釩電池

發(fā)展歷程

　　2011年(辛卯年)11月28日，中國泰州新能源高層論壇吸引了全國各地200多位嘉賓參加。中策資本集團(tuán)董事局主席黃友權(quán)懷揣著《釩電池在新能源產(chǎn)業(yè)的應(yīng)用》報(bào)告在臺上做了精彩的演講。依據(jù)規(guī)劃，該項(xiàng)目占地1800畝，一期工程將在2012年投產(chǎn)，屆時(shí)可形成25億元的銷售額，2013年全部投產(chǎn)后，有望形成100億元的產(chǎn)業(yè)規(guī)模，屆時(shí)中策資本集團(tuán)旗下的洋泰能源(泰州)有限公司將成為全球最大的釩電池生產(chǎn)商。所生產(chǎn)的釩電池將從泰州集成后走向全球。

　　近日全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用示范工程通過了遼寧電力(行情 專區(qū))勘測設(shè)計(jì)院的驗(yàn)收，目前已經(jīng)全面投入運(yùn)行。業(yè)內(nèi)人士指出，在上述示范項(xiàng)目的良好帶頭作用下，如果今后全釩液流電池在核心技術(shù)研發(fā)、穩(wěn)定性、成本控制等諸多方面取得更大的突破，則將有望成為儲(chǔ)能行業(yè)的“黑馬”；再加上我國新能源產(chǎn)業(yè)也將步入“釩電池時(shí)代”，預(yù)計(jì)釩礦相關(guān)個(gè)股如明星電力(行情 股吧 買賣點(diǎn))、國星光電(行情 股吧 買賣點(diǎn))、天興儀表(行情 股吧 買賣點(diǎn))及海亮股份(行情 股吧 買賣點(diǎn))將獲得資金的青睞。

　　釩電池將成儲(chǔ)能首選技術(shù)

　　近年來，風(fēng)力發(fā)電在中國發(fā)展得十分迅猛。截至2012年底，風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到7532.4萬千瓦；但是，由于風(fēng)能等可再生能源具有不連續(xù)、不穩(wěn)定的非穩(wěn)態(tài)特性，大規(guī)模并網(wǎng)后對電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻及電能質(zhì)量均會(huì)帶來不利影響。因此，隨著風(fēng)電裝機(jī)容量占電網(wǎng)電力比例的提高，棄風(fēng)限電現(xiàn)象也頻頻出現(xiàn)。

　　有專家指出，如何提高電網(wǎng)對于可再生能源的接納能力，減少棄風(fēng)并提高可再生能源利用效率成為今后我國需要解決的重大問題。

　　據(jù)相關(guān)媒體報(bào)道，與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)因其使用壽命長、規(guī)模大、安全可靠等突出的優(yōu)勢，成為規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。2012年，美國制定的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展規(guī)劃已經(jīng)將全釩液流電池列在首位。據(jù)悉，大規(guī)模儲(chǔ)能電池有三個(gè)基本要求：高安全性、生命周期性價(jià)比高及生命周期環(huán)境友好。

　　作為當(dāng)前儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性高，在常溫常壓下運(yùn)行時(shí)，電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量能夠通過電解質(zhì)溶液有效排出，再通過熱交換排至系統(tǒng)之外；而且電解質(zhì)溶液為不燃燒、不爆炸的水溶液，系統(tǒng)運(yùn)行安全性高。

　　正因?yàn)槿C液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)擁有諸多優(yōu)勢，有業(yè)內(nèi)分析人士表示，全釩液流電池技術(shù)未來在儲(chǔ)能行業(yè)具備無可估量的發(fā)展?jié)摿?，甚至有可能將改變未來的能源格局?/p>

　　而此次通過驗(yàn)收的全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其背后是大連化物所與大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司長達(dá)13年的自主創(chuàng)新研發(fā)與合作。分析人士表示，示范項(xiàng)目的成功運(yùn)行標(biāo)志著我國全釩液流電池技術(shù)達(dá)到了國際領(lǐng)先水平，這為可再生能源的普及應(yīng)用提供了有效的技術(shù)支撐，具有重要的社會(huì)效益并將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益。

　　中國萬億儲(chǔ)能市場將啟動(dòng)

