儲(chǔ)能行業(yè)迎“新秀”釩電池：一所安全可靠的“電力銀行”

風(fēng)能、太陽(yáng)能等清潔能源的發(fā)展已是大勢(shì)所趨，然而由于風(fēng)能等清潔能源具有不連續(xù)、不穩(wěn)定等特性，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，這限制了清潔能源的廣泛應(yīng)用。儲(chǔ)能技術(shù)的誕生有望解決上述困擾。

與其他儲(chǔ)能設(shè)備相比，釩電池憑借其安全性高、壽命長(zhǎng)、低污染、環(huán)境友好等優(yōu)勢(shì)成為可再生能源儲(chǔ)能、電網(wǎng)調(diào)峰、備用電源等領(lǐng)域的首選技術(shù)之一。釩電池全稱為全釩液流電池，是一種通過(guò)釩離子價(jià)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能到電能的往復(fù)轉(zhuǎn)換，從而將風(fēng)力或太陽(yáng)能產(chǎn)生的電力存儲(chǔ)與釋放的大型儲(chǔ)能電池，業(yè)內(nèi)形象地稱之為“電力銀行”。

圖為裝有釩電池的集裝箱本報(bào)記者李芃達(dá)攝

據(jù)了解，發(fā)達(dá)國(guó)家用于電站調(diào)峰和風(fēng)力儲(chǔ)能的釩電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，技術(shù)已經(jīng)基本成熟。在日本，大功率釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)已投入使用，并全力推進(jìn)其商業(yè)化進(jìn)程，北海道的釩電池示范系統(tǒng)已經(jīng)充放電27萬(wàn)次;美國(guó)也將釩電池列在儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展規(guī)劃的首要位置。在我國(guó)，釩電池產(chǎn)業(yè)還處于起步階段。然而資料顯示，我國(guó)釩儲(chǔ)量占全球儲(chǔ)量的35%，居全球第一位，釩產(chǎn)量占全球產(chǎn)量的48%，得天獨(dú)厚的釩資源優(yōu)勢(shì)為我國(guó)釩電池產(chǎn)業(yè)的發(fā)展創(chuàng)造了十分有利的條件。

2012年，由融科儲(chǔ)能公司建設(shè)的“5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能應(yīng)用示范電站”在沈陽(yáng)市龍?jiān)磁P牛石風(fēng)電場(chǎng)落成，并順利通過(guò)遼寧電網(wǎng)和業(yè)主的驗(yàn)收，各項(xiàng)指標(biāo)全部達(dá)到設(shè)計(jì)要求。“這是目前世界上第一套實(shí)際并網(wǎng)運(yùn)行超過(guò)四年的5MW級(jí)釩電池儲(chǔ)能電站，標(biāo)志著我們公司在該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)、成套產(chǎn)品生產(chǎn)等方面處于國(guó)際領(lǐng)先水平。”大連融科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司總裁助理王曉麗告訴《經(jīng)濟(jì)日?qǐng)?bào)》記者，該儲(chǔ)能電站直接接受遼寧省電力公司調(diào)度，參與電網(wǎng)削峰填谷，有效提高電網(wǎng)對(duì)風(fēng)力發(fā)電的接納能力，推動(dòng)可再生能源發(fā)電的健康發(fā)展，促進(jìn)了節(jié)能減排。

穩(wěn)定運(yùn)行四年多以來(lái)，該儲(chǔ)能系統(tǒng)大大提高了風(fēng)電場(chǎng)輸出功率的可靠性。相較于常規(guī)發(fā)電機(jī)組，風(fēng)電場(chǎng)發(fā)電具有較大的波動(dòng)性和隨機(jī)性，無(wú)法根據(jù)實(shí)際需求隨時(shí)保障平穩(wěn)供電。“比如某天下午三點(diǎn)，電力公司要為A用戶提供兩小時(shí)50兆瓦功率的電力，如果當(dāng)時(shí)風(fēng)力不足就無(wú)法滿足所需功率。”王曉麗說(shuō)，而儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)時(shí)吸收和釋放功率，可以使風(fēng)電場(chǎng)更加適應(yīng)電力系統(tǒng)調(diào)度的運(yùn)行需要，將其作為有效電源進(jìn)行管理。此外，儲(chǔ)能系統(tǒng)在平滑風(fēng)電場(chǎng)出力、提高風(fēng)電供電可靠性等方面也發(fā)揮著十分重要的作用。

在5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能電站成功運(yùn)行的基礎(chǔ)上，融科儲(chǔ)能公司又先后實(shí)施了遼寧黑山龍灣風(fēng)電場(chǎng)3MW/6MWh全釩液流電池儲(chǔ)能電站項(xiàng)目、國(guó)電和風(fēng)北鎮(zhèn)風(fēng)電場(chǎng)2MW/4MWh全釩液流電池儲(chǔ)能電站項(xiàng)目;于2014年與德國(guó)博世集團(tuán)合作，在德國(guó)漢堡北部建造了歐洲最大規(guī)模的250kW/1MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng);與美國(guó)UniEnergyTechnologies公司合作，建造了美國(guó)首座兆瓦級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電池電站。

“技術(shù)水平領(lǐng)先世界、成功開辟海外市場(chǎng)，與我們始終堅(jiān)持自主創(chuàng)新、積極強(qiáng)化知識(shí)產(chǎn)權(quán)戰(zhàn)略布局密不可分。”大連融科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司副總經(jīng)理、中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員張華民表示，融科儲(chǔ)能與中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所通過(guò)產(chǎn)學(xué)研合作，已在全釩液流電池核心領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)上實(shí)現(xiàn)重大突破，相繼在電池材料、成套裝備系統(tǒng)、儲(chǔ)能應(yīng)用以及產(chǎn)業(yè)化制造等方面形成了完整的知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系，擁有170余項(xiàng)國(guó)內(nèi)外專利，是全釩液流電池國(guó)內(nèi)及國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)制定的牽頭單位。

圖為全國(guó)產(chǎn)化材料200KW全釩液流電池系統(tǒng)本報(bào)記者李芃達(dá)攝

目前，儲(chǔ)能行業(yè)正處于從示范項(xiàng)目向大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化跨越的關(guān)鍵時(shí)期。國(guó)際著名咨詢機(jī)構(gòu)麥肯錫更是將儲(chǔ)能技術(shù)列為改變未來(lái)的12項(xiàng)顛覆性技術(shù)之一。根據(jù)國(guó)際能源署(IEA)的預(yù)計(jì)，到2050年全球儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)數(shù)萬(wàn)億美元，我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)也將坐擁數(shù)萬(wàn)億元人民幣的市場(chǎng)體量。而作為當(dāng)前儲(chǔ)能設(shè)備的首選技術(shù)之一，釩電池具有十分強(qiáng)勁的發(fā)展?jié)摿?，甚至有可能改變未?lái)的能源格局。

按照我國(guó)《新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》和近年來(lái)電池行業(yè)數(shù)據(jù)的測(cè)算，釩電池所應(yīng)用的風(fēng)電儲(chǔ)能設(shè)備和城市調(diào)峰儲(chǔ)能設(shè)備市場(chǎng)規(guī)模將在16000億元左右，綠色經(jīng)濟(jì)發(fā)展的浪潮將會(huì)給釩電池產(chǎn)業(yè)帶來(lái)前所未有的歷史機(jī)遇。