Recientemente, el proyecto de demostración de sistema de almacenamiento de energía de batería de flujo redox totalmente de vanadio de 5MW/10MWh más grande del mundo pasó la aceptación del Instituto de Diseño y Estudio de Liaoning Electric Power (área de mercado) y ahora está en pleno funcionamiento. Los expertos de la industria señalaron que, bajo el buen liderazgo de los proyectos de demostración antes mencionados, se espera que las baterías de flujo redox totalmente de vanadio se conviertan en un "caballo oscuro" en la industria del almacenamiento de energía si logran mayores avances en la investigación y el desarrollo de tecnologías centrales, y estabilidad. , control de costos y otros aspectos en el futuro; Además, la nueva industria energética de China también entrará en la "era de las baterías de vanadio". Se espera que las acciones relacionadas con el vanadio, como Mingxing Power (punto de compra y venta del mercado de valores), Nationstar Optoelectronics (punto de compra y venta del mercado de valores), Tianxing Instruments (punto de compra y venta del mercado de valores) y Lianghai Shares (punto de compra y venta del mercado de valores) y punto de venta) se verá favorecido por los fondos. En los últimos años, la energía eólica se ha desarrollado muy rápidamente en China. A finales de 2012, la capacidad instalada acumulada de energía eólica alcanzó los 75,324 millones de kilovatios; sin embargo, debido a las características discontinuas, inestables y no estacionarias de la energía eólica y otras fuentes de energía renovables, será necesaria una conexión a la red a gran escala; un impacto adverso en la regulación de carga máxima, la regulación de frecuencia y la calidad de la red eléctrica. Por lo tanto, a medida que aumenta la capacidad de energía eólica instalada de la red eléctrica, el fenómeno de restricción del viento y reducción de energía también ocurre con frecuencia.
Algunos expertos señalaron que cómo mejorar la capacidad de la red eléctrica para aceptar energía renovable, reducir la restricción eólica y mejorar la eficiencia de utilización de la energía renovable se ha convertido en un problema importante que debe resolverse en nuestro país en el futuro.
Según informes de los medios relevantes, en comparación con otras tecnologías de almacenamiento de energía, la tecnología de almacenamiento de energía de batería de flujo redox totalmente de vanadio se ha convertido en la tecnología preferida para el almacenamiento de energía a gran escala debido a sus destacadas ventajas, como larga vida útil, gran escala, seguridad y confiabilidad. El plan de desarrollo de tecnología de almacenamiento de energía formulado por Estados Unidos en 2012 colocó a las baterías de flujo redox totalmente de vanadio en la parte superior de la lista. Se informa que las grandes baterías de almacenamiento de energía tienen tres requisitos básicos: alta seguridad, alto costo, rendimiento durante todo el ciclo de vida y respeto al medio ambiente durante todo el ciclo de vida.
Como una de las tecnologías preferidas para el almacenamiento de energía, el sistema de almacenamiento de energía de batería de flujo redox totalmente de vanadio es altamente seguro. Cuando se trabaja a temperatura y presión normales, el calor generado por el sistema de batería se puede descargar de manera efectiva a través del electrolito y luego descargarse fuera del sistema mediante el intercambio de calor. Además, la solución electrolítica es una solución acuosa no inflamable ni explosiva, lo que hace que el funcionamiento del sistema sea seguro.
Debido a las muchas ventajas del sistema de almacenamiento de energía de batería de flujo redox totalmente de vanadio, algunos analistas de la industria dicen que la tecnología de batería de flujo redox totalmente de vanadio tiene un potencial de desarrollo inconmensurable en la futura industria del almacenamiento de energía e incluso puede cambiar el futuro del patrón energético.
El sistema de almacenamiento de energía de batería de flujo redox totalmente de vanadio de 5 MW/10 MWh más grande del mundo que pasó la prueba de aceptación es el resultado de 13 años de innovación independiente, I+D y cooperación entre el Instituto de Tecnología Química de Dalian y Dalian Kerong Energy. Desarrollo de tecnología de almacenamiento Co., Ltd. Los analistas dijeron que la operación exitosa del proyecto de demostración marca que la tecnología de baterías de flujo redox totalmente de vanadio de mi país ha alcanzado el nivel líder internacional, brinda apoyo técnico efectivo para la promoción y aplicación de energía renovable, tiene importantes beneficios sociales y producirá importantes beneficios económicos.
