中國儲能網(wǎng)訊：12月19日，湖北首個百兆瓦級全釩液流儲能電站落戶武漢臨空港經(jīng)濟技術(shù)開發(fā)區(qū)(東西湖區(qū))。此次簽約的項目是武漢市首個百兆瓦級全釩液流儲能電站，將作為備用電源協(xié)助電網(wǎng)進行谷電峰用(削峰填谷)、智能電網(wǎng)、高精企業(yè)應(yīng)急等供電服務(wù)。
據(jù)了解，該項目總投資60億元，項目投資方是湖北平凡瑞豐新能源公司。一期將建設(shè)100MW全釩液流儲能電站項目，二期將建設(shè)100MW儲能設(shè)備集成項目和儲能研究院。項目全面建成投產(chǎn)后，預(yù)計年銷售額達30億元人民幣。百兆瓦級全釩液流儲能電站每次充電4小時，即儲蓄40萬度的電能容量，一年可儲蓄/釋放14600萬電能，可以為電網(wǎng)安全提供堅強保障。
1全釩液流電池特點與應(yīng)用前景
為滿足不同應(yīng)用領(lǐng)域的需要，行業(yè)內(nèi)已經(jīng)研究開發(fā)出多種儲能技術(shù)，摸索出了各種儲能技術(shù)及其適用范圍，這些儲能技術(shù)具有各自的特點和適用領(lǐng)域。一般說來，風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)對儲能技術(shù)的功率和可逆存儲容量有較高的要求。抽水儲能技術(shù)、液流電池技術(shù)、鋰離子電池技術(shù)、超級鉛酸電池技術(shù)等在大規(guī)模儲能技術(shù)領(lǐng)域具有較好的應(yīng)用前景。
液流電池的概念是由L.H.Thaller(NASA Lewis Research Center, Cleveland, United States )于1974年提出的，該類電池通過正、負極電解質(zhì)溶液中的活性物質(zhì)在電極上發(fā)生可逆氧化還原反應(yīng)(即價態(tài)的可逆變化)實現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。充電時，正極發(fā)生氧化反應(yīng)、活性物質(zhì)價態(tài)升高;負極發(fā)生還原反應(yīng)、活性物質(zhì)價態(tài)降低;放電過程與之相反。液流電池的正極和負極電解質(zhì)溶液儲存于外部的儲罐中，通過泵和管路輸送到電池內(nèi)部進行反應(yīng)。從理論上講，不同氧化還原電堆可以組成多種液流電池。全釩液流電池則是以不同價態(tài)的釩離子作為活性物質(zhì)，通過釩離子價態(tài)變化實現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)變。
與其他大規(guī)模儲能技術(shù)相比，全釩液流電池技術(shù)具有眾多優(yōu)勢。
主要優(yōu)勢特點
第一，全釩液流電池儲能系統(tǒng)運行安全可靠，可循環(huán)利用，生命周期內(nèi)環(huán)境負荷小、環(huán)境友好。全釩液流電池儲能系統(tǒng)的儲能介質(zhì)為電解質(zhì)水溶液，安全性高。
第二，全釩液流電池儲能系統(tǒng)的輸出功率和儲能容量相互獨立，設(shè)計和安置靈活。輸出功率的大小由電堆的大小和數(shù)量決定，而儲能容量的大小由電解質(zhì)溶液中釩離子的濃度和體積決定。全釩液流電池系統(tǒng)的輸出功率在數(shù)百千瓦至數(shù)百兆瓦范圍，儲能容量在數(shù)百千瓦時至數(shù)百兆瓦時范圍。
第三，全釩液流電池的工作原理是通過電解液中釩離子價態(tài)的變化，實現(xiàn)電能的存儲和釋放。反應(yīng)的可逆性好，無相變化，電解液在電池內(nèi)部的電極內(nèi)連續(xù)流動，充放電狀態(tài)切換響應(yīng)迅速。充放電循環(huán)次數(shù)在15000次以上，使用年數(shù)在15年到20年，生命周期的性價比高。
第四，全釩液流電池中正負極電解質(zhì)溶液均為同種元素，電解質(zhì)溶液可以通過在線再生反復(fù)循環(huán)使用。電堆及電池儲能系統(tǒng)主要是由碳材料、塑料和金屬材料組合而成的，當(dāng)全釩液流電池系統(tǒng)廢棄時，金屬材料可以持續(xù)使用，碳材料、塑料可以作為燃料來加以利用。因此，全釩液流電池系統(tǒng)全生命周期內(nèi)環(huán)境負荷較小、環(huán)境非常友好。
