3.5　液流电池经济和技术指标及未来发展展望

3.5.1　液流电池装备的经济性概述

液流电池由于其储能容量和功率可以分别进行独立设计，具有在电网层次实施大规模电能存储的可能性，受到能源行业普遍关注。特别是全钒液流电池体系，成为人们关注的要点，日本政府在2013年度启动首批能源特别追加预算，投入286亿日元，实施包括全钒液流电池在内的大规模储能技术在间歇式电源接入、电网调峰、分布式供电领域应用示范验证，并持续支持到2020年。住友电工承建北海道电力公司投资的15MW/60MW·h全钒液流电池储能系统，用于提高新能源接入电网比例。

然而，由于目前还没有建立储能产品的商业模式，液流电池储能的经济性一直是人们讨论的焦点。具备化学储能的电池主要包括各类蓄电池、可再生燃料电池（RFC，电解水制氢-储氢-燃料电池发电）和液流电池等。由于大规模储氢目前尚未突破关键技术，且燃料电池价格高，RFC能量循环转换净效率较低，故用于航天领域尚可，但不宜用作大规模储能系统。表3-3将现有的储能技术按照功率应用（电动汽车、可移动工具等）和能量应用（可再生能源发电、电网储能等）进行分类比较，通过综合比较各种蓄电储能系统的优点和缺点，说明其各自适用的场合，无法用一种技术完全覆盖所有应用领域。图3-39中定量化分析不同储能技术的功率和持续功能时间，并与相应的需求相比较，进一步明确各自在未来细分市场中的定位。综上所述，可能用于大规模蓄电储能的技术主要包括钠硫电池、铅酸电池、液流电池等电化学储能，以及抽水蓄能电站、压缩空气等物理模式。

表3-3　主要蓄电储能技术特点比较

注：不同技术的适用程度用“*”号的数量表示。

图3-39　不同种类蓄电储能技术的容量特性比较^[105]

相比于其他类别的储能技术，电化学储能过程能够提供特有的优点，如容易进行模块化设计，不受地域限制，储能效率高，响应速度快等技术优势。液流电池运行过程，电解液在电池和储槽之间流动需要额外的流体输送设备，会产生一定的能量消耗和增添部分设备，在一定程度增加储能设备的一次性投入。

3.5.2　大规模蓄电储能技术经济性评估方法

大规模储能是一种商业行为，必须切实考虑储能技术的经济效益。为了确保衡量各种储能技术经济效益的客观性，可以使用如下公式进行定量评估。

上式中，电价_进、电价_出的单位为元/（kW·h）；循环寿命为次数，与能量转换效率及充放电深度一样均为无量纲数值；输出1kW·h电能的初投资与运营成本的单位为元/（kW·h）。当计算出的“利润率”值＞0时，表示储能企业盈利。该关系式明确表明：提高电化学储能装置的循环寿命和提高能量转换效率是提高储能运营企业利润率的有效手段，降低储能装备一次性固定资产投入是进入市场的重要途径。当然，适当的政策导向和市场机制，如增大峰谷电价差直接决定储能运营企业盈亏程度。所述储能的直接经济效益评价方法，考虑的范围仅仅限定于局部大规模储电应用，并没有从整个能源系统的角度进行考察与评价。

现有的电网运行过程模拟分析与局部测试结果表明，在电力能源系统的发电、储电、配电、用户的不同环节，导入规模化储能技术与装备，均能够在不同程度产生效益。事实上，在电网系统配置规模化储能装备，增加了电力系统可调度电量；当电网中的储能容量达到电网装机规模的2%～3%时，对增加电网可靠性、改善供电电压和频率发挥重要作用。

必须从国家能源战略发展的高度，来评估储能技术发展和储能产品的应用的社会经济价值，包括电力系统的安全性、可再生清洁能源的接纳程度、提高能量利用效率的贡献率，特别是对改善大气环境质量的作用。