　　按照我國《新能源汽車(行情 專區(qū))產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和近年來電池行業(yè)數(shù)據(jù)的測算，釩電池所應(yīng)用的風(fēng)電儲(chǔ)能設(shè)備和城市調(diào)峰儲(chǔ)能設(shè)備市場規(guī)模將在11000億元左右，為國家經(jīng)濟(jì)發(fā)展的大趨勢又給釩電池產(chǎn)業(yè)帶來了歷史性機(jī)遇。

　　未來，釩電池將引導(dǎo)世界純電動(dòng)汽車的電池潮流。日前，釩電池已經(jīng)列入國家“863計(jì)劃”備選項(xiàng)目，中德“波恩項(xiàng)目”新能源汽車項(xiàng)目已于2011年4月份在海南島奠基，投資上百億，而釩電池就屬于重點(diǎn)之一。

　　目前關(guān)于釩電池，政府層面與產(chǎn)業(yè)界以及學(xué)術(shù)界都有共識，均認(rèn)為釩電池在中國具備發(fā)展前景。首先，中國釩礦資源豐富，擁有核心技術(shù)，通過跨國整合，目前中國公司已掌握了世界的釩電池關(guān)鍵技術(shù)，釩電池的特點(diǎn)也適合中國電網(wǎng)的需求，如壽命長、可重復(fù)放電、可靠性高，完全能滿足中國建設(shè)智能電網(wǎng)的需求。

　　據(jù)了解，在日本用于電站調(diào)峰和風(fēng)力儲(chǔ)能的釩電池發(fā)展迅速，大功率的釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已投入使用，并全力推進(jìn)其商業(yè)化進(jìn)程。但在我國，釩電池產(chǎn)業(yè)還處于起步階段。針對國內(nèi)在釩電池領(lǐng)域的萌芽狀況，中策資本集團(tuán)憑借在礦產(chǎn)能源領(lǐng)域的廣泛投資，目前在徐州、南陽等地建立了釩電池原材料(行情 專區(qū))生產(chǎn)基地，并在國內(nèi)最大的風(fēng)力發(fā)電基地甘肅玉門建立了風(fēng)、光、電儲(chǔ)一體化的國家級示范基地。此外，該集團(tuán)通過股權(quán)紐帶引進(jìn)了日本、韓國釩電池新技術(shù)，再進(jìn)行吸收、消化和創(chuàng)新，組建了中日韓工程技術(shù)聯(lián)合研發(fā)中心，并在全球多個(gè)國家申請了專利。

　　據(jù)相關(guān)資料顯示，我國釩儲(chǔ)量占全球釩儲(chǔ)量的35%，居全球第一位；我國釩產(chǎn)量占到全球產(chǎn)量的48%，2010年我國釩產(chǎn)量達(dá)到6.15萬噸，優(yōu)越的資源稟賦為我國發(fā)展釩電池產(chǎn)業(yè)創(chuàng)造了得天獨(dú)厚的條件。

　　業(yè)內(nèi)人士表示，釩電池是一種基于金屬釩元素的氧化還原電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，非常適用于大型靜態(tài)儲(chǔ)能，未來將被廣泛應(yīng)用于太陽能、風(fēng)能發(fā)電儲(chǔ)能設(shè)備、電站儲(chǔ)能調(diào)峰以及電動(dòng)汽車等領(lǐng)域，或成為未來電池發(fā)展的重要方向。而為了減少風(fēng)電、光伏發(fā)電對電網(wǎng)的沖擊，每臺發(fā)電裝置需配備一款功率相當(dāng)于其功率10%-50%，且儲(chǔ)能需求高于風(fēng)電裝機(jī)容量的20%以上的儲(chǔ)能蓄電池。有券商分析師估算，2020年中國的釩電池市場規(guī)模將達(dá)到1.6萬億元，其中風(fēng)電的產(chǎn)值將是主要部分。

　　涉釩概念股引關(guān)注

　　在全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用示范工程這一示范項(xiàng)目的良好帶頭作用下，未來釩電池有望成為儲(chǔ)能行業(yè)的“黑馬”；再加上我國新能源產(chǎn)業(yè)也將步入“釩電池時(shí)代”，預(yù)計(jì)釩礦相關(guān)個(gè)股如明星電力、國星光電、天興儀表及海亮股份將獲得資金的青睞。

　　明星電力(600101)：有分析人士指出，釩具有“現(xiàn)代工業(yè)的味精”之稱。公司持有四川奧深達(dá)資源投資開發(fā)公司100%的股權(quán)，奧深達(dá)公司在礦產(chǎn)勘探、開發(fā)等方面開展了大量的工作，公司已獲得四川甘孜和平武、陜西山陽、西藏江達(dá)、新疆且末等地的鐵、錳、釩、銀、銅、鉛、鋅等各類礦權(quán)共7宗。其中，奧深達(dá)的核心資產(chǎn)為持股比例75%的陜西山陽縣楊洼釩礦項(xiàng)目(已經(jīng)獲得采礦權(quán)).

