全钒液流电池：储能系统“黑马”

近日，全球最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池储能系统应用示范工程通过辽宁电力勘测设计院验收。该储能系统自今年2月22日并网运行后，经过3个多月的严格考核，目前已经全面投入运行。

带领团队为该示范项目提供技术支撑的中国科学院大连化学物理研究所(简称大连化物所)研究员张华民接受《中国科学报》记者专访时指出，该储能系统的成功运行，对于建设中国储能电池技术产业化、推进我国可再生能源的普及与应用具有重大意义。

业内人士均认为，在示范项目的良好带头作用之下，若今后全钒液流电池在核心技术研发、稳定性、成本控制等诸多方面取得更大突破，将有望成为储能行业的“黑马”。

储能的首选技术之一

近年来，风力发电在中国发展得非常迅猛。截至2012年底，风电累计装机容量达到7532.4万千瓦。但是，由于风能等可再生能源具有不连续、不稳定的非稳态特性，大规模并网后对电网调峰、调频及电能质量均会带来不利影响。

因此，随着风电装机容量占电网电力比例的提高，弃风限电现象也频频出现。

数据显示，2012年我国弃风总电量约200亿度，较2011年的弃风限电规模翻倍。

张华民指出，如何提高电网对于可再生能源的接纳能力，减少弃风、提高可再生能源利用效率是今后我国需要解决的重大问题。

当前，中国风电的大量并网不仅影响了电网的电能质量，而且增加了事故风险。由于全钒液流电池储能系统具有动态储存能量并适时释放能量的特点，可有效地平拟风力发电输出的非稳态特性，并提高功率预测精度、改善跟踪计划发电能力，有利于电网进行统筹调度利用，减少弃风限电，还能增加风能资源利用效率。

张华民告诉记者，与其他储能技术相比，全钒液流电池储能技术因其使用寿命长、规模大、安全可靠等突出的优势，成为规模储能的首选技术之一。“2012年，美国制定的储能技术发展规划已经将全钒液流电池列在首位。”

优势突出

张华民指出，大规模储能电池有三个基本要求：高安全性、生命周期性价比高、生命周期环境友好。

而作为当前储能的首选技术之一，全钒液流电池储能系统安全性高，在常温常压下运行时，电池系统产生的热量能够通过电解质溶液有效排出，再通过热交换排至系统之外;而且电解质溶液为不燃烧、不爆炸的水溶液，系统运行安全性高。

同时，钒液流电池储能系统的功率和容量相互独立，可以进行独立设计;电池电压一致性好、可靠性高、循环寿命长，电解质溶液半永久性使用且容量可恢复。此外，全钒液流电池储能系统的电池系统废弃后，所有材料仍可循环利用，不污染环境且回收便利，生命周期中能实现环境友好。

正因为全钒液流电池储能系统拥有上述诸多优势，中商情报网产业研究院能源行业研究员李俊华对《中国科学报》记者指出，全钒液流电池技术未来在储能行业具有无可估量的发展潜力，有可能改变未来的能源格局。

当前，全钒液流电池储能系统可应用于智能电网系统，以及大规模太阳能、风能等需要频繁充、放电切换的大规模储能领域，并且可利用储能实现谷电峰用，以缓解用电高峰期的电力供应不足问题。

张华民说：“该储能系统还能用于国家重要部门如政府、医院、机场、军事指挥系统等备用电站，在非常时期保证稳定、及时的电力供应。”

示范项目意义重大

记者了解到，大连化物所是国内较早从事液流储能电池技术研发的单位之一。

多年来，针对可再生能源发电及智能电网建设对大规模储能技术的重大需求，大连化物所储能技术研究部重点研究储能电池用关键材料、核心部件及电池系统设计、优化、集成技术，并开展应用示范，在全钒液流电池基础研发及技术应用方面形成了雄厚积累，为提高电池系统性能、降低成本奠定了坚实基础。

张华民说：“目前，大连化物所在全钒液流电池储能技术研发领域已经处于国际领先水平。”

此次通过验收的全球最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池储能系统背后，是大连化物所与大连融科储能技术发展有限公司长达13年的自主创新研发与合作。

“示范项目的成功运行标志着我国全钒液流电池技术达到了国际领先水平。为可再生能源的普及应用提供了有效的技术支撑，具有重要的社会效益并将产生重大的经济效益。”张华民说。

中投顾问能源行业研究员周修杰也对《中国科学报》记者指出，项目的成功并网对中国全钒液流电池行业而言意义重大，研究人员、投资者、企业对该电池的发展前景和成长空间都比较看好。

“全钒液流电池在储能行业中所占地位也有所提升，有望将更多市场人士目光吸引到储能行业，这一成功案例将成为整个行业的重要模板。”周修杰说。

商业化仍需推进

示范项目投入运行后，将为我国全钒液流电池储能系统在风能等可再生能源领域的不同应用模式积累丰富而有效的数据。

据悉，该运行数据不仅可以用于探索如何建立合适的应用模式，更为重要的是可以为国家政府层面决策提供数据支撑，促进有关储能技术产业化支持政策的出台。张华民说：“这对于全钒液流电池规模化储能系统的商业化至关重要。”

李俊华指出，项目成功并网迈出了我国全钒液流电池储能系统产业化重要的一步，但大范围的商业化应用还需进一步努力。

对此，长期从事全钒液流电池研究的张华民表示，当务之急是要通过技术进步，大幅度降低液流电池储能系统成本。“此外该储能系统在各应用领域的盈利应用模式还有待进一步完善。全钒液流电池技术已基本成熟，技术难点已经突破，如同手机的发展一样，在产业化的过程中，技术会得到迅速发展，成本会大幅度下降。”

全钒液流电池储能技术具有使用寿命长、规模大、安全可靠等突出优势。