全釩液流電池：儲能系統(tǒng)“黑馬”

近日，全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)應用示范工程通過遼寧電力勘測設(shè)計院驗收。該儲能系統(tǒng)自今年2月22日并網(wǎng)運行后，經(jīng)過3個多月的嚴格考核，目前已經(jīng)全面投入運行。

帶領(lǐng)團隊為該示范項目提供技術(shù)支撐的中國科學院大連化學物理研究所(簡稱大連化物所)研究員張華民接受《中國科學報》記者專訪時指出，該儲能系統(tǒng)的成功運行，對于建設(shè)中國儲能電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、推進我國可再生能源的普及與應用具有重大意義。

業(yè)內(nèi)人士均認為，在示范項目的良好帶頭作用之下，若今后全釩液流電池在核心技術(shù)研發(fā)、穩(wěn)定性、成本控制等諸多方面取得更大突破，將有望成為儲能行業(yè)的“黑馬”。

儲能的首選技術(shù)之一

近年來，風力發(fā)電在中國發(fā)展得非常迅猛。截至2012年底，風電累計裝機容量達到7532.4萬千瓦。但是，由于風能等可再生能源具有不連續(xù)、不穩(wěn)定的非穩(wěn)態(tài)特性，大規(guī)模并網(wǎng)后對電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻及電能質(zhì)量均會帶來不利影響。

因此，隨著風電裝機容量占電網(wǎng)電力比例的提高，棄風限電現(xiàn)象也頻頻出現(xiàn)。

數(shù)據(jù)顯示，2012年我國棄風總電量約200億度，較2011年的棄風限電規(guī)模翻倍。

張華民指出，如何提高電網(wǎng)對于可再生能源的接納能力，減少棄風、提高可再生能源利用效率是今后我國需要解決的重大問題。

當前，中國風電的大量并網(wǎng)不僅影響了電網(wǎng)的電能質(zhì)量，而且增加了事故風險。由于全釩液流電池儲能系統(tǒng)具有動態(tài)儲存能量并適時釋放能量的特點，可有效地平擬風力發(fā)電輸出的非穩(wěn)態(tài)特性，并提高功率預測精度、改善跟蹤計劃發(fā)電能力，有利于電網(wǎng)進行統(tǒng)籌調(diào)度利用，減少棄風限電，還能增加風能資源利用效率。

張華民告訴記者，與其他儲能技術(shù)相比，全釩液流電池儲能技術(shù)因其使用壽命長、規(guī)模大、安全可靠等突出的優(yōu)勢，成為規(guī)模儲能的首選技術(shù)之一。“2012年，美國制定的儲能技術(shù)發(fā)展規(guī)劃已經(jīng)將全釩液流電池列在首位。”

優(yōu)勢突出

張華民指出，大規(guī)模儲能電池有三個基本要求：高安全性、生命周期性價比高、生命周期環(huán)境友好。

而作為當前儲能的首選技術(shù)之一，全釩液流電池儲能系統(tǒng)安全性高，在常溫常壓下運行時，電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量能夠通過電解質(zhì)溶液有效排出，再通過熱交換排至系統(tǒng)之外;而且電解質(zhì)溶液為不燃燒、不爆炸的水溶液，系統(tǒng)運行安全性高。

同時，釩液流電池儲能系統(tǒng)的功率和容量相互獨立，可以進行獨立設(shè)計;電池電壓一致性好、可靠性高、循環(huán)壽命長，電解質(zhì)溶液半永久性使用且容量可恢復。此外，全釩液流電池儲能系統(tǒng)的電池系統(tǒng)廢棄后，所有材料仍可循環(huán)利用，不污染環(huán)境且回收便利，生命周期中能實現(xiàn)環(huán)境友好。