　　國星光電(002449)：2013年1月，公司股東大會(huì)同意調(diào)整釩業(yè)項(xiàng)目的投資實(shí)施主體，將以龍宇釩業(yè)為主體繼續(xù)實(shí)施該項(xiàng)目。而龍宇釩業(yè)自2005年底依賴擁有河南省淅川縣打磨溝的釩礦采礦權(quán)，并已取得國土資源部門頒發(fā)的采礦許可證，該礦區(qū)礦石中主要有益元素是五氧化二釩。

　　天興儀表(000710)：2008年6月，公司完成收購鑫地隆礦業(yè)公司70%的股權(quán)，目前該公司已取得了耀嶺河釩礦的采礦許可證，有效期限為3年，自2010年12月28日至2013年12月28日。該項(xiàng)目勘查面積為6.46平方公里，目前鑫地隆所擁有的耀嶺河釩礦內(nèi)蘊(yùn)礦石儲(chǔ)量2382萬噸，該項(xiàng)目工程建設(shè)(行情 專區(qū))需投入資金6000萬元左右，公司尚需籌措資金才能進(jìn)行投資建設(shè)。

　　海亮股份(002203)：公司持有恒昊礦業(yè)股份5000萬股的股權(quán)，占恒昊礦業(yè)增發(fā)后總股本的12.89%。據(jù)悉，恒昊礦業(yè)擁有四座鎳礦山、一座釩礦山、兩座錳礦山和兩座銅鉬礦山，釩金屬儲(chǔ)量達(dá)42.03萬噸。

　　實(shí)際應(yīng)用優(yōu)點(diǎn)

　　一、電堆作為發(fā)生反應(yīng)的場所與存放電解液的儲(chǔ)罐分開，從根本上克服了傳統(tǒng)電池的自放電現(xiàn)象。功率只取決于電堆大小，容量只取決于電解液儲(chǔ)量和濃度，設(shè)計(jì)非常靈活；當(dāng)功率一定時(shí)，要增加儲(chǔ)能容量，只需要增大電解液儲(chǔ)罐容積或提高電解液體積或濃度即可，而不需改變電堆大?。豢赏ㄟ^更換或添加充電狀態(tài)的電解液實(shí)現(xiàn)“瞬間充電”的目的。可用于建造千瓦級到百兆瓦級儲(chǔ)能電站，適應(yīng)性很強(qiáng)。

　　二、充、放電性能好，可以進(jìn)行大功率的充電和放電，也可以允許浮充和深度放電。對鉛酸蓄電池來說，放電電流越大，電池的壽命越短；放電深度越深，電池的壽命也越短。而釩電池放電深度即使達(dá)到100%，也不會(huì)對電池造成影響。而且釩電池不易發(fā)生短路，[1] 這就避免了因短路而引起的爆炸等安全問題。

　　三、可充放電次數(shù)極大，理論上壽命是無數(shù)次。充放電時(shí)間比為1：1，而鉛酸電池是4：1。而且釩電池充、放切換響應(yīng)速度快，小于20毫秒，非常有利于均衡供電。

　　四、能量效率高，直流對直流能量效率可以達(dá)到80%以上，而鉛酸電池只有60%左右。釩電池組中的各個(gè)單位電池狀態(tài)基本一致，維護(hù)簡單方便。

　　五、選址自由度大，占地少，系統(tǒng)可全自動(dòng)封閉運(yùn)行，不會(huì)產(chǎn)生酸霧，沒有酸腐蝕。電解液可反復(fù)利用，無排放，維護(hù)簡單，操作成本低。是一種綠色環(huán)保儲(chǔ)能技術(shù)。因此對于可再生能源發(fā)電，釩電池是鉛酸電池理想的替代品。

　　釩電池優(yōu)點(diǎn)

