铁铬液流电池技术、优缺点和经济性一览

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技术这一解决方案。

在众多大规模储能技术中，抽水蓄能受环境限制，锂电储能安全性低，铁铬液流电池具备高安全、低成本、高性能等优势，是未来大储市场的有力竞争者之一。

液流电池四天王

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，普遍具备安全性高、寿命长、毒性弱、腐蚀性弱、自放电低且电解液可重复利用等优点。

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。

长寿命方面，铁铬液流电池循环寿命大于20000次，可应用20年。

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，铁铬液流电池的正常工作温度区间较广，为-20~70℃，同时能量密度为10~20Wh/升。

大容量方面，我国已经投入运行的铁铬液流电池储能项目，代表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铁铬液流电池储能示范项目，容量为250kW/1.5MWh；四川绵阳市科技城新区铁铬液流电池长时储能项目，容量为1MW/4MWh。

弱毒性、弱腐蚀性方面，由于铁铬液流电池的电解质溶液，主要是含铁盐、铬盐的稀盐酸溶液，因此，毒性和腐蚀性较弱。

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，相关研究机构的努力攻关，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。

随着相关投资机构的进一步关注，铁铬液流电池技术势必快速提升，现在的单体电堆功率低等技术缺点，如果得到解决，铁铬液流电池必将迎来一片光明。