【观点】牛站奎：从冬奥电力保障看铁-铬液流电池发展前景

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“容和一号®”铁-铬液流电池首条量产线建成投产

为什么冬奥会如此重大的活动，电力保障上没有选择人们更为熟知的锂电池作为备用电源，而是选择铁-铬液流电池作为备用电源，值得我们思考。铁-铬液流电池与其他电化学电池相比，具有明显的技术优势，被认为是储能寿命最长、最安全的电化学储能技术，是大规模储能技术的首选技术之一，具有广阔的应用前景。

本文作者系盘古智库研究员牛站奎。

2020年，国家电投开发的250 kW/1.5 MWh铁-铬液流电池在张家口光储示范项目中正式投产运行，对于铁-铬液流电池在可再生能源等领域的应用具有里程碑的意义。铁-铬液流电池技术最初是由美国NASA在20世纪70年代研发的，1984年和1986年日本成功制造10kW和60kW的原型系统，此后铁-铬液流电池技术一度消失在大众的视线中，直到国家电投把铁-铬液流电池技术应用在2022年北京冬季奥运会电力保障上，铁-铬液流电池作为储能技术再次回到公众的视野。

为什么冬奥会如此重大的活动，电力保障上没有选择人们更为熟知的锂电池作为备用电源，而是选择铁-铬液流电池作为备用电源，值得我们思考。通过分析发现，铁-铬液流电池与其他电化学电池相比，具有明显的技术优势，被认为是储能寿命最长、最安全的电化学储能技术，是大规模储能技术的首选技术之一，具有广阔的应用前景。

寿命长

铁-铬液流电池的循环使用寿命最低可达到10000次，整体使用寿命可以达到20年或者更长时间。使用寿命远高于其他电化学储能电池。例如，锂离子电池使用寿命是循环充放电4000-5000次，不足铁-铬液流电池使用寿命的一半。

安全性高

当前，锂电池凭借着高能量密度的优势占据较大的电化学储能市场份额，但随着对能源电力安全性要求的不断提高，锂电池的短板越发明显。铁-铬液流电池比锂离子电池具有更高的安全性。铁-铬液流电池的电解质溶液采用水性溶液，电池堆与储液罐分离，没有爆炸风险，安全性高。铁-铬液流电池系统采用模块化设计，电池堆之间一致性好，系统控制简单，性能稳定可靠。

成本低

对于电化学电池大规模储能而言，其低成本是首要考虑因素。锂离子电池与全钒液流电池成本较高，在大规模商用上的竞争力不如铁-铬液流电池。铁-铬液流电池的电解质溶液原材料铁、铬资源丰富，易获取，成本低，不会出现短期内资源制约发展的情况。另外，铁-铬液流电池的电解液可循环利用，进一步降低了使用成本。专家表示，随着铁-铬液流电池技术的不断成熟，未来综合成本接近抽水蓄能。

主要电化学储能关键数据比较

项目

铁-铬液流电池

全钒液流电池

锂离子电池

关键原材料

铬铁矿

五氧化二钒

碳酸锂

关键原材料全球探明储量

铬储量5.1亿吨

钒储量2000万吨

锂储量1600万吨

关键原材料价格/元·kg

16.7

78.5

当量价格/元·mol

1.4

23.1

2.9

耐低温

众所周知，低温是电化学储能电池的克星，在低温下电池能量下降很快。铁-铬液流电池在没有保温的措施下，管道内温度适应范围可以从-20℃至70℃，适应地域广泛，更符合我国电力发展实际。例如，国家电投“容和一号®”大容量电池堆在张家口地区经受-40℃的极寒考验，为冬奥地区持续稳定存储，提供清洁电能超过5万千瓦时。

当前，对于铅酸电池、锂离子电池、液流电池等储能技术哪种将会成为未来主流技术的讨论仍无定论。这些储能技术各有千秋，适用场景略有不同。铁-铬液流电池主要应用场景更多地集中在大规模、长时间储能领域，比如电网侧削峰填谷、发电侧的可再生能源并网等。而锂离子电池应用场景主要是电动汽车，不适合大规模的应用。对于人们质疑铁-铬液流电池能量密度低、体积密度大等问题，这还不是铁-铬液流电池作为储能电池考虑的首要因素，而安全、低廉才是。

铁-铬液流电池技术在政策上得到支持，在商业上也不断取得突破。2021年7月，国家发改委和能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，文件提出要实现液流电池等长时储能技术进入商业化发展初期。今年年初，国家电投拥有自主知识产权的“容和一号®”铁-铬液流电池堆量生产线投产，每条生产线每年可生产5000台30kW“容和一号®”电池堆，标志着量化供货的最后堵点已彻底打通，铁-铬液流电池储能技术从实验室迈入商业应用阶段，为电力行业大规模、长时间储能提供了新的解决方案。

随着技术的成熟与政策的完善，铁-铬液流电池储能技术在我国大规模、长时间储能需求的新型电力系统中具有广阔的发展前景。■

图文编辑：王毅博
责任编辑：刘菁波