铁铬液流电池技术、优缺点和经济性一览

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我国能源结构转型，储能迎来了迄今为止最大的机遇，市场扩张持续加速。

储能高速发展，不可避免地产生了一些问题。
例如，随着风电场、光伏电站、水力发电等可再生能源的大规模并网，我国电网接纳能力开始显得力不从心，针对这一问题，市场提出了大规模储能这一解决方案。
在众多大规模储能技术中，铁铬液流电池是未来大储市场的有力竞争者之一。

液流电池四大天王

液流电池由正负极电解液存储罐、正负极电解液、电堆系统和管理控制系统等组成。
目前，在市场上比较受欢迎的液流电池主要分四类：铁铬液流电池、全钒液流电池、铅酸液流电池和锂离子液流电池。
第一，铁铬液流电池，寿命长、成本低、技术成熟、原材料丰富、工作温度范围广，在大规模长时储能等领域潜力巨大。
第二，全钒液流电池，技术最成熟、市场化最充分，缺点是电解液成本较高。
上月30日，容量、功率均为世界第一的大连液流电池储能电站，已成功并网发电。
第三，铅酸液流电池，初期设计成本低，缺点是寿命短，后期维护成本高，并未得到广泛应用。
第四，锂离子液流电池，市场化优势不明显，大中型储能方面，不如铁铬液流电池和全钒液流电池，未来，可能会在小型储能和短期储能里有所应用。

铁铬液流电池VS全钒液流电池

液流电池商用主流是铁铬液流电池和全钒液流电池。
两者对比，铁铬液流电池工作温度和原材料成本方面优势明显。
第一，工作温度方面，铁铬液流电池的工作温度为-20~70℃，全钒液流电池的工作温度为5~50℃，铁铬的工作温度范围明显更大。
第二，原材料成本方面，铁铬液流电池和全钒液流电池的关键原材料分别为铬铁矿和钒铁矿。
根据2022年11月10日上海价格行情，50基钒铁价格是50基铬铁的15.6倍，铬铁液流电池关键原材料价格更便宜。
此外，铬的地壳含量为0.01%，排名17。全球范围内，铬铁矿资源丰富，2020年全球铬矿资源量约90亿吨，2021年全球铬矿产量为3480万吨；中国境内，铬产业链完善，相关技术储备全面。
不过，技术成熟度和原材料自给占比方面，全钒液流电池更胜一筹。
第一，技术成熟度方面，全钒液流电池比铁铬液流电池更成熟。
目前，全钒液流电池项目，单体电堆功率可达400V，而铁铬液流电池项目，单体电堆功率仅为30-40V，差距明显。
行业人士预测，随着相关技术发展，2025年末，铁铬液流电池单体电堆功率可达到400V。
第二，原材料自给占比方面，我国钒矿储量世界第一，铬矿却严重依赖对外进口。
中国铬矿储量仅407万吨，全球占比不到1%，而需求量大，自给占比少于10%，严重依赖对外进口。
相较而言，根据USUG相关数据，2021年我国钒矿石储量为950万吨，占全球储量的4成，是全世界钒矿储量第一的国家。

大型长时储能适配王

铁铬液流电池，具有长寿命、低成本、高安全、高性能、大容量、弱毒性、弱腐蚀性等优势。
低成本方面，铁铬液流电池度电成本仅为0.4元/度，低于全钒液流电池的0.8~1.3元/度。
高安全方面，铁铬液流电池的正负极电解液，均采用水性溶液，分装于两个独立的储液罐中，电堆与储液罐分离，无爆炸风险。
高性能方面，铁铬液流电池能量密度为10~20Wh/升。
目前，我国已经投入运行的铁铬液流电池储能项目，有国家电投集团河北电力有限公司张家口分公司战石沟光伏电站250kW/1.5MWh铁铬液流电池储能示范项目，和四川绵阳市科技城新区1MW/4MWh铁铬液流电池长时储能项目。
缺点方面，铁铬液流电池目前商业化的限制因素主要是单体电堆功率还较低，仅为30~40V。
综合铁铬液流电池的优缺点，铁铬液流电池将是风光配储等大型长时储能领域的适配之王。

光明前景

近年，业界努力攻关，解决了一直困扰着铁铬液流电池的三个问题：电解液互混问题、阴极析氢问题和电解液衰减问题。
其中，通过采用混合的铁离子、铬离子溶液，解决了电解液互混问题；利用催化剂，解决了阴极析氢问题；通过设计安装再平衡系统，解决了电解液衰减问题。
随着铁铬液流电池技术进一步提升，现在的单体电堆功率低等缺点，一旦得到解决，铁铬液流电池将迎来一片光明。

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