液流電池儲能技術(shù)

流動電池一般是一種電化學(xué)儲能裝置，它通過液體活性物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)來結(jié)束電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，從而結(jié)束電能的儲存和釋放。由于其具有功率和容量獨(dú)立、充放電深、安全性好等突出優(yōu)點(diǎn)，已成為儲能領(lǐng)域的最佳選擇之一。

自20世紀(jì)70年代發(fā)明以來，液流電池已經(jīng)經(jīng)歷了100多個項目，從實驗室到公司，從原型到標(biāo)準(zhǔn)產(chǎn)品，從演示到商業(yè)執(zhí)行，從小到大，從單一到通用功能。

全釩流動電池的裝機(jī)容量為35兆瓦，是目前應(yīng)用最廣泛的流動電池。我國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所支持的大連榮科儲能技術(shù)有限公司(以下簡稱榮科儲能)與大連化學(xué)物理研究所合作，結(jié)束了全釩液流電池關(guān)鍵材料的國產(chǎn)化和計劃生產(chǎn)。同時，電解液產(chǎn)品遠(yuǎn)銷日本、韓國、美國、德國、英國等國家。非氟離子導(dǎo)電膜的高選擇性、高耐久性、低成本的功能優(yōu)于全氟磺酸離子交換膜，后者的價格僅為10%，真正突破了全釩流動電池的成本瓶頸。

通過結(jié)構(gòu)優(yōu)化和新材料的使用,全釩液流電池反應(yīng)堆的額外操作電流密度已經(jīng)從原來的80毫安先進(jìn)的c/c㎡120ma/㎡堅持相同的功能時,反應(yīng)堆的成本已經(jīng)下降了近30%,標(biāo)準(zhǔn)的單一反應(yīng)器是32個千瓦,已出口到美國和德國。2013年五月，世界上最大的5兆瓦/10兆瓦時釩流電池儲能系統(tǒng)在國電龍源50兆瓦風(fēng)電場成功接入電網(wǎng)。隨后，風(fēng)電并網(wǎng)3兆瓦/6兆瓦時儲能項目和國電、風(fēng)電2兆瓦/4兆瓦時儲能項目相繼在錦州落地，這也是我國探索儲能商業(yè)模式的重要案例。

全釩流電池的另一個領(lǐng)軍公司是日本住友電器(sumitomoelectric)。該公司在2010年重新啟動了流動電池業(yè)務(wù)，并將在2015年建成一座15兆瓦/60兆瓦/小時的全釩流動電池廠，用于應(yīng)對北海道大規(guī)模太陽能電廠整合帶來的峰值負(fù)荷和電能質(zhì)量壓力。該項目的成功執(zhí)行將是全釩流電池領(lǐng)域的又一個里程碑。2014年，在美國能源部和華盛頓清潔基金的支持下，UniEnergyTechnologies,LLC(UET)建立了3兆瓦/10兆瓦的全釩流電池儲能系統(tǒng)。UET將首次利用其混合酸電解質(zhì)技術(shù)，將能量密度提升40%左右，擴(kuò)大全釩流電池的溫度窗口和電壓范圍，降低熱管理能耗。

目前，正向流動電池的能量功率和系統(tǒng)的可靠性，降低其成本是一個重要的問題，為流動電池的廣泛應(yīng)用規(guī)劃。開發(fā)高性能電池材料，優(yōu)化電池結(jié)構(gòu)設(shè)計，降低電池內(nèi)阻是技術(shù)關(guān)鍵。最近,張華敏和他的研究小組讓單個電池的充電和放電能量力量all-vanadium液流電池80毫安的操作電流密度//c㎡,幾年前的81%,達(dá)到93%,充分證明它有開闊的空間和前景。