液流電池儲(chǔ)能技術(shù)

流動(dòng)電池一般是一種電化學(xué)儲(chǔ)能裝置，它通過液體活性物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)來(lái)結(jié)束電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換，從而結(jié)束電能的儲(chǔ)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(chǔ)能領(lǐng)域的最佳選擇之一。

自20世紀(jì)70年代發(fā)明以來(lái)，液流電池已經(jīng)經(jīng)歷了100多個(gè)項(xiàng)目，從實(shí)驗(yàn)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(dòng)電池的裝機(jī)容量為35兆瓦，是目前應(yīng)用最廣泛的流動(dòng)電池。我國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所支持的大連榮科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱榮科儲(chǔ)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(guó)產(chǎn)化和計(jì)劃生產(chǎn)。同時(shí)，電解液產(chǎn)品遠(yuǎn)銷日本、韓國(guó)、美國(guó)、德國(guó)、英國(guó)等國(guó)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(jià)格僅為10%，真正突破了全釩流動(dòng)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(lái)的80毫安先進(jìn)的c/c㎡120ma/㎡堅(jiān)持相同的功能時(shí),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(gè)千瓦,已出口到美國(guó)和德國(guó)。2013年五月，世界上最大的5兆瓦/10兆瓦時(shí)釩流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在國(guó)電龍?jiān)?0兆瓦風(fēng)電場(chǎng)成功接入電網(wǎng)。隨后，風(fēng)電并網(wǎng)3兆瓦/6兆瓦時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目和國(guó)電、風(fēng)電2兆瓦/4兆瓦時(shí)儲(chǔ)能項(xiàng)目相繼在錦州落地，這也是我國(guó)探索儲(chǔ)能商業(yè)模式的重要案例。

全釩流電池的另一個(gè)領(lǐng)軍公司是日本住友電器(sumitomoelectric)。該公司在2010年重新啟動(dòng)了流動(dòng)電池業(yè)務(wù)，并將在2015年建成一座15兆瓦/60兆瓦/小時(shí)的全釩流動(dòng)電池廠，用于應(yīng)對(duì)北海道大規(guī)模太陽(yáng)能電廠整合帶來(lái)的峰值負(fù)荷和電能質(zhì)量壓力。該項(xiàng)目的成功執(zhí)行將是全釩流電池領(lǐng)域的又一個(gè)里程碑。2014年，在美國(guó)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(chǔ)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(dòng)電池的能量功率和系統(tǒng)的可靠性，降低其成本是一個(gè)重要的問題，為流動(dòng)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(jì)，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(gè)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。