Se lanzará el mercado de almacenamiento de energía de un billón de dólares en China.
Según el "Plan de desarrollo de la industria de vehículos de nueva energía (área de mercado)" de mi país y los datos de la industria de las baterías de los últimos años, el tamaño del mercado de los equipos de almacenamiento de energía eólica y los equipos de almacenamiento de energía en picos urbanos utilizados en Las baterías de vanadio ascienden a aproximadamente 1,1 billones de yuanes, lo que brinda oportunidades históricas a la industria de las baterías de vanadio como resultado de la tendencia general del desarrollo económico nacional.
En el futuro, las baterías de vanadio liderarán la tendencia mundial en baterías de vehículos eléctricos puros. Recientemente, las baterías de vanadio se han incluido en los proyectos candidatos nacionales del "Plan 863". El proyecto de vehículos de nueva energía chino-alemán "Plan Bonn" sentó las bases en la isla de Hainan en abril de 2011, con una inversión de decenas de miles de millones. uno de los proyectos clave.
En la actualidad, el gobierno, la industria y el mundo académico tienen un consenso sobre las baterías de vanadio y todos creen que las baterías de vanadio tienen perspectivas de desarrollo en China. En primer lugar, mi país es rico en recursos de vanadio y cuenta con tecnologías básicas. En la actualidad, China ha dominado las tecnologías clave de las baterías de vanadio del mundo mediante la integración transfronteriza. Las características de las baterías de vanadio también son adecuadas para las necesidades de la red eléctrica de China. Tienen una larga vida útil, una descarga repetible y una alta confiabilidad, lo que puede satisfacer plenamente las necesidades de China para la construcción de redes inteligentes.
Se entiende que las baterías de vanadio de Japón utilizadas para reducir los picos de las centrales eléctricas y el almacenamiento de energía eólica se están desarrollando rápidamente. Se han puesto en uso sistemas de almacenamiento de energía con baterías de vanadio de alta potencia y se está promoviendo plenamente su proceso de comercialización. . Pero en China, la industria de las baterías de vanadio está todavía en su infancia. En vista del estado incipiente de las baterías de vanadio en China, Zhongce Capital Group ha confiado en su amplia inversión en el campo de la energía mineral para establecer bases de producción de materia prima para baterías de vanadio (áreas de mercado) en Xuzhou, Nanyang y otros lugares, y en Gansu. Yumen, la base de energía eólica más grande de China, ha establecido una base de demostración nacional que integra escenario, paisaje y almacenamiento. Además, el grupo introdujo nuevas tecnologías de baterías de vanadio de Japón y Corea del Sur a través de vínculos de capital, luego las absorbió, asimiló e innovó, estableció un centro conjunto de I+D de tecnología de ingeniería China, Japón y Corea y solicitó patentes en muchos países del mundo. .
Según datos relevantes, las reservas de vanadio de China representan el 35% de las reservas mundiales de vanadio, ocupando el primer lugar en el mundo; la producción de vanadio de China representa el 48% de la producción mundial. En 2010, la producción de vanadio de China alcanzó los 6,15 millones. montones. La dotación superior de recursos ha creado condiciones únicas para que China desarrolle su industria de baterías de vanadio.
Los expertos de la industria dicen que las baterías de vanadio son sistemas de almacenamiento de energía de baterías redox a base de vanadio y son muy adecuadas para el almacenamiento de energía estática a gran escala. En el futuro, se utilizará ampliamente en energía solar, equipos de almacenamiento de energía de generación de energía eólica, reducción de picos de almacenamiento de energía de centrales eléctricas, vehículos eléctricos y otros campos, y puede convertirse en una dirección importante para el desarrollo futuro de baterías. Para reducir el impacto de la generación de energía eólica y fotovoltaica en la red eléctrica, cada equipo de generación de energía debe estar equipado con una batería de almacenamiento de energía con una potencia equivalente al 10-50%, y la demanda de almacenamiento de energía es superior al 20 % de la capacidad instalada de energía eólica. Algunos analistas de corretaje predicen que el mercado de baterías de vanadio de China alcanzará los 1,6 billones de yuanes en 2020, de los cuales la producción de energía eólica será la mayor parte.