第五，價格便宜。近年來，隨著全釩液流電池材料技術(shù)和電池結(jié)構(gòu)設(shè)計制造技術(shù)的不斷進步，電池性能不斷提高，電堆的能量效率可保持在80%以上，工作電流密度由原來的60-80mA/c提高到150mA/c。電池的功率密度提高了1倍，而且在此條件下，成本大幅度降低。盡管研究開發(fā)周期很短，國家的投入很低，對于1MW/5MW規(guī)模的全釩液流電池儲能系統(tǒng)已由2013年的7000元/kWh下降到2016年3500元/kWh。而且，充放電循環(huán)次數(shù)在16000次以上，所以，其生命周期的成本是非常低的。
第六，全釩液流電池儲能系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計，便于系統(tǒng)集成和規(guī)模放大。全釩液流電池電堆是由多個單電池按壓濾機方式疊合而成。全釩液流電池單個電堆的額定輸出功率一般20千瓦到40千瓦之間;全釩液流電池儲能系統(tǒng)通常是由多個單元儲能系統(tǒng)模塊組成，單元儲能系統(tǒng)模塊額定輸出功率一般在100千瓦到300千瓦之間。與其它類型的電池相比，全釩液流電池電堆和電池單元儲能系統(tǒng)模塊額定輸出功率大，便于全釩液流電池儲能系統(tǒng)的集成和規(guī)模放大。
第七，具有較強的過載能力和深放電能力。全釩液流電池儲能系統(tǒng)運行時，電解質(zhì)溶液通過循環(huán)泵在電堆內(nèi)循環(huán)，電解質(zhì)溶液活性物質(zhì)擴散的影響較小;而且，電極反應(yīng)活性高，活化極化較小。所以，全釩液流電池儲能系統(tǒng)具有很好的過載能力。而且，全釩液流電池放電沒有記憶效應(yīng)，具有很好的深放電能力。
第八，液流電池的能量密度偏低,全釩液流電池更適于固定式的大規(guī)模儲能電站。
產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用看好
大規(guī)模電池儲能技術(shù)需要滿足一些基本的要求，即安全性高;生命周期的性價比高;經(jīng)濟性好;生命周期的環(huán)境負荷低，環(huán)境友好等。相比之下，在眾多的儲能技術(shù)中,液流電池儲能技術(shù)具有能量轉(zhuǎn)換效率高、蓄電容量大、選址自由、可深度放電、安全環(huán)保等優(yōu)點，成為大規(guī)模高效儲能的首選技術(shù)之一。而在眾多液流電池中,全釩液流電池儲能技術(shù)是產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最多的液流電池儲能技術(shù)。普能世紀(jì)預(yù)測到2023年液流電池整個市場的話將會達到一個千億的規(guī)模。
2全釩液流電池儲能代表項目
遼寧
遼寧電網(wǎng)首座電池儲能示范項目——臥牛石風(fēng)電場5MW/10MWh全釩液流電池儲能示范電站，于2012年5月動工，建設(shè)在風(fēng)電場升壓站內(nèi)，按10%比例配備儲能系統(tǒng)，由5組1000千瓦全釩液流儲能子系統(tǒng)組成，包括儲能裝置、電網(wǎng)接入系統(tǒng)、中央控制系統(tǒng)、風(fēng)功率預(yù)測系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)自動調(diào)度接口、環(huán)境控制單元等。該系統(tǒng)采用350千瓦模塊化設(shè)計，單個電堆額定輸出功率為22千瓦，提高了項目建設(shè)效率，確保了儲能設(shè)備的利用率。全釩液流電池儲能系統(tǒng)能夠減少風(fēng)力發(fā)電波動給電網(wǎng)穩(wěn)定運行帶來的沖擊。在此基礎(chǔ)上，能夠通過智能控制，配合風(fēng)場的運行策略，存儲和釋放電能，與電網(wǎng)友好互動，提升電網(wǎng)接納可再生能源的能力、整體運行質(zhì)量和可靠性。