　　與其它化學(xué)電源相比，釩電池具有明顯的優(yōu)越性，主要優(yōu)點(diǎn)如下：

　　1.功率大：通過增加單片電池的數(shù)量和電極面積，即可增加釩電池的功率，美國商業(yè)化示范運(yùn)行的釩電池的功率已達(dá)6兆瓦。

　　2.容量大：通過任意增加電解液的體積，即可任意增加釩電池的電量，可達(dá)吉瓦時(shí)以上；通過提高電解液的濃度，即可成倍增加釩電池的電量。

　　3.效率高：由于釩電池的電極催化活性高，且正、負(fù)極活性物質(zhì)分別存儲(chǔ)在正、負(fù)極電解液儲(chǔ)槽中，避免了正、負(fù)極活性物質(zhì)的自放電消耗，釩電池的充放電能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)75%以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池的45%。

　　4.壽命長：由于釩電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)只分別存在于正、負(fù)極電解液中，充放電時(shí)無其它電池常有的物相變化，可深度放電而不損傷電池，電池使用壽命長。加拿大VRBPowerSystems商業(yè)化示范運(yùn)行時(shí)間最長的釩電池模塊已正常運(yùn)行超過9年，充放循環(huán)壽命超過18000次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定型鉛酸電池的1000次。

　　5.響應(yīng)速度快：釩電池堆里充滿電解液可在瞬間啟動(dòng)，在運(yùn)行過程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02秒，響應(yīng)速度1毫秒。

　　6.可瞬間充電：通過更換電解液可實(shí)現(xiàn)釩電池瞬間充電。

　　7.安全性高：釩電池?zé)o潛在的爆炸或著火危險(xiǎn)，即使將正、負(fù)極電解液混合也無危險(xiǎn)，只是電解液溫度略有升高。

　　8.成本低：除離子膜外，釩電池部件多為廉價(jià)的碳材料、工程塑料，材料來源豐富，易回收，不需要貴金屬作電極催化劑，成本低。

　　9.釩電池選址自由度大，可全自動(dòng)封閉運(yùn)行，無污染。

　　釩電池缺陷

　　釩電池存在的技術(shù)問題主要有兩個(gè)，第一，釩電池正極液中的五價(jià)釩在靜置或溫度高于45攝氏度的情況下易析出五氧化二釩沉淀，析出的沉淀堵塞流道，包覆碳?xì)掷w維，惡化電堆性能，直至電堆報(bào)廢，而電堆在長時(shí)間運(yùn)行過程中電解液溫度很容易超過45攝氏度。第二，石墨極板要被正極液刻蝕，如果用戶操作得當(dāng)，石墨板能使用兩年，如果用戶操作不當(dāng)，一次充電就能讓石墨板完全刻蝕，電堆只能報(bào)廢。在正常使用情況下，每隔兩個(gè)月就要由專業(yè)人士進(jìn)行一次維護(hù)，這種高頻次的維護(hù)費(fèi)錢、費(fèi)力。

　　另外，釩電池成本過高。以一個(gè)五千瓦電池為例，電解液（一立方，1.8mol/L）17萬、控制系統(tǒng)10萬、隔膜7萬、板框4萬、石墨板1.5萬、泵0.7萬、碳?xì)?.4萬，總共40.6萬，這只是主要材料成本，沒計(jì)入次要材料成本和人力成本。因此，一個(gè)五千瓦釩電池的成本在四十萬以上，高出相同規(guī)格鉛酸電池的成本數(shù)倍。

　　從環(huán)保的角度來說，釩電池壓根就不環(huán)保，配制電解液用到的原料、正極沉淀以及泄漏的正極液經(jīng)風(fēng)干后形成的薄層都有一樣相同東西，那就是五氧化二釩，它是一種劇毒化學(xué)品。

　　因此，釩電池還有很多問題需要解決，讓人無法樂觀的是，釩電池在國內(nèi)被研究十多年來還沒有哪家科研機(jī)構(gòu)取得了突破。

　　釩的新應(yīng)用

　　釩電池具有特殊的電池結(jié)構(gòu)，可深度大電流密度放電；充電迅速；比能量高；價(jià)格低廉；應(yīng)用領(lǐng)域十分廣闊：如可作為大廈、機(jī)場、程控交換站備用電源；可作為太陽能等清潔發(fā)電系統(tǒng)的配套儲(chǔ)能裝置；為潛艇、遠(yuǎn)洋輪船提供電力以及用于電網(wǎng)調(diào)峰等。

