【摘要】受制于不連續(xù)、不穩(wěn)定等特性，我國(guó)的棄風(fēng)限電現(xiàn)象日趨嚴(yán)重。新興的全釩液流電池在核心技術(shù)研發(fā)、穩(wěn)定性、成本控制等方面優(yōu)勢(shì)突出，有望成行業(yè)內(nèi)的“黑馬”。在美國(guó)2012年制定的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展規(guī)劃中，全釩液電池名列首位。
 
近日，全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用示范工程通過(guò)遼寧電力勘測(cè)設(shè)計(jì)院驗(yàn)收。該儲(chǔ)能系統(tǒng)自今年2月22日并網(wǎng)運(yùn)行后，經(jīng)過(guò)3個(gè)多月的嚴(yán)格考核，目前已經(jīng)全面投入運(yùn)行。
 
帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)為該示范項(xiàng)目提供技術(shù)支撐的中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（簡(jiǎn)稱大連化物所）研究員張華民接受《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者專訪時(shí)指出，該儲(chǔ)能系統(tǒng)的成功運(yùn)行，對(duì)于建設(shè)中國(guó)儲(chǔ)能電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化、推進(jìn)我國(guó)可再生能源的普及與應(yīng)用具有重大意義。
 
業(yè)內(nèi)人士均認(rèn)為，在示范項(xiàng)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(chǔ)能行業(yè)的“黑馬”。
 
儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一
 
近年來(lái)，風(fēng)力發(fā)電在中國(guó)發(fā)展得非常迅猛。截至2012年底，風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到7532.4萬(wàn)千瓦。但是，由于風(fēng)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(duì)電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻及電能質(zhì)量均會(huì)帶來(lái)不利影響。
 
因此，隨著風(fēng)電裝機(jī)容量占電網(wǎng)電力比例的提高，棄風(fēng)限電現(xiàn)象也頻頻出現(xiàn)。
 
數(shù)據(jù)顯示，2012年我國(guó)棄風(fēng)總電量約200億度，較2011年的棄風(fēng)限電規(guī)模翻倍。
 
張華民指出，如何提高電網(wǎng)對(duì)于可再生能源的接納能力，減少棄風(fēng)、提高可再生能源利用效率是今后我國(guó)需要解決的重大問(wèn)題。
 
當(dāng)前，中國(guó)風(fēng)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(fēng)險(xiǎn)。由于全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具有動(dòng)態(tài)儲(chǔ)存能量并適時(shí)釋放能量的特點(diǎn)，可有效地平擬風(fēng)力發(fā)電輸出的非穩(wěn)態(tài)特性，并提高功率預(yù)測(cè)精度、改善跟蹤計(jì)劃發(fā)電能力，有利于電網(wǎng)進(jìn)行統(tǒng)籌調(diào)度利用，減少棄風(fēng)限電，還能增加風(fēng)能資源利用效率。
 
張華民告訴記者，與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)因其使用壽命長(zhǎng)、規(guī)模大、安全可靠等突出的優(yōu)勢(shì)，成為規(guī)模儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一。“2012年，美國(guó)制定的儲(chǔ)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(shì)突出
 
張華民指出，大規(guī)模儲(chǔ)能電池有三個(gè)基本要求：高安全性、生命周期性價(jià)比高、生命周期環(huán)境友好。
 
而作為當(dāng)前儲(chǔ)能的首選技術(shù)之一，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)安全性高，在常溫常壓下運(yùn)行時(shí)，電池系統(tǒng)產(chǎn)生的熱量能夠通過(guò)電解質(zhì)溶液有效排出，再通過(guò)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(yùn)行安全性高。
 
同時(shí)，釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率和容量相互獨(dú)立，可以進(jìn)行獨(dú)立設(shè)計(jì)；電池電壓一致性好、可靠性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)，電解質(zhì)溶液半永久性使用且容量可恢復(fù)。此外，全釩液流電池儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)環(huán)境友好。
 
正因?yàn)槿�釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)擁有上述諸多優(yōu)勢(shì)，中商情報(bào)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)研究院能源行業(yè)研究員李俊華對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者指出，全釩液流電池技術(shù)未來(lái)在儲(chǔ)能行業(yè)具有無(wú)可估量的發(fā)展?jié)摿�，有可能改變未�?lái)的能源格局。
 
