钜大LARGE | 点击量：1560次 | 2019年05月16日
大规模储能技术新秀：全钒液流电池
伴随着可再生能源、分布式微网和智慧能源的加速发展，在提升可再生能源并网率、平衡电网稳定性方面发挥重要作用的储能技术越来越受关注。根据预测，到2025年，储能技术对全球经济价值的贡献将超过1万亿美元。
在储能领域，中国不仅是全球最大的动力电池——锂电池生产国，也是电网级先进大型储能技术——全钒液流电池最大生产国。目前中国已100%拥有全钒液流电池自主知识产权，且技术与应用规模均领先世界，其中依托该技术生产的电解液市场规模占全球市场90%以上份额。
4月23日，北京国际能源专家俱乐部推出清洁能源技术评估与推广平台，中科院大连化物所与大连融科储能公司合作团队的全钒液流电池核心技术成为该平台首场活动对接项目。
自主产权国际领先
业内专家普遍认为，大规模储能技术是可再生能源普及应用的核心技术，而在众多大容量储能技术路线中，全钒液流电池已脱颖而出。大连化物所首席科学家张华民挂帅的全钒液流电池研发团队，目前已成功实施了近30项应用示范工程，其中包括2012年实施的当时全球最大规模的5MW/10MWh辽宁卧牛石风电场全钒液流储能系统，在国内外率先实现了该技术的产业化。当前正在实施的、由大连市政府支持的200MW/800MWh全钒液流电池储能项目，也已被国家能源局确定为国家储能示范项目。
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
“2018年，我们将建成300MW/年规模的全钒液流电池产业化基地，届时电池的系统成本将下降到2500元/kWh，电堆工作电流密度可以达到180mA/cm2，中期成本目标将达到1800元/kWh。”张华民说。
作为科技部973液流电池重大基础研究项目首席科学家和国家能源液流储能电池技术重点实验室主任，张华民带领团队经过15年的研发，已形成包括液流电池批量生产、模块设计制造、系统集成控制在内的全产业链全钒液流电池自主知识产权体系。迄今已申请国家发明专利286件，国际专利12件，授权111件。
据介绍，近年来，该技术体系斩获了国内外多个重大奖项，其中包括2014中科院杰出科技成就奖、2015国家技术发明二等奖，以及中科院“十二五”20项标志性重大进展成果之一等。作为国家能源液流电池标准委员会主任委员单位，大连化物所和大连融科储能公司成为全钒液流电池多项国际标准的制订者。
示范工程初见成效
目前，液流电池技术已在国际市场得到认可。据记者了解，美国在其2011年储能发展规划中已将液流电池作为首要支持发展的电池技术。美国2012年资助的22个储能项目中液流电池占到12个，且规模最大的也是液流电池。加拿大安大略省2015年招标的5个储能项目中，液流电池技术中标了4个。
“纽约消防局稍早前已批准钒液流电池可以用于商业、学校和医院，这是继铅酸电池之后，纽约批准第二个的电池类别。钒液流电池的电化学可逆性能要超过我在实验室层面研究过的所有代表先进技术的电池。充放电循环次数已经不是该电池寿命的决定因素。”美国能源部电网储能项目顾问、西北太平洋国家实验室电网储能原首席执行官杨振国博士说。
在张华民看来，安全性、全生命周期的性价比和环保性是大规模储能需要强调的重要指标，而这正是全钒液流电池的强项——性能卓越、环保优势明显，且能源效率与抽水储能相当。这使得全钒液流电池成为液流电池的首选技术路线，同时也成为钒资源综合利用的重要方向。
记者从会上了解到，国网辽宁电力公司运行管理的辽宁卧牛石风电场全钒液流电池储能系统自2013年3月投运以来，在削峰填谷和减少弃风上发挥了重要作用，截至2015年底，该系统共减少弃风近760万千瓦时，获得直接经济效益逾460万元。
此后，国网辽宁电力公司又陆续投运了两座储能电站，分别为和风杨家店储能电站（锂电池和全钒液流电池）和黑山龙湾储能电站（全钒液流电池）。“从2015年的运行数据看，这三个风电厂的利用小时数都在2100小时以上，远高于全网平均利用小时数1780小时。”国网辽宁电力有限公司副总经理王芝茗指出。
据介绍，目前该公司正在进一步探索储能技术在微网领域应用，欲通过示范工程进一步验证百兆瓦级大规模储能系统在调峰、电网应急及事故情况下的作用。
产业发展前景广阔
“储能技术在新能源系统中，特别是在分布式能源系统中的作用会越来越重要。但它现在还处在技术创新发展的起步阶段，尚未形成规模产业。如何解决好当前存在的问题，更好向产业化推进非常重要。”原国务院参事、北京国际能源专家俱乐部名誉理事会副主席石定寰说。
“储能的最高境界就是有储能而尽量少用储能，储能的效率体现和电网的运行方式有一定关系。”王芝茗指出。
在与会专家看来，全钒液流储能系统与整个电力系统的匹配性、可靠性、温度窗口进一步放开等方面还有待提升，还需要在“好用”上更加“看得见、摸得着”。
以风电场储能示范项目经验为例，“目前整个风电场的协调控制系统，如何与储能系统匹配，实现有机协调，仍然不够理想，且现行风电技术国际上的一些条款已不能适应未来发展需要。未来风电场整体的优化协调配置，以及技术国标如何纳入储能技术，将是下一步的工作方向。”国家电网总工程张启平说。
杨振国认为，参照美国、日本、欧洲现有技术水平，如果仅靠削峰填谷，全钒液流电池目前尚无法收回成本，所以储能还要拓展更多应用渠道“提升价值空间”。
在亚洲开发银行能源技术总工翟永平看来，符合政策导向、技术全生命周期具备环保性的储能技术，仍需要量化考量。他认为，从投资角度讲，需求满足要比技术解决方案更关键。“亚行注重技术的环境效益、社会效益评价，即便财务评价不高，我们也会支持。如果全钒液流电池技术找到合适的应用渠道，我们非常愿意提供资助。”
当前储能行业补贴一直争议不断，不少专家认为“与其给储能补贴，不如多给储能产业发展政策”。
“电力体制改革要求未来发电公司谋求成本领先战略，只有大幅降低成本才能更具竞争力。全钒液流电池产业发展要经过充分的市场竞争、开放局部技术、构建良好竞争氛围、加速成本降低、增强产业技术竞争力。”华电科学技术研究院原院长、南京自动化公司总经理应光伟说。
国家发改委气候战略与国际合作中心主任李俊峰则认为，通过电网优化调度削峰填谷，包括将燃煤电厂改为调峰电厂，将是未来几年政策上的首选。“‘十三五’期间，储能还只能维持在技术研发、示范工程和产业链建设阶段，国家应鼓励在适宜的地方优先选择液流电池技术，不再鼓励铅酸电池。”
