大連融科儲能中標湖南懷化市麻陽縣100兆瓦/400兆瓦時全釩液流儲能電站項目。

　　在新能源電站運營方看來，安全性是其選擇儲能產品的首要考慮因素。此外，電站還希望儲能產品有可擴展性和可維護性，并且儲能度電成本要合理，能確保電站配儲后可實現收益。

　　綜合來看，液流電池在各種儲能路徑中優勢明顯，正在發展成為構建新型電力系統和推動能源結構轉型優化的關鍵技術。

　　可以預見，未來隨著風光等新能源占比提升，電網調節壓力增大，儲能將成為新能源并網標配，將有越來越多的新能源電站選擇使用液流電池配儲。而在液流電池的助力下，我國能源將進一步向綠色低碳轉型，經濟社會也將迎來更高質量發展。

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