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【科普】注定不“钒”:百年元素 储能先锋

1830年,瑞典化学家塞夫斯特伦在研究铁矿时,从酸溶解后的残渣里发现了一种新元素。它的化合物色彩斑斓,于是塞夫斯特伦用北欧神话中美丽女神“凡娜迪丝”的名字为它命名——Vanadium。中文按译音,把它叫做钒。

北欧神话中爱情与生育女神-凡娜蒂丝(Vanadium)

但很少有人知道,早在1801年,墨西哥矿物学教授德尔里奥就率先发现了它,并将其命名为“爱丽特罗尼”(意为“红色”)。遗憾的是,这份发现被送到巴黎后,法国化学家误判其只是铬酸铅,这一发现就此埋没,时隔29年后,钒才被重新发现并定名。

如果历史换一个走向,今天储能领域备受关注、在液流电池中最热门的“全钒液流电池”,也许会被叫做“全爱丽特罗尼液流电池”——听起来确实不太像一个产业的未来。不过,一个元素的价值,终究不会被一个名字所左右。

“工业味精”

没有它  现代钢铁产业将黯然失色

钒在地壳中的丰度约为120ppm,比铜、锡、锌、镍都高。问题在于,它分布得太分散,很少形成具有工业开采价值的独立富集矿床。这种“无处不在却又难以捕捉”的特性,反而成就了它在工业中的独特地位。

钒最广为人知的身份,是钢铁工业的 “味精”。在钢中加入极微量的钒,就能显著改善钢的强度、韧性和耐磨性。

数据很直观:在特定钢种和工艺条件下,加入0.1%的钒,钢的强度可以提高10% 到20%,结构重量减轻15% 到25%,成本反而降低8% 到10%。咱们身边的螺纹钢、汽车用钢、桥梁钢,甚至某些特种合金和高端装备的关键部件,背后很可能都有钒的“功劳”。

从消费结构看,钢铁仍是钒的主场,但储能正快速起势。2025年中国钒消费中,钢铁占比降至70.9%,储能达20.0%,成为第二大消费引擎。换句话说,钒当了一百多年“钢铁的配角”,如今正走向舞台中央。

安全储能新选择

不惧热失控的全钒液流电池

光伏发电

风电、光伏具有间歇性,发电量受资源条件制约,供电稳定性不足。电网要求电力供应稳定可控,新能源的资源依赖性与之存在冲突,储能可储存富余电能并按需释放,是解决该问题的关键路径。锂离子电池是当前储能主流技术,但存在难以规避的安全隐患。大型锂电池储能电站一旦发生热失控,火势极难扑灭。

2023年,国家能源局发布《防止电力生产事故的二十五项重点要求(2023版)》,提出中大型储能电站应选用技术成熟、安全性能高的电池,审慎选用梯次利用动力电池。

储能安全准入门槛提升,高安全特性的全钒液流电池受到行业更多关注。它的原理并不复杂:把钒溶解在硫酸溶液里,做成电解液,储存在外部的大罐子里。充放电时,电解液在电堆中循环流动,通过钒离子在不同价态之间的转换来储存和释放电能。

截至2022年底,国内液流电池累计装机约157MW,全钒市场规模约12亿元,液流电池在全球新型储能中占比仅约0.6%。

但随后三年,变化远超预期。2025年,国内液流电池累计装机达2214兆瓦/9139兆瓦时,同比增幅超100%。全年新增1114兆瓦,其中全钒约1073兆瓦,占96.4%。

行业报告将2025年称作液流电池产业化元年。

全年并网全钒项目27个,约2.16GWh,折合五氧化二钒约2.07万吨。百MWh级项目批量落地,GWh级项目开始出现,5—8小时长时储能从示范走向投产。

成本同步下降:

2025年全钒系统均价降至2.28元/瓦时,虽仍高于锂电池,但下行趋势明确。

问题同样存在:

多数项目收益率不足8%,回本周期约10年;设备价格偏高、初始投资大,仍是行业门槛。但方向已经清晰。

谁在掌控“钒的未来”

全球钒资源高度集中。截至2025年末,全球钒矿储量约2146.4万吨,99%集中在四个国家:澳大利亚、中国、俄罗斯和南非。

中国是钒资源的重要产区,钒矿储量约580万吨,位居全球第二。

更重要的是产量:2025年中国钒矿产量(折金属钒)为8.2万吨;同年中国钒制品总产量达16.39万吨(以V?O?计),占全球总产量的约72%,是钒生产第一大国。依托资源与产量优势,国内钒产业正加快转型,开启从“钢铁添加剂”向“能源金属”的转型之路。

超级充电宝

钒的故事有一种奇特的对称感。它曾被误认近三十年,历经坎坷才证明自身的存在;如今,这位百年元素站上储能赛道,完成又一次身份转换——从钢铁产业里默默无闻的微量添加剂,蜕变为新能源浪潮中的储能先锋。

而这场蜕变,也让“工业味精”不再只是钢铁的配角:2025年中国钒消费中,储能占比已达20.0%,成为第二大消费引擎。从“无处不在却又难以捕捉”的特性,到长时储能赛道的关键支撑,钒正以百年积淀,改写着新能源时代的储能版图。

钒在元素周期表中的位置

END

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内容来源丨科技创新部  张敏

本期编辑丨赵苏琴

责任编辑丨秦   翠

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