當(dāng)前，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可應(yīng)用于智能電網(wǎng)系統(tǒng)，以及大規(guī)模太陽(yáng)能、風(fēng)能等需要頻繁充、放電切換的大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域，并且可利用儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)谷電峰用，以緩解用電高峰期的電力供應(yīng)不足問(wèn)題。

張華民說(shuō)：“該儲(chǔ)能系統(tǒng)還能用于國(guó)家重要部門如政府、醫(yī)院、機(jī)場(chǎng)、軍事指揮系統(tǒng)等備用電站，在非常時(shí)期保證穩(wěn)定、及時(shí)的電力供應(yīng)。”
 
示范項(xiàng)目意義重大
 
記者了解到，大連化物所是國(guó)內(nèi)較早從事液流儲(chǔ)能電池技術(shù)研發(fā)的單位之一。
 
多年來(lái)，針對(duì)可再生能源發(fā)電及智能電網(wǎng)建設(shè)對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的重大需求，大連化物所儲(chǔ)能技術(shù)研究部重點(diǎn)研究?jī)?chǔ)能電池用關(guān)鍵材料、核心部件及電池系統(tǒng)設(shè)計(jì)、優(yōu)化、集成技術(shù)，并開(kāi)展應(yīng)用示范，在全釩液流電池基礎(chǔ)研發(fā)及技術(shù)應(yīng)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(jiān)實(shí)基礎(chǔ)。
 
張華民說(shuō)：“目前，大連化物所在全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)領(lǐng)域已經(jīng)處于國(guó)際領(lǐng)先水平。”
 
此次通過(guò)驗(yàn)收的全球最大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)背后，是大連化物所與大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司長(zhǎng)達(dá)13年的自主創(chuàng)新研發(fā)與合作。
 
“示范項(xiàng)目的成功運(yùn)行標(biāo)志著我國(guó)全釩液流電池技術(shù)達(dá)到了國(guó)際領(lǐng)先水平。為可再生能源的普及應(yīng)用提供了有效的技術(shù)支撐，具有重要的社會(huì)效益并將產(chǎn)生重大的經(jīng)濟(jì)效益。”張華民說(shuō)。
 
中投顧問(wèn)能源行業(yè)研究員周修杰也對(duì)《中國(guó)科學(xué)報(bào)》記者指出，項(xiàng)目的成功并網(wǎng)對(duì)中國(guó)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(duì)該電池的發(fā)展前景和成長(zhǎng)空間都比較看好。
 
“全釩液流電池在儲(chǔ)能行業(yè)中所占地位也有所提升，有望將更多市場(chǎng)人士目光吸引到儲(chǔ)能行業(yè)，這一成功案例將成為整個(gè)行業(yè)的重要模板。”周修杰說(shuō)。
 
商業(yè)化仍需推進(jìn)
 
示范項(xiàng)目投入運(yùn)行后，將為我國(guó)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在風(fēng)能等可再生能源領(lǐng)域的不同應(yīng)用模式積累豐富而有效的數(shù)據(jù)。
 
據(jù)悉，該運(yùn)行數(shù)據(jù)不僅可以用于探索如何建立合適的應(yīng)用模式，更為重要的是可以為國(guó)家政府層面決策提供數(shù)據(jù)支撐，促進(jìn)有關(guān)儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化支持政策的出臺(tái)。張華民說(shuō)：“這對(duì)于全釩液流電池規(guī)�；瘍�(chǔ)能系統(tǒng)的商業(yè)化至關(guān)重要。”
 
李俊華指出，項(xiàng)目成功并網(wǎng)邁出了我國(guó)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化重要的一步，但大范圍的商業(yè)化應(yīng)用還需進(jìn)一步努力。
 
對(duì)此，長(zhǎng)期從事全釩液流電池研究的張華民表示，當(dāng)務(wù)之急是要通過(guò)技術(shù)進(jìn)步，大幅度降低液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成本。“此外該儲(chǔ)能系統(tǒng)在各應(yīng)用領(lǐng)域的盈利應(yīng)用模式還有待進(jìn)一步完善。全釩液流電池技術(shù)已基本成熟，技術(shù)難點(diǎn)已經(jīng)突破，如同手機(jī)的發(fā)展一樣，在產(chǎn)業(yè)化的過(guò)程中，技術(shù)會(huì)得到迅速發(fā)展，成本會(huì)大幅度下降。”