　　釩電池優(yōu)勢

　　釩電池成本與鉛酸電池相近，它還可制備兆瓦級電池組，大功率長時(shí)間提供電能，因此釩電池在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有鋰離子電池、鎳氫電池不可比擬的性價(jià)比優(yōu)勢。釩電池生產(chǎn)工藝簡單，價(jià)格經(jīng)濟(jì)，電性能優(yōu)異，與制造復(fù)雜、價(jià)格昂貴的燃料電池相比，無論是在大規(guī)模儲(chǔ)能還是電動(dòng)汽車動(dòng)力電源的應(yīng)用前景方面，都更具競爭實(shí)力。

　　國外發(fā)展

　　釩電池（VRB）是一種新型清潔能源存儲(chǔ)裝置，經(jīng)過美國、日本、澳大利亞等國家的應(yīng)用驗(yàn)證，與市場中的鉛酸蓄電池、鎳氫電池相比，具有大功率、長壽命、支持頻繁大電流充放電、綠色無污染等明顯技術(shù)優(yōu)勢，主要應(yīng)用于再生能源并網(wǎng)發(fā)電、城市電網(wǎng)儲(chǔ)能、遠(yuǎn)程供電、UPS系統(tǒng)、海島應(yīng)用等領(lǐng)域。

　　早在60年代，就有鐵—鉻體系的氧化還原電池問世，但是釩系的氧化還原電池是在1985年由澳大利亞新南威爾士大學(xué)的Marria Kacos提出，經(jīng)過十多年的研發(fā)，釩電池技術(shù)已經(jīng)趨近成熟。在日本，用于電站調(diào)峰和風(fēng)力儲(chǔ)能的固定型（相對于電動(dòng)車用而言）釩電池發(fā)展迅速，大功率的釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已投入實(shí)用，并全力推進(jìn)其商業(yè)化進(jìn)程。

　　國內(nèi)發(fā)展

　　前期工作：我單位從1995年率先在國內(nèi)開始釩電池的研制。先后研制成功了20W、100W、500W的釩電池樣機(jī)，在釩電池的關(guān)鍵技術(shù)上有所突破，填補(bǔ)了國內(nèi)空白。成功開發(fā)了四價(jià)釩溶液制備、導(dǎo)電塑料成型及批量生產(chǎn)、中型電池組裝配和調(diào)試等技術(shù)。1998年，500w的釩電池樣機(jī)用于電瓶車的驅(qū)動(dòng)?，F(xiàn)已研制出800W的產(chǎn)品樣機(jī)。

主要參數(shù)