Las acciones conceptuales de vanadio atraen la atención
Bajo el buen liderazgo del proyecto de demostración más grande del mundo para la aplicación de un sistema de almacenamiento de energía de batería de flujo redox totalmente de vanadio de 5 MW/10 MWh, se esperan baterías de vanadio. para convertirse en la futura industria del almacenamiento de energía en un "caballo oscuro" Además, la nueva industria energética de China también entrará en la "era de las baterías de vanadio". Se espera que los fondos favorezcan las acciones relacionadas con el vanadio, como Star Power, Nationstar Optoelectronics, Tianxing Instruments y Liang Hai.
Star Power (600101): Algunos analistas señalaron que el vanadio es conocido como el "glutamato monosódico de la industria moderna". La compañía posee el 100% de participación en Sichuan Aoshenda Resources Investment and Development Co., Ltd., que ha trabajado mucho en exploración y desarrollo de minerales. La empresa ha obtenido 7 derechos minerales de hierro, manganeso, vanadio, plata, cobre, plomo y zinc en Ganzi, Sichuan, Yangshan Heping, Shaanxi, Jiangda, Tíbet y Qiemo, Xinjiang. Entre ellos, el activo principal de Oceanda es el proyecto de mina de vanadio Yangwa en el condado de Shanyang, provincia de Shaanxi (se han obtenido los derechos mineros).
Nationstar Optoelectronics (002449): En junio de 2013, la junta de accionistas de la compañía acordó ajustar las entidades de inversión e implementación del proyecto de la industria del vanadio, y Yulong Vanadium continuará implementando el proyecto. Por otro lado, Yulong Vanadium depende de la propiedad de los derechos mineros de la mina de vanadio Molaogou en el condado de Xichuan, provincia de Henan, desde finales de 2005, y ha obtenido una licencia minera emitida por el departamento de tierras y recursos. El principal mineral de esta zona minera es el pentóxido de vanadio.
Tianxing Instruments (000710): En junio de 2008, la empresa completó la adquisición del 70% de participación accionaria en Xindilong Mining Company. Actualmente, la empresa ha obtenido la licencia minera de mina de vanadio Yaolinghe, que tiene una validez de 3 años, de 2010 a 2013. El área de exploración del proyecto es de 6,46 kilómetros cuadrados. En la actualidad, las reservas de mineral de la mina de vanadio Yaolinghe, propiedad de Xindilong, son de 23,82 millones de toneladas. La construcción del proyecto (área de mercado) requiere una inversión de aproximadamente 60 millones de yuanes y la empresa aún necesita recaudar fondos para la construcción.
Acciones de Liang Hai (002203): la empresa posee 50 millones de acciones de Henghao Mining, lo que representa el 12,89 del capital social total de Henghao Mining después de la emisión. Se informa que Henghao Mining tiene cuatro minas de níquel, una mina de vanadio, dos minas de manganeso y dos minas de cobre y molibdeno, con reservas de metal vanadio de 420.300 toneladas.
1. Como lugar de reacción, la pila está separada del tanque de almacenamiento que almacena el electrolito, lo que supera fundamentalmente el fenómeno de autodescarga de las baterías tradicionales. La potencia solo depende del tamaño de la pila, y la capacidad solo depende de la reserva y concentración de electrolitos, por lo que el diseño es muy flexible cuando la potencia permanece sin cambios, para aumentar la capacidad de almacenamiento de energía, solo es necesario aumentar el volumen; del tanque de almacenamiento de electrolito o aumentar el electrolito. El volumen o la concentración del electrolito se puede cambiar sin cambiar el tamaño de la pila reemplazando o agregando el electrolito cargado, se puede lograr el propósito de "carga instantánea". Se puede utilizar para construir centrales eléctricas de almacenamiento de energía que van desde kilovatios hasta cientos de megavatios y tiene una gran adaptabilidad.
