大規(guī)模儲能是可再生能源充分開發(fā)利用的必要技術支撐,能夠有效解決電網(wǎng)運行安全、電力電量平衡、可再生能源消納等方面的問題。 全釩液流電池具有安全性好、穩(wěn)定性好、性價比高、可循環(huán)利用等優(yōu)勢,在大規(guī)模儲能領域具有很好的應用前景。
不平“釩”的能量轉(zhuǎn)換原理
全釩液流電池利用不同價態(tài)釩離子之間的可逆相互轉(zhuǎn)化,完成充電、放電、再充電的循環(huán)過程,即可實現(xiàn)化學能和電能之間的“定制”轉(zhuǎn)化,如同電力“銀行”,潛力巨大。
在全釩液流電池中,不同價態(tài)的釩離子儲存在正負極儲罐的電解液中,利用循環(huán)泵讓電解液在對應的電極與儲液罐中循環(huán)流動,并使用離子傳導膜將正負極隔開,利用正極發(fā)生的四價和五價釩離子的氧化還原反應和負極發(fā)生的二價與三價釩離子的氧化還原反應實現(xiàn)化學能和電能的相互轉(zhuǎn)換。
不平“釩”的特點
全釩液流為典型的水系液流電池,活性物質(zhì)溶解在水中,可以避免著火、爆炸等風險,安全性高,同時具有環(huán)境友好的優(yōu)勢;
活性物質(zhì)只有釩離子,在電化學反應過程中不涉及相變,有效避免了活性物質(zhì)的損失,因此電池的使用壽命長;可深度放電而不會損壞電池,電解液可循環(huán)使用,長期運行性價比高;
全釩液流電池可以方便地組成電池組,充滿電解液可以瞬間啟動,充放電狀態(tài)切換僅需0.02秒,響應速度為1毫秒;電池組輸出功率可達數(shù)百兆瓦,儲能容量可達數(shù)百兆瓦時。
全釩液流電池具有獨特的優(yōu)勢,在大規(guī)模儲能領域具有很好的應用前景。
不平“釩”的項目
從1985年提出全釩液流電池至今,全釩液流電池在關鍵材料、電堆、電池系統(tǒng)的設計與集成等方面都取得了重大進展。隨著太陽能、風能等可再生能源的快速發(fā)展,對電網(wǎng)調(diào)峰及安全、穩(wěn)定性提出了新的挑戰(zhàn),電力系統(tǒng)對大規(guī)模儲能的需求逐漸增加。技術已成熟的全釩液流電池從眾多儲能技術中脫穎而出,并用大量的應用示范驗證了其技術的有效性和成熟性,得到了市場的認可。
近年來,全釩液流儲能以“業(yè)界黑馬”的姿態(tài)迅速覆蓋全國多個省份,各地液流電池儲能示范項目落地、穩(wěn)定運行并獲得技術驗證。2020年底,全國最大光伏側全釩液流電池儲能項目并網(wǎng),邁出了實現(xiàn)“雙碳目標”的一大步;2021年7月,國家發(fā)改委和能源局發(fā)布《關于加快推動新型儲能發(fā)展的指導意見》,文件提出要堅持儲能技術多元化,實現(xiàn)液流電池等長時儲能技術進入商業(yè)化發(fā)展初期;高工產(chǎn)研新能源研究所(GGII)預測,"十四五"期間全釩液流電池憑借著更為成熟的產(chǎn)業(yè)配套和產(chǎn)品技術、更低的初次投入成本,將成為主流的液流電池技術路線,2025年全釩液流電池國內(nèi)裝機量有望突破1GW。
一直以來,中國科學院大連化學物理研究所與大連融科儲能技術發(fā)展有限公司(融科儲能)產(chǎn)、學、研緊密合作,在全釩液流電池技術的研究開發(fā)和示范應用方面取得重大突破。研究團隊完成了從單電池到百千瓦及兆瓦級系統(tǒng)的逐級放大。技術跨度大,產(chǎn)業(yè)鏈長,基本實現(xiàn)了全釩液流電池材料的國產(chǎn)化,電池性能處于世界領先地位,推進了國內(nèi)外全釩液流電池技術的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進程。
不平“釩”的愿景
全釩液流電池作為一種已經(jīng)成熟運行的大規(guī)模儲能裝置,在提高清潔能源利用率方面嶄露頭角。在電網(wǎng)側,起到削峰填谷的作用,助力能源續(xù)航;在用戶側,作為能量轉(zhuǎn)換裝置,照亮萬家燈火。隨著電解液租賃等新商業(yè)模式的提出,全釩液流電池將更有力地服務于國家以及世界能源結構的轉(zhuǎn)型升級。
原標題:不平“釩”的液流電池