　　如下：單體數(shù)：10個(gè)電極面積：784cm2；

　　單體電池厚度：13mm；

　　電解液濃度：1.5M VOSO4+2M H2SO4；

　　電解液量：10L；

　　理論容量：200Ah；

　　最大充電電流：80A（電流密度102mA/cm2）；

　　充電電壓（50^充電狀態(tài)）：40A充電電壓為15.0V，80A充電電壓為16.5V；

　　充電容量：40Ah；

　　最大放電電流：80A（電流密度102mA/cm2）；

　　放電電壓（50^放電狀態(tài)）：40A放電電壓為11.5V，80A放電電壓為10V；

　　放電容量：30Ah；

　　充放電利用率：≥80^；

　　電堆最大功率：≥800W。

運(yùn)作原理

　　工作原理

　　釩電池（VRB）是一種可以流動(dòng)的電池，正在逐步進(jìn)入商用化階段。VRB作為一種化學(xué)的能源存儲(chǔ)技術(shù)，和傳統(tǒng)的鉛酸電池、鎳鎘電池相比，它在設(shè)計(jì)上有許多獨(dú)特之處，性能上也適用于多種工業(yè)場合，比如可以替代油機(jī)、備用電源等。利用VRB技術(shù)設(shè)計(jì)制造的VESS系統(tǒng)（VanadiumEnergy Storage System，即釩能源存儲(chǔ)系統(tǒng)），其設(shè)計(jì)和操作特性在VRB的基礎(chǔ)之上被優(yōu)化，而且集成了許多自動(dòng)化的智能控制和用于管理操作的電子裝置。簡單地說，釩電池將存儲(chǔ)在電解液中的能量轉(zhuǎn)換為電能，這是通過兩個(gè)不同類型的、被一層隔膜隔開的釩離子之間交換電子來實(shí)現(xiàn)的。電解液是由硫酸和釩混合而成的，酸性和傳統(tǒng)的鉛酸電池一樣。由于這個(gè)電化學(xué)反應(yīng)是可逆的，所以VRB電池既可以充電，也可以放電。充放電時(shí)隨著兩種釩離子濃度的變化，電能和化學(xué)能能相互轉(zhuǎn)換。 VRB電池由兩個(gè)電解液池和一層層的電池單元組成。電解液池用于盛兩種不同的電解液。每個(gè)電池單元由兩個(gè)“半單元”組成，中間夾著隔膜和用于收集電流的電極。兩個(gè)不同的“半單元”中盛放著不同離子形態(tài)的釩的電解液。每個(gè)電解液池配有一個(gè)泵，用于在封閉的管道中為每一個(gè)“半單元”輸送電解液。當(dāng)帶電的電解液在一層層的電池單元中流動(dòng)時(shí)，電子就流動(dòng)到外部電路，這就是放電過程。當(dāng)從外部將電子輸送到電池內(nèi)部時(shí)，相反的過程就發(fā)生了，這就是給電池單元中的電解液充電，然后再由泵輸送回電解液池。在 VRB中，電解液在多個(gè)電池單元間流動(dòng)，電壓是各單元電壓串聯(lián)形成的。標(biāo)稱電壓是1.2V。電流密度由電池單元內(nèi)電流收集極的表面積決定，但是電流的供應(yīng)取決于電解液在電池單元間的流動(dòng)，而不是電池層本身。VRB電池技術(shù)的一個(gè)最重要的特點(diǎn)是：峰值功率取決于電池層總的表面積，而電池的電量則取決于電解液的多少。在傳統(tǒng)的鉛酸和鎳福電池中，電極和電解液被放置到一塊，功率和能量強(qiáng)烈地依賴于極板面積和電解液的容量。但VRB電池不是這樣，它的電極和電解液不一定必須放到一塊，這就意味著能量的存放可以不受電池外殼的限制。從電力上來講，不同等級的能量可以為電池層中不同的電池單元或單元組中通過提供足夠的電解液來得到。給電池層充電和放電不一定需要相同的電壓。例如，VRB電池可以用串聯(lián)電池層的電壓放電，而充電則可以在電池層的另一部分用不同的電壓進(jìn)行。

　　VRB電池

　　VRB電池用于通信，其優(yōu)點(diǎn)明顯：

　?。?）能量循環(huán)效率高；

　?。?）深度放電后壽不會(huì)受影響；

　?。?）不會(huì)由于電解液的腐蝕而使化學(xué)特性受到影響；

　?。?）電解液可以無限期使用（沒有處理的問題）；

　?。?）循環(huán)壽命是無限的（僅受隔膜的限制）；

　　（6）能量的存儲(chǔ)量可以精確地測量出來；

　?。?）在使用中對環(huán)境的影響很小。這些特性為在各種各樣的通信應(yīng)用中發(fā)展直流能源存儲(chǔ)系統(tǒng)提供了保障。

　　VESS電池

　　VESS是把VRB集成起來的、一個(gè)實(shí)用的能源存儲(chǔ)系統(tǒng)。該系統(tǒng)中采用的專家控制技術(shù)，可以使操作管理、容量管理、日常維護(hù)、糾錯(cuò)處理、系統(tǒng)狀態(tài)監(jiān)視和外部通信自動(dòng)化。 VESS放棄了在傳統(tǒng)的備用能源中常用的如充電、放電、線電壓等概念，而以能量存儲(chǔ)和轉(zhuǎn)移的概念來代替。 VESS在通信中應(yīng)用的一個(gè)主要特征：VESS可以對現(xiàn)有的通信動(dòng)力基礎(chǔ)設(shè)施做出更有利的使用，而且可以考慮在新的無污染的通信應(yīng)用中引入能源存儲(chǔ)的基礎(chǔ)設(shè)施。

　　作為一個(gè)單一的能源存儲(chǔ)元件， VESS只需安裝一次就可以多種不同的電壓提供動(dòng)力。相對于傳統(tǒng)的串聯(lián)型的鉛酸或鎳鎘電池，這種優(yōu)越性是顯著的。

