液流电池：守护能源安全，引领绿色未来

　　2023年9月18日，美国加利福尼亚州圣地亚哥县北部的Valley Center储能项目发生电池储能单元起火事件，紧邻事故现场四分之一英里范围内的住户和企业已进行了疏散，同时，距离现场半英里内的人们被要求就地避难。

　　9月24日，奥地利阿尔塔奇的一个花园避难所的光伏电池储能装置起火，避难所和一栋附属建筑完全被火焰吞没。

　　9月27日，德国埃伦弗里德斯多夫一户储系统起火，有两人受伤入院，附近的一条高速公路不得不关闭，

　　9月29日，由于光伏储能设施的锂电池发生爆炸，法国Saint-Esprit的Peter Maillet区一养鸡场发生火灾。事故还造成附近数百户家庭的房屋受损，经济损失达百万欧元。

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　　据不完全统计，仅9月下半月，全球就发生了8起储能系统起火及爆炸事故。接连不断的储能电池起火事件，让储能安全警钟再次拉响。

　　安全是对储能电池最核心的要求

　　回顾国内，在双碳目标指引下，绿色高质量发展理念已深入人心，新能源产业得到高速发展，与之配套使用的储能设施正在大量建设。

　　新能源具有随机性、波动性和间歇性等特点，例如太阳能光照强度会受到时段、季节、天气的影响，风的速度和方向则随时可能发生变化，这些因素都会造成新能源发电的不稳定。

　　高比例的使用新能源发电，如果发电量与实际用电需求不一致，无论是输送电压超过电网的可接受能力，还是供电不足影响电网频率，都会造成电网负荷波动，影响供电安全。

　　过去，新能源发电占比不高，这一问题不突出。进入到2023年，我国新能源发电占比已超过16%，在国家能源结构中占据相当比例，并且还在持续上升，这就需要全国范围内大量配置储能。在新能源发电量高于用电需求时，将多余的电量储存起来备用;当新能源发电不足时，再将先前储存的电量补充输送进入电网，以此来保障新能源高速发展下电网的正常运行。

　　近年来，各级政府都在积极推动储能的发展。2021年至今，全国共有26个省份发布了新能源配置储能的政策。

　　然而，国内外屡见不鲜的储能设施起火事故，让政府部门与新能源电站对储能电池的安全引起了高度重视，要求储能产品不仅要满足本征安全，0起火，0爆炸的特点，还要能够在各种运行条件下保持稳定的输出，可有效地平抑电网波动，提高电网的供电质量和稳定性。

　　中央也多次强调储能设施建设对能源安全的重要性。2022 年 5月，国家能源局发布《加强电化学储能电站安全管理的通知》，在设备选型上，强调选择“安全、可靠、环保的产品”。

　　本征安全，液流电池为储能需求量身定制

　　然而，目前市场使用较多的锂电池却无法在储能的安全性上满足需求。

　　储能需要的是本征安全的产品，即在元素特性、产品运行原理等源头上都能确保100%安全，不需要后期再通过温度检测、断电保护等被动手段来提升产品安全性的储能电池。

　　就锂电池来看，“锂”是一种比较“暴躁”的金属，随着含量的提升，安全性风险就越大。尤其是锂电池在充放电过程容易形成锂枝晶，导致短路，产生大量的热，烧坏隔膜。高温也会使电解液分解成气体，当压力过大时，电芯就会爆炸。

　　较差的安全性导致锂电池爆炸事故频发，所以锂电池不具备本征安全的属性。

　　根据美国消防协会(NFPA)的实验，锂电池燃烧时，电池外部最高温度可达283-1090℃，电池内部的温度可达572-1121℃，如此高的温度足以引燃其他锂离子电池和可燃材料，产生更大的火灾。锂离子电池火灾扑救是世界性难题，目前尚无有效手段。

　　2022年6月底，国家能源局综合司发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(征求意见稿)》，规定中大型电化学储能电站不得选用三元锂电池，且不宜选用梯次利用的动力电池。

　　为此，行业一直在探寻能确保绝对安全，更适合储能需求的技术路径。采用水系电解液，具有本征安全属性的液流电池，逐渐站到了聚光灯下。

　　液流电池为何能做到本征安全?

　　首先，液流电池用水作为电解液溶剂，水本身不可燃，并可阻燃，所以电解液也没有燃烧爆炸的风险，因此具有本征安全的属性。

　　其次，从运行原理上来看，液流电池的电解液，储存在电池堆外的罐中。充放电时，正负极电解质会分别从循环泵进入电池堆，发生氧化反应，反应完成后，电解液会被重新泵回罐体中，照此循环往复，直到反应完全。由于电化学反应和整个充放电过程，都是在水性的条件下发生，没有燃烧爆炸的风险，可确保绝对安全。

　　液流电池在运行过程中不会产生有害物质，不会对人体造成伤害，其电解液可以通过回收和处理实现再利用，符合环保要求。

　　此外，根据一些已投用的液流电池的技术参数来看，其使用寿命长达25年，在100% DOD(100%深度放电)下充放电循环超过30,000次。而一般的锂电池，充放次数多在5000次-8000次，使用寿命仅有5-7年，与液流电池相比差距明显。

　　在使用场景方面，液流电池是一种符合大规模长时储能需求的技术。其不仅本征安全，且具有选址灵活、易部署的优势，不受地理环境的影响，可以充分赋能储能系统集成商、风光电站、数据中心、5G基站等终端用户的多场景需求。

　　2023全速突围，液流电池迈向产业化

　　目前，在液流电池赛道中包括多种技术路线：全钒、锌铁、铁铬、全铁等。2023年以来，液流电池已进入产能、技术全速发展期。

　　据不完全统计,仅今年3-6月,国内在建及规划液流电池产线便超过9条,产能规划合计超过8.2GW。

　　2023年8月，星辰新能打造的全自动全钒液流工厂正式竣工,计划9月初投产。

　　同年10月，纬景储能宣布，其位于珠海的“超G工厂”投产，年产能超6吉瓦时，这是全球首个产能达到吉瓦级的液流电池工厂，标志着行业进入了大规模生产阶段。

　　与此同时，国内签约的液流电池项目明显变多，规模上也呈现出变大趋势。日前，中核汇能宣布采购1吉瓦时的全钒液流储能系统集采;10月，国家电投也发布了1吉瓦时的液流电池集采;同月，大连融科储能中标湖南怀化市麻阳县100兆瓦/400兆瓦时全钒液流储能电站项目。

　　在新能源电站运营方看来，安全性是其选择储能产品的首要考虑因素。此外，电站还希望储能产品有可扩展性和可维护性，并且储能度电成本要合理，能确保电站配储后可实现收益。

　　综合来看，液流电池在各种储能路径中优势明显，正在发展成为构建新型电力系统和推动能源结构转型优化的关键技术。

　　可以预见，未来随着风光等新能源占比提升，电网调节压力增大，储能将成为新能源并网标配，将有越来越多的新能源电站选择使用液流电池配储。而在液流电池的助力下，我国能源将进一步向绿色低碳转型，经济社会也将迎来更高质量发展。