大連液流電池儲能調(diào)峰電站項目，建設(shè)規(guī)模為200MW/800MWh，一期建設(shè)100兆瓦/400兆瓦時，待建成穩(wěn)定運行后，再建設(shè)二期工程。大連液流電池儲能調(diào)峰電站是國家能源局批準(zhǔn)的我國首個大型化學(xué)儲能國家示范項目，主要用于推廣電力系統(tǒng)儲能新技術(shù)，提高遼寧電網(wǎng)的調(diào)峰能力。該項目得到國家、省上級有關(guān)部門的高度重視。該電站電站項目于2016年4月啟動，采用的是國內(nèi)自主研發(fā)、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的全釩液流電池儲能技術(shù)，建成后將成為全球規(guī)模最大的全釩液流電池儲能電站。遼寧電網(wǎng)位于東北電網(wǎng)的南端，以往電源結(jié)構(gòu)以燃煤發(fā)電機組為主，調(diào)峰能力不足。液流電池儲能調(diào)峰電站的建設(shè)，將提高遼寧尤其是大連電網(wǎng)的調(diào)峰能力，改善電源結(jié)構(gòu)，提高電網(wǎng)經(jīng)濟性，促進節(jié)能減排。同時，調(diào)峰電站也避免了“棄風(fēng)棄光”，為風(fēng)電等新能源的大規(guī)模開發(fā)提供支持。
湖北
湖北棗陽10MW/40MWh光儲用一體化示范項目一期3MW/12MWh，普能公司提供了3MW/12MWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)，其中首個模塊已經(jīng)成功交付、實現(xiàn)并網(wǎng)運行，整體儲能系統(tǒng)建成后將幫助湖北平凡集團園區(qū)高效利用屋頂太陽能發(fā)電，依靠該儲能系統(tǒng)、利用電力峰谷差價套利而迅速獲益，為企業(yè)減少電費開支并適時為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)等。
繼該項目后，湖北省襄陽市已經(jīng)規(guī)劃了更大的100MW/500MWh儲能項目，積極推動、實現(xiàn)2017年中國政府宣布的要實施多個100MW級全釩液流電池儲能電站的目標(biāo)。
四川
樂山市第二污水處理廠自去年9月開始啟用樂山創(chuàng)新儲能技術(shù)研究院有限公司生產(chǎn)的四川省最大全釩液流儲能示范工程，項目規(guī)模80 kW/480 kWh。設(shè)備開啟后，管理人員可以通過全釩液流氧化還原電池儲能監(jiān)控系統(tǒng)對電池的運轉(zhuǎn)情況進行實時監(jiān)控，及時掌握相關(guān)數(shù)據(jù)。第二污水處理廠技術(shù)員羅科介紹說，新型儲能電池在污水廠的投用，不僅有效降低了使用傳統(tǒng)儲能設(shè)備帶來的環(huán)保壓力，也幫助縮減了污水處理廠的電費成本。
湖南
湖南長沙電池儲能電站項目將分為兩期建設(shè)，一期建設(shè)規(guī)模60MW / 120MWh，采用磷酸鐵鋰電池儲能技術(shù)，二期投資4.1億元，建設(shè)規(guī)模60MW / 120MWh，以磷酸鐵鋰電池儲能技術(shù)為主，并考慮適當(dāng)加入全釩液流電池儲能技術(shù)以輔助，預(yù)計2019年迎峰度夏前建設(shè)完成。
3全釩液流電池代表企業(yè)
北京普能世紀(jì)科技有限公司
北京普能世紀(jì)科技有限公司創(chuàng)立于2007年1月，2009年1月實現(xiàn)對加拿大VRB Power Systems公司的資產(chǎn)收購，為普能公司帶來超過十年的釩電池領(lǐng)域研發(fā)經(jīng)驗。從事全釩液流電池儲能系統(tǒng)的研發(fā)、制造，并提供與新能源配套的大規(guī)模儲能技術(shù)解決方案的全球領(lǐng)先公司，擁有全球釩液流電池儲能領(lǐng)域內(nèi)的眾多核心專利?？偛命S綿延博士是十二五國家863計劃全釩液流電池儲能技術(shù)開發(fā)項目首席專家，是國內(nèi)最早從事儲能技術(shù)商業(yè)化推廣的領(lǐng)軍人物之一。普能世紀(jì)第一次引入電池液租賃的模式，引入金融資本將占整個系統(tǒng)投資的40%-50%的電池液資本化， 20年使用之后完全回收，讓客戶只需支付電池液租賃的費用，有效控制項目成本推進項目落地實施。
張北國家風(fēng)光儲輸示范工程20MW儲能項目中，普能公司提供并建設(shè)了其中的2MW×8MWh全釩液流電池儲能系統(tǒng)。普能公司參與建設(shè)湖北棗陽光儲用一體化示范項目一期3MW/12MWh全釩液流電池儲能項目，首個250kW/1MWh儲能模塊已經(jīng)成功交付、實現(xiàn)并網(wǎng)運行，整個項目將在2018年底建成，屆時將會是國內(nèi)規(guī)模最大的液流電池儲能項目。