　　從存儲(chǔ)的觀點(diǎn)看，這是因?yàn)椋?/p>

　?。?）所有存儲(chǔ)起來的能量都在電解液中；

　?。?）可以輸出的動(dòng)力取決于電極（層）的尺寸；

　?。?）系統(tǒng)能量的密度可以從物理上和系統(tǒng)存儲(chǔ)的能量隔離開來；

　?。?）存儲(chǔ)起來的能量很穩(wěn)定。

　　從系統(tǒng)運(yùn)行的觀點(diǎn)看，這是因?yàn)椋?/p>

　?。?）每一個(gè)單元都具有相同的帶電狀態(tài)；

　?。?）系統(tǒng)可以同時(shí)充電和放電；

　　（3）充電速度比鉛酸電池快；

　?。?）運(yùn)行時(shí)可以有一種或多種電輸入，而且可以輸出多種電壓值；

　?。?）有自動(dòng)功能，可以自動(dòng)整流和自動(dòng)保護(hù)。

　　從系統(tǒng)維護(hù)的觀點(diǎn)，這是因?yàn)椋?/p>

　?。?）可以通過添加電解液來增加系統(tǒng)的獨(dú)立運(yùn)行的時(shí)間；

　?。?）系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)可以在任何時(shí)間增加，費(fèi)用只有鉛酸電池的20%；

　　（3）壽長使用完后只需更換部分零部件；

　?。?）維護(hù)量很少。

　　和傳統(tǒng)的二次電池技術(shù)相比，VRB在成本上很有競爭性，而且采用鉛酸電池技術(shù)會(huì)很貴或不可能實(shí)現(xiàn)的一些應(yīng)用，用VESS就可以很容易實(shí)現(xiàn)。因此直流電源系統(tǒng)，VESS是一種很理想的替代品。 VESS電池的容量只需用油量表就可以知道，并且能量存儲(chǔ)的成本很低，所以它在通信應(yīng)用中的前景是很誘人的。另外，VESS的能量存儲(chǔ)輕便，并且存儲(chǔ)和使用相互獨(dú)立，所以可以用在通信應(yīng)用的特定場合。替代油機(jī)。通信動(dòng)力系統(tǒng)中通常都使用柴油發(fā)電機(jī)，以便在停電時(shí)提供長時(shí)間的動(dòng)力。當(dāng)油機(jī)啟動(dòng)和預(yù)熱時(shí)，通常需要一個(gè)電池來提供短時(shí)間的動(dòng)力。在通信站還經(jīng)常使用UPS來提供交流不間斷和直流不間斷電源，兩者都需要一個(gè)單獨(dú)的電池。一些小站口使用一個(gè)電池供應(yīng)不間斷的直流電源，不間斷交流電源則通過逆變需得到。備用系統(tǒng)的油機(jī)在動(dòng)力系統(tǒng)的投資中占了很大一部分，而且需要持續(xù)不斷的機(jī)械維護(hù)以保證其可靠性。在實(shí)際應(yīng)用中，油機(jī)的利用率很低，因此其單位時(shí)間的使用成本是比較高的。而基于VESS的新系統(tǒng)則有潛力替代動(dòng)力系統(tǒng)中的油機(jī)，為UPS和高可靠性的直流電源提供總的、多功能的能量存儲(chǔ)解決方案。替代太陽能電池。一些通信管理部門維護(hù)著巨大的、地理分布很廣的太陽能電池供電的通信網(wǎng)絡(luò)。太陽能供電系統(tǒng)的能量存儲(chǔ)零件通常是鉛酸電池，這需要的維護(hù)量很大。VE SS有潛力替代太陽能電池，減少成本，提高生產(chǎn)率。

　　VESS的優(yōu)點(diǎn)

　　在典型的通信應(yīng)用中，和鉛酸電池相比，VESS有許多優(yōu)點(diǎn)；

　　（1）自動(dòng)控制功能提供了自動(dòng)保護(hù)、自動(dòng)整流和系統(tǒng)控制界面；

　　（2）內(nèi)部控制單元可以控制其它的系統(tǒng)部件；

　?。?）能量的存儲(chǔ)量可以很精確地直接讀出；

　?。?）壽長，使用5年左右的時(shí)間后，只需更換部分零部件；

　　（5）能量的存儲(chǔ)量可以在任何時(shí)間添加，成本只有鉛酸電池的20%，約為200 美元/kWh。

技術(shù)特點(diǎn)

