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全釩液流電池:"儲能黑馬"背后的故事

鉅大鋰電  |  點擊量:0  |  2023年05月26日  

作為當前十二五期間重點支持的發(fā)展領(lǐng)域,儲能技術(shù)已成為決定我國可再生能源發(fā)展最重要的因素之一。由于可再生能源發(fā)電具有明顯的不持續(xù)、不穩(wěn)定和不可控的非穩(wěn)態(tài)特點,大規(guī)模并網(wǎng)將對電網(wǎng)的安全、可靠、高效運行帶來嚴重風險與挑戰(zhàn)。因此,如何實現(xiàn)新能源的大規(guī)模接入和提高其發(fā)電效率已經(jīng)成為能源領(lǐng)域的焦點問題。而儲能技術(shù)便是解決這一問題的有效途徑,也是當前全球技術(shù)競爭的新焦點。


在我國,可再生能源剛剛興起的2000年,很少有人能預見到今后大規(guī)模儲能技術(shù)的重要性。我國科學院大連化學物理研究所(簡稱大連化物所)研究員張華民和他的研究團隊,卻憑著敏銳的科學和市場洞察力早早地開始了大規(guī)模電化學儲能技術(shù)研究。


目前,該團隊已經(jīng)研制出全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)并且全面投入運行,而全釩液流電池又被稱為儲能領(lǐng)域的一匹黑馬。張華民對《我國科學報》記者指出,近年來大連化物所推廣的深化產(chǎn)學研合作模式,為全釩液流電池研發(fā)和應用推廣起到至關(guān)重要的用途。


堅持液流電池研究


大規(guī)模高效儲能技術(shù)是實現(xiàn)可再生能源發(fā)電規(guī)模化利用的關(guān)鍵技術(shù),也是建設(shè)智能電網(wǎng)、提高電網(wǎng)對可再生能源發(fā)電兼容能力亟待解決的核心技術(shù)。


長期從事液流電池研究的張華民表示,通過對多種電化學儲能技術(shù)的分析和調(diào)研,最終選定了充放電循環(huán)壽命長,安全性高,應答速度快的全釩液流電池儲能技術(shù)作為研究方向。


2005年,在國家科技部863計劃項目的支持下,大連化物所成功研制出當時國內(nèi)規(guī)模最大的10kW全釩液流電池儲能系統(tǒng),填補了國內(nèi)液流電池儲能系統(tǒng)技術(shù)的空白,邁出了全釩液流電池儲能技術(shù)應用的第一步。


但是,全球范圍內(nèi)的全釩液流電池研究并非一路坦途。


2005年,國際液流電池領(lǐng)軍公司日本住友電工公司中止了全釩液流電池儲能技術(shù)研究開發(fā);2008年,全球液流電池界著名的加拿大VRBPowerSystem公司也宣布破產(chǎn)。


在此嚴峻形勢之下,大連化物所的研究人員仍然堅信自己的科學判斷與技術(shù)上的領(lǐng)先優(yōu)勢,始終引領(lǐng)著全球全釩液流電池技術(shù)的研究開發(fā)和產(chǎn)業(yè)化應用。


同時,大連化物所還積極從產(chǎn)業(yè)化技術(shù)平臺發(fā)展角度出發(fā),選擇優(yōu)秀的戰(zhàn)略合作伙伴進行合作。2006年,大連化物所與國際四大高純釩化學品生產(chǎn)商之一的博融(大連)產(chǎn)業(yè)投資有限公司(簡稱博融公司)合作成立液流儲能電池聯(lián)合實驗室。


張華民說:此次合作不僅是全釩液流電池技術(shù)產(chǎn)學研合作及工程轉(zhuǎn)化的開始,也是釩產(chǎn)業(yè)鏈向市場前景廣闊的新能源市場延伸的開端。通過我們雙方在技術(shù)和市場方面的優(yōu)勢互補,全釩液流電池技術(shù)發(fā)展迅速。


產(chǎn)學研結(jié)碩果


2008年,當時的大連化物所成功開發(fā)出額定輸出功率為10kW的電堆,并集成出當時國內(nèi)首臺最大規(guī)模的100kW/200kWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)。我國電力科學研究院還因此首次對全釩液流電池儲能技術(shù)進行了電網(wǎng)應用性能的綜合測試,對其實際應用供應了實驗數(shù)據(jù)支撐。


隨著電力市場對儲能技術(shù)重視和需求的快速新增,以及全釩液流電池儲能技術(shù)的日益成熟,2008年博融公司與大連化物所共同出資創(chuàng)立了大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司(簡稱融科儲能),希望能以這種公司化的運作方式,加速推進全釩液流電池實驗室技術(shù)的工程化和產(chǎn)業(yè)化。


通過與電網(wǎng)運營商、風電運營公司‘產(chǎn)學研用’的緊密合作,大連化物所積極執(zhí)行了全釩液流電池儲能技術(shù)的工程應用示范。這種市場引導技術(shù)發(fā)展,以產(chǎn)品定型和推廣應用帶動了新技術(shù)的開發(fā)。張華民說。


記者了解到,大連化物所與融科儲能的分工合作中,前者側(cè)重于高性能、低成本的全釩液流電池關(guān)鍵材料和核心技術(shù)研發(fā),以及新一代全釩液流電池電堆技術(shù)的開發(fā)。


融科儲能則側(cè)重于全釩液流電池材料的批量化、工程化、產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)技術(shù)開發(fā),大規(guī)模儲能系統(tǒng)的設(shè)計和集成,電池管理系統(tǒng)、能量控制策略的開發(fā),以及為客戶供應定制化的儲能解決方法等。


據(jù)了解,融科儲能自成立以來,還積極與電網(wǎng)公司、電力設(shè)計院、可再生能源發(fā)電運營商合作,開展了全釩液流電池儲能技術(shù)在風電、太陽能發(fā)電、智能微電網(wǎng)等領(lǐng)域的示范,不斷提高技術(shù)的可靠性,探索儲能技術(shù)的經(jīng)濟化運行和商業(yè)化模式。


在產(chǎn)學研模式的推進下,由融科儲能和大連化學物理研究所合作研制出全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)應用示范工程,2013年年初在國電龍源公司法庫縣臥牛石風電場完成安裝并通過驗收。


據(jù)悉,這是目前世界上第一套實際并網(wǎng)運行的5MW級大型工業(yè)儲能裝置,使我國在該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)、成套產(chǎn)品生產(chǎn)等方面處于世界先進水平。


通過與融科儲能的產(chǎn)學研合作,目前大連化物所在全釩液流電池儲能技術(shù)及應用示范方面已取得了豐碩成果,申報國家發(fā)明專利101件、國際專利6件,形成了完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。同時還積極參與歐洲液流電池技術(shù)標準的制定,協(xié)調(diào)和推進國際液流電池技術(shù)標準的制定。


張華民說:今后大連化物所還將繼續(xù)堅持和深化產(chǎn)學研合作模式,加快推進全釩液流電池的規(guī)?;瘧谩?/p>


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