En segundo lugar, tiene un buen rendimiento de carga y descarga, se puede utilizar para carga y descarga de alta potencia y también puede permitir carga flotante y descarga profunda. Para las baterías de plomo-ácido, cuanto mayor es la corriente de descarga, más corta es la vida útil de la batería; cuanto más profunda es la profundidad de descarga, más corta es la vida útil de la batería. Incluso si la profundidad de descarga de la batería de vanadio alcanza 100, no tendrá ningún impacto en la batería. Además, las baterías de vanadio no son fáciles de cortocircuitar, lo que evita problemas de seguridad como explosiones causadas por cortocircuitos.
En tercer lugar, el número de cargas y descargas es extremadamente grande y la vida útil teórica es incontable. La relación de tiempo de carga-descarga es de 1:1, mientras que la de las baterías de plomo-ácido es de 4:1. Además, la batería de vanadio tiene una velocidad de respuesta de carga y descarga rápida de menos de 20 milisegundos, lo que favorece un suministro de energía equilibrado.
En cuarto lugar, alta eficiencia energética, la eficiencia energética DC-DC puede alcanzar más de 80, mientras que las baterías de plomo-ácido son solo alrededor de 60. El estado de cada celda del paquete de baterías de vanadio es básicamente el mismo, lo que hace que el mantenimiento sea simple y conveniente.
5. Gran libertad en la selección del sitio y espacio reducido. El sistema se puede cerrar de forma totalmente automática sin niebla ácida ni corrosión ácida. El electrolito es reutilizable, no tiene emisiones, es sencillo de mantener y tiene bajos costes operativos. Esta es una tecnología de almacenamiento de energía verde. Por lo tanto, las baterías de vanadio son una alternativa ideal a las baterías de plomo-ácido para la generación de energía renovable. En comparación con otras fuentes de energía química, las baterías de vanadio tienen ventajas obvias. Las principales ventajas son las siguientes:
1. Alta potencia: al aumentar el número de celdas individuales y el área de los electrodos, la potencia de las baterías de vanadio puede aumentar. aumentó. La potencia de las baterías de vanadio en funcionamiento de demostración comercial en los Estados Unidos ha alcanzado los 6 MW.
2. Gran capacidad: al aumentar arbitrariamente el volumen del electrolito, la capacidad de la batería de vanadio se puede aumentar arbitrariamente, hasta más de GW-hora al aumentar la concentración del electrolito, la capacidad; de la batería de vanadio se puede aumentar varias veces.
3. Alta eficiencia: Debido a la alta actividad catalítica de los electrodos de la batería de vanadio, los materiales activos positivos y negativos se almacenan en los tanques de almacenamiento de electrolitos positivo y negativo respectivamente, lo que evita el consumo de autodescarga de Los materiales activos positivos y negativos de las baterías de vanadio tienen una eficiencia de conversión de energía de carga y descarga de hasta 75, que es mucho mayor que la de las baterías de plomo-ácido (45).
4. Larga vida útil: Dado que los materiales activos positivos y negativos de las baterías de vanadio solo existen en los electrolitos positivo y negativo respectivamente, no hay cambio de fase común en otras baterías durante el proceso de carga y descarga, por lo que se puede descargar profundamente sin dañar la batería, la batería tiene una larga vida útil. El módulo de batería de vanadio con el tiempo de funcionamiento más largo en la demostración comercial de VRBPowerSystems en Canadá ha estado en funcionamiento normal durante más de 9 años y tiene un ciclo de vida de carga y descarga de más de 18.000 veces, que es mucho mayor que el de las baterías fijas de plomo-ácido. .
5. Velocidad de respuesta rápida: la pila de batería de vanadio se puede iniciar instantáneamente cuando se llena con electrolito. Solo toma 0,02 segundos cambiar entre los estados de carga y descarga durante el funcionamiento, y la velocidad de respuesta es de 1 milisegundo. .
6. Carga instantánea: Las baterías de vanadio se pueden cargar instantáneamente reemplazando el electrolito.
7. Alta seguridad: las baterías de vanadio no tienen riesgo potencial de explosión o incendio. No hay peligro incluso si se mezclan los electrolitos positivos y negativos, pero la temperatura del electrolito aumentará ligeramente.
8. Bajo costo: además de las membranas de iones, los componentes de las baterías de vanadio son en su mayoría materiales de carbono y plásticos de ingeniería baratos. Los materiales son abundantes y fáciles de reciclar. No requieren metales preciosos como catalizadores de electrodos. bajo costo.