　　(1)能量存儲(chǔ)于電解液中，增加電解液儲(chǔ)罐的體積或者提高電解液的濃度均可增加電池容量。即對于相同功率輸出的釩電池，可根據(jù)需求任意調(diào)整容量。非常適合大容量儲(chǔ)能應(yīng)用；

　　(2) 輸出功率由電池堆中參與反應(yīng)的面積決定，可通過增加或減少單電池和不同電池組串連和并聯(lián)調(diào)整滿足不同功率需求，美國商業(yè)化示范運(yùn)行的釩電池的功率已達(dá)6000kW；

　　(3) 充放電不涉及固相反應(yīng)，電解液的理論使用壽命無限，可以長期使用。鉛酸蓄電池充電過程中，溶液中的鉛離子轉(zhuǎn)化為固態(tài)氧化鉛沉積在電極表面，放電過程中固態(tài)氧化鉛電極重新溶解進(jìn)入液相，充放電過程伴隨極板物質(zhì)的液相/固相轉(zhuǎn)化。為了保證固態(tài)氧化鉛電極晶型的穩(wěn)定性，電池充放電程度需要嚴(yán)格控制；電極結(jié)構(gòu)的變化導(dǎo)致電化學(xué)性能逐漸劣化，原理上決定了有限的充放電循環(huán)和電池壽命；

　　(4) 反應(yīng)速度快，可在瞬間啟動(dòng)，在運(yùn)行過程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02秒，響應(yīng)速度1毫秒；

　　(5) 理論充放電時(shí)間比為1：1(實(shí)際運(yùn)行1.5-1.7：1)，支持頻繁大電流充放電，深度充放電對電池壽命影響不大，充放電狀態(tài)下電池正、負(fù)極活性物質(zhì)均為液相，不會(huì)出現(xiàn)鎳氫電池、鋰離子電池等蓄電池因電極上枝狀晶體的生長而將隔膜刺破導(dǎo)致電池短路的危險(xiǎn)；

　　(6) 電池堆可與電解液相分離，存儲(chǔ)于電解液中的能量可長期保存，不會(huì)因自放電損耗；

　　(7) 能量循環(huán)效率高，充放電能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)75%以上，遠(yuǎn)高于鉛酸電池的45%。電解液在充放電過程中不消耗，重復(fù)充放電不影響電池容量；

　　(8) 能量的存儲(chǔ)量可以精確地測量出來；

　　(9) 正負(fù)極使用同一種金屬離子的電解液，避免了電解液交叉污染問題，提高了電池的效率和壽命；

　　(10) 電解液的流動(dòng)性，可使電池組中各個(gè)單電池狀態(tài)基本一致，可靠性高；

　　(11) 可以通過增加電解液或更換電解液的方式增加系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)間。通過更換電解液，可實(shí)現(xiàn)瞬間再充電，類似于汽車加油。

　　(12) 結(jié)構(gòu)簡單，更換和維修容易，使用費(fèi)用低廉，維護(hù)工作量小；

　　(13) 可全自動(dòng)封閉運(yùn)行，無噪音，無污染，維護(hù)簡單，運(yùn)營成本低。

　　(14) 可以同時(shí)對系統(tǒng)充電和放電，充放電方式可以根據(jù)不同的應(yīng)用需求進(jìn)行調(diào)整?？梢酝瑫r(shí)有一種或多種電輸入，也可以輸出多種電壓。如可以用串聯(lián)電池組的電壓放電，而充電則可以在電池堆的另一部分用不同的電壓進(jìn)行。

　　(15) 系統(tǒng)使用壽命長，充放循環(huán)壽命可超過10000次，遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定型鉛酸電池的1000次。加拿大VRB Power Systems商業(yè)化示范運(yùn)行時(shí)間最長的釩電池模塊已正常運(yùn)行超過9年，充放循環(huán)壽命超過18000次；

　　(16) 除離子膜外，材料價(jià)格便宜，來源豐富，不需要貴金屬作電極催化劑，成本低。批量化生產(chǎn)后成本甚至低于鉛酸電池；

　　(17) 電解液可長期使用，沒有污染排放，對環(huán)境友好。