正因為全釩液流電池儲能系統(tǒng)擁有上述諸多優(yōu)勢，中商情報網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院能源行業(yè)研究員李俊華對《中國科學報》記者指出，全釩液流電池技術(shù)未來在儲能行業(yè)具有無可估量的發(fā)展?jié)摿?，有可能改變未來的能源格局?/p>

當前，全釩液流電池儲能系統(tǒng)可應用于智能電網(wǎng)系統(tǒng)，以及大規(guī)模太陽能、風能等需要頻繁充、放電切換的大規(guī)模儲能領(lǐng)域，并且可利用儲能實現(xiàn)谷電峰用，以緩解用電高峰期的電力供應不足問題。

張華民說：“該儲能系統(tǒng)還能用于國家重要部門如政府、醫(yī)院、機場、軍事指揮系統(tǒng)等備用電站，在非常時期保證穩(wěn)定、及時的電力供應。”

示范項目意義重大

記者了解到，大連化物所是國內(nèi)較早從事液流儲能電池技術(shù)研發(fā)的單位之一。

多年來，針對可再生能源發(fā)電及智能電網(wǎng)建設(shè)對大規(guī)模儲能技術(shù)的重大需求，大連化物所儲能技術(shù)研究部重點研究儲能電池用關(guān)鍵材料、核心部件及電池系統(tǒng)設(shè)計、優(yōu)化、集成技術(shù)，并開展應用示范，在全釩液流電池基礎(chǔ)研發(fā)及技術(shù)應用方面形成了雄厚積累，為提高電池系統(tǒng)性能、降低成本奠定了堅實基礎(chǔ)。

張華民說：“目前，大連化物所在全釩液流電池儲能技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)處于國際領(lǐng)先水平。”

此次通過驗收的全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)背后，是大連化物所與大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司長達13年的自主創(chuàng)新研發(fā)與合作。

“示范項目的成功運行標志著我國全釩液流電池技術(shù)達到了國際領(lǐng)先水平。為可再生能源的普及應用提供了有效的技術(shù)支撐，具有重要的社會效益并將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟效益。”張華民說。

中投顧問能源行業(yè)研究員周修杰也對《中國科學報》記者指出，項目的成功并網(wǎng)對中國全釩液流電池行業(yè)而言意義重大，研究人員、投資者、企業(yè)對該電池的發(fā)展前景和成長空間都比較看好。

“全釩液流電池在儲能行業(yè)中所占地位也有所提升，有望將更多市場人士目光吸引到儲能行業(yè)，這一成功案例將成為整個行業(yè)的重要模板。”周修杰說。

商業(yè)化仍需推進

示范項目投入運行后，將為我國全釩液流電池儲能系統(tǒng)在風能等可再生能源領(lǐng)域的不同應用模式積累豐富而有效的數(shù)據(jù)。

據(jù)悉，該運行數(shù)據(jù)不僅可以用于探索如何建立合適的應用模式，更為重要的是可以為國家政府層面決策提供數(shù)據(jù)支撐，促進有關(guān)儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化支持政策的出臺。張華民說：“這對于全釩液流電池規(guī)模化儲能系統(tǒng)的商業(yè)化至關(guān)重要。”

李俊華指出，項目成功并網(wǎng)邁出了我國全釩液流電池儲能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化重要的一步，但大范圍的商業(yè)化應用還需進一步努力。

對此，長期從事全釩液流電池研究的張華民表示，當務之急是要通過技術(shù)進步，大幅度降低液流電池儲能系統(tǒng)成本。“此外該儲能系統(tǒng)在各應用領(lǐng)域的盈利應用模式還有待進一步完善。全釩液流電池技術(shù)已基本成熟，技術(shù)難點已經(jīng)突破，如同手機的發(fā)展一樣，在產(chǎn)業(yè)化的過程中，技術(shù)會得到迅速發(fā)展，成本會大幅度下降。”

全釩液流電池儲能技術(shù)具有使用壽命長、規(guī)模大、安全可靠等突出優(yōu)勢。