大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司
大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司(簡稱融科儲能)是2008年由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所和大連博融控股集團有限公司共同出資組建，是全球唯一具備全釩液流電池全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)能力的企業(yè)，是國內(nèi)領(lǐng)先、國際知名的儲能解決方案及液流儲能電池技術(shù)服務(wù)商。主要從事于儲能解決方案及液流儲能電池工程化、產(chǎn)業(yè)化的高技術(shù)企業(yè)。建有液流儲能電池研發(fā)中心和中試生產(chǎn)車間等一些列高科技市場化的主力部門。主營業(yè)務(wù)涵蓋了液流儲能電池的基礎(chǔ)材料、規(guī)模化生產(chǎn)、電池系統(tǒng)集成、應(yīng)用示范與市場推廣等多個方面。融科儲能已申報國內(nèi)外發(fā)明專利百余項，并先后被國家發(fā)改委和能源局批準(zhǔn)為“國家地方聯(lián)合工程技術(shù)中心”、“國家能源液流電池儲能技術(shù)重點實驗室”。公司承擔(dān)了多項國家973、863重大技術(shù)攻關(guān)項目，是國際電池標(biāo)準(zhǔn)制定牽頭單位。
河北鋼鐵集團承鋼公司
河北鋼鐵集團承鋼公司成立于2010年，是中國釩鈦磁鐵礦高爐冶煉技術(shù)的發(fā)祥地，釩鈦資源綜合開發(fā)利用產(chǎn)業(yè)化技術(shù)處于世界領(lǐng)先水平，被譽為中國北方釩都，是世界500強企業(yè)河鋼集團一級骨干子公司。公司設(shè)有釩鈦事業(yè)部，目前河鋼承鋼已開發(fā)出多項工藝成熟、具有自主知識產(chǎn)權(quán)的適用于全釩液流電池的高純釩氧化物制備技術(shù)及商用電解液制備技術(shù)。采用新工藝制備的釩電池用高純五氧化二釩克服了以往高成本、穩(wěn)定性差、回收率低等常見問題。圍繞提高化工級高純五氧化二釩清潔生產(chǎn)進行研究，以一步還原制備電解液為特色的高效提純技術(shù)路線，制備出雜質(zhì)含量低、產(chǎn)品穩(wěn)定性高、生產(chǎn)成本低的高純高性能釩電池電解液。成功研發(fā)出的商用釩電解液系列檢測技術(shù)，為商用釩電解液及釩電池開發(fā)研究與規(guī)模化生產(chǎn)提供了完備、準(zhǔn)確的數(shù)據(jù)支撐，檢測方法達到同領(lǐng)域國際先進水平，填補了國內(nèi)釩電池理化檢測技術(shù)空白。
11月27日下午，河鋼承鋼與住友電氣工業(yè)株式會社就全釩液流電池儲能系統(tǒng)產(chǎn)業(yè)化技術(shù)合作簽署備忘錄，雙方將在釩電池技術(shù)開發(fā)、市場開拓等領(lǐng)域進一步深化合作，發(fā)揮互補優(yōu)勢，構(gòu)筑和促進中國釩電池市場開拓及項目建設(shè)，拓展釩資源產(chǎn)業(yè)鏈條延伸，推進全釩液流電池儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
承德新新釩鈦儲能科技有限公司
承德新新釩鈦儲能科技有限公司于2015年注冊，經(jīng)營范圍包含生產(chǎn)加工儲能設(shè)備;全釩液流儲能電池及其零部件、釩電池專用質(zhì)子膜、一體化雙極板、硫酸氧釩生產(chǎn)、銷售及進出口業(yè)務(wù);電解液生產(chǎn)、銷售、租賃及進出口業(yè)務(wù);儲能電池系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)與應(yīng)用;儲能技術(shù)咨詢與技術(shù)服務(wù)、技術(shù)進出口。2017年其15kW釩電池電堆模塊”項目通過科技成果評價。2018年有申請液流電池的密封結(jié)構(gòu)及其電堆發(fā)明專利。日前，公司以3781.7萬元中標(biāo)河北東梁風(fēng)電場豐寧森吉圖全釩液流電池風(fēng)儲示范項目一期工程，提供全釩液流電池儲能系統(tǒng)設(shè)備。