9. Las baterías de vanadio tienen gran libertad en la selección de ubicación, pueden cerrarse de forma totalmente automática y funcionar sin contaminación. Hay dos problemas técnicos principales con las baterías de vanadio. Primero, el vanadio pentavalente en la solución del cátodo de la batería de vanadio precipita fácilmente el pentóxido de vanadio cuando se deja reposar o cuando la temperatura es superior a 45 grados Celsius. El sedimento precipitado bloquea el canal de flujo y cubre las fibras de fieltro de carbono, deteriorando el rendimiento de la pila hasta que se desecha. La temperatura del electrolito supera fácilmente los 45 grados Celsius durante el funcionamiento prolongado de la pila. En segundo lugar, la placa de grafito debe grabarse con la solución anódica. Si el usuario lo maneja adecuadamente, las láminas de grafito pueden durar hasta dos años. Si el usuario no lo utiliza correctamente, la placa de grafito se puede grabar completamente con una sola carga y la pila sólo se puede desechar.
En condiciones de uso normal, el mantenimiento lo realizarán profesionales cada dos meses, lo que resulta caro y laborioso.
Además, el coste de las baterías de vanadio es demasiado elevado. Tomando como ejemplo una batería de 5 kW, el electrolito (un metro cúbico, 1,8 mol/L) es 170.000, el sistema de control es 170.000, el diafragma es 70.000, el marco de la placa es 40.000, la placa de grafito es 15.000, la bomba es 7.000 , y el fieltro de carbono es 40.000, un total de 40.600. Por lo tanto, el coste de una batería de vanadio de cinco kilovatios es de más de 400.000, lo que es varias veces mayor que el de una batería de plomo-ácido de la misma especificación.
Desde el punto de vista medioambiental, las baterías de vanadio no son nada respetuosas con el medio ambiente. Las materias primas utilizadas para preparar el electrolito, la precipitación del ánodo y la fina capa que se forma después de secar el anolito filtrado tienen lo mismo: pentóxido de vanadio, que es una sustancia química altamente tóxica.
Así que las baterías de vanadio todavía tienen muchos problemas que resolver. En los últimos diez años, ninguna institución nacional de investigación científica ha logrado avances en la investigación de baterías de vanadio, lo cual no es optimista. La batería de vanadio (VRB) es un nuevo tipo de dispositivo de almacenamiento de energía limpia que se ha utilizado en Estados Unidos, Japón, Australia y otros países. En comparación con las baterías de plomo-ácido y las baterías de níquel-hidruro metálico del mercado, VRB tiene ventajas técnicas obvias, como alta potencia, larga vida útil, soporte para cargas y descargas frecuentes de alta corriente y protección del medio ambiente. Se utiliza principalmente en generación de energía conectada a la red de energía renovable, almacenamiento de energía en redes urbanas, suministro de energía remota, sistemas UPS, aplicaciones insulares y otros campos.
Las baterías redox de hierro y cromo ya existían en la década de 1960, pero las baterías redox de vanadio fueron propuestas en 1985 por Marria Kacos de la Universidad de Nueva Gales del Sur, Australia. Después de más de diez años de investigación y desarrollo, la tecnología de baterías de vanadio está cerca de su madurez. En Japón, las baterías estacionarias de vanadio (en comparación con los vehículos eléctricos) utilizadas para reducir los picos de las centrales eléctricas y almacenar energía eólica se han desarrollado rápidamente. Se han puesto en práctica sistemas de almacenamiento de energía con baterías de vanadio de alta potencia y su proceso de comercialización ha avanzado por completo. Trabajo preliminar: nuestra empresa ha sido la primera en desarrollar baterías de vanadio en China desde 1995. Los prototipos de baterías de vanadio de 20 W, 100 W y 500 W se desarrollaron con éxito, logrando un gran avance en tecnologías clave de baterías de vanadio y llenando el vacío nacional. Tecnologías desarrolladas con éxito, como la preparación de soluciones de vanadio tetravalente, el moldeado y producción en masa de plástico conductor, y el ensamblaje y depuración de paquetes de baterías de tamaño mediano. En 1998, se utilizó un prototipo de batería de vanadio de 500 vatios para impulsar automóviles con batería. Hasta el momento se ha desarrollado un prototipo de producto de 800W.