攀鋼集團釩鈦資源股份有限公司
攀鋼集團釩鈦資源股份有限公司成立于1993年3月27日，由攀鋼集團旗下之攀鋼集團板材股份有限公司發(fā)展而來，攀鋼集團有限公司是公司控股股東，鞍鋼集團公司為公司實際控制人。2016年，公司轉(zhuǎn)型為主營釩鈦產(chǎn)品生產(chǎn)、銷售和技術(shù)開發(fā)的上市公司。擁有五氧化二釩、三氧化二釩、中釩鐵、高釩鐵、釩氮合金和鈦精礦、鈦白粉、高鈦渣等系列產(chǎn)品，是世界最大的釩制品生產(chǎn)商，是我國最大的鈦原料生產(chǎn)基地、重要的鈦白粉生產(chǎn)商。6月27日，攀鋼釩鈦與北京普能代表雙方在成都簽訂戰(zhàn)略合作框架協(xié)議，根據(jù)協(xié)議，雙方在釩電解液購銷、合資生產(chǎn)、技術(shù)協(xié)作、資本合作及釩液流電池的市場和營銷等方面，達成戰(zhàn)略合作意向。
樂山創(chuàng)新儲能技術(shù)研究院有限公司
樂山創(chuàng)新儲能技術(shù)研究院由樂山晟嘉電氣股份有限公司設(shè)立，與中科院大連化物所有簽署合作協(xié)議，國際著名燃料電池和液流電池專家張華民任“名譽院長”。研究院根據(jù)儲能行業(yè)發(fā)展的戰(zhàn)略需求主要從事前沿及共性儲能技術(shù)、儲能裝備及關(guān)鍵材料的研究、生產(chǎn)和銷售，全面接軌市場化機制，力爭成為國內(nèi)、國際知名的新型研發(fā)機構(gòu)。已經(jīng)成功開發(fā)了20千瓦時的電池單堆，并應(yīng)用在四川省最大的全釩液流電池儲能示范工程。該產(chǎn)品采用了全球首創(chuàng)的“電堆焊接密封技術(shù)”，從根本上解決了傳統(tǒng)的膠圈密封技術(shù)的漏液問題，大大提高電池使用壽命、安全性和環(huán)境友好，并同時實現(xiàn)電池高效率循環(huán)。
山西金能世紀(jì)科技有限公司
山西金能世紀(jì)科技有限公司 (Golden Energy Century Ltd) 于2013年4月6日創(chuàng)立，前身是世界著名的全氟離子膜、燃料電池、釩電池(全釩液流電池)專家鄭重德教授的私人實驗室——鄭重發(fā)明室。山西金能世紀(jì)科技有限公司是一家科技研發(fā)生產(chǎn)新能源儲能電池全釩液流電池(以下簡稱釩電池)的新能源公司，公司在進入朔州以來，以它獨有的經(jīng)營模式和優(yōu)秀的科技人員組合研發(fā)出了高安全性、長壽命、低成本、無污染的全釩液流電池。從產(chǎn)品的問世到進軍全國得到了同行的贊同。公司董事會高瞻遠矚，戰(zhàn)略目光放到世界各地，種下梧桐樹引的鳳凰來，多年來與亞洲、歐洲、大洋洲、美洲四大洲的數(shù)十個國家都已成功簽署了戰(zhàn)略合作協(xié)議簽署。8月31日，山西金能世紀(jì)與荷蘭Enova公司簽署20MW全釩液流電池戰(zhàn)略合作協(xié)議，未來5年將會至少有接近3億元的訂單，雙方將共同開發(fā)釩電池在歐洲的儲能市場。
大力電工襄陽股份有限公司
大力電工襄陽股份有限公司成立于2002年，經(jīng)營范圍包括電機軟起動、電氣成套設(shè)備、電力電子設(shè)備、環(huán)保設(shè)備、電池儲能系統(tǒng)的研發(fā)、設(shè)計、生產(chǎn)、銷售及服務(wù);合同能源管理服務(wù)等，在中高端市場競爭于ABB、西門子等國際知名品牌，與清華大學(xué)、武漢大學(xué)、華中科技大學(xué)等科研機構(gòu)建立了緊密的合作關(guān)系。湖北省能源局發(fā)布能源科技裝備企業(yè)和產(chǎn)品名錄包含其產(chǎn)品“全釩液流電池及儲能電站系統(tǒng)”。7月31日，華中最大的互聯(lián)網(wǎng)數(shù)據(jù)中心——中國移動襄陽云計算中心有關(guān)人員應(yīng)邀到襄陽大力電工生產(chǎn)制造基地參觀新型儲能電源——全釩液流電池，雙方進行了深入交流和技術(shù)研討，雙方表示，將投入更多的資源，加緊完成相關(guān)的科學(xué)論證，盡快實現(xiàn)全釩液流電池在數(shù)據(jù)中心節(jié)能減排領(lǐng)域應(yīng)用。
本文北極星儲能網(wǎng)參考長江日報、新能源汽車報、北京普能等資料整理
