 |
|
|
液流電池是一種大型儲能裝置，其基本工作原理為電池的正負極或某一極活性物質(zhì)為液態(tài)流體氧化還原電對。有不少專家都看好液流電池，認為液流電池未來將朝著規(guī)模化方向發(fā)展。另外，液流電池是一種適合風(fēng)能、太陽能等新能源發(fā)電的儲能技術(shù)。如何將這一技術(shù)真正廣泛應(yīng)用到能源各個領(lǐng)域，這是目前亟待突破的問題。目前來看，液流電池存在造價高、體積大等難題，這成為研究人員的主要攻關(guān)方向。
近日，美國一家名為普里莫斯電力公司（Primus Power）的公司獲得了1100萬美元的風(fēng)投資金用于制造第一款新型的液流電池，該款液流電池具有造價低、應(yīng)用廣等特點。普里莫斯公司首席執(zhí)行官湯姆·斯泰品表示：“這種液流電池可以用穩(wěn)定電網(wǎng)、降低發(fā)電成本。此外，它還能幫助公用事業(yè)公司更好地整合間歇性的可再生能源電力，比如風(fēng)能和太陽能等。”
體積小助力市場拓展
液流電池造價高、體積大，這一直是制約其規(guī)?；l(fā)展的主要原因。目前，普里莫斯電力公司正試圖解決這些問題。根據(jù)傳統(tǒng)設(shè)計模式，液流電池需要將電解質(zhì)和儲能材料混合并儲存在巨大的容器中，有的容器會達到10米高、20米寬，然后再將這些液流泵入電流裝置。理論上而言，該技術(shù)可能是最便宜的電網(wǎng)儲能方式，因為其原材料廉價又豐富。但實際上，液流電池造價昂貴，部分原因是它體積大，必須根據(jù)場地定制。普里莫斯公司希望在此方面有所突破，通過采用新設(shè)計來實現(xiàn)液體電池的大規(guī)模生產(chǎn)。
目前來看，市場對液流電池的需求一直在增加，因為公用事業(yè)公司預(yù)計電力需求的增長可能會使電網(wǎng)超負荷。此外，美國許多州，尤其是加利福尼亞州，要求使用大量的可再生能源，但由于可再生能源發(fā)電有間歇性，因此公用事業(yè)公司要想維持電力供需供求平衡、防止停電存在實際困難。
普里莫斯公司首席執(zhí)行官湯姆·斯泰品表示：“普里莫斯電力公司正積極研發(fā)取代大型儲存容器的設(shè)備，目前計劃采用的電池尺寸如熱水箱大小。這種方法雖然終結(jié)了基于大型儲存容器的低成本研發(fā)，但它贏得了更多機會，因為這一改變可以讓工廠大規(guī)模生產(chǎn)液流電池。”
此外，普里莫斯公司公也在利用新的鋅儲能材料，這一設(shè)計可將電池輸出功率提高4至5倍。湯姆·斯泰品表示：“這些變化會使電池體積更小、造價也將更便宜，同時耗材也將更少。此外，它能更好地安裝在公用事業(yè)機構(gòu)的現(xiàn)有電力設(shè)備中，如變電站等。這一電池系統(tǒng)可存放在船運集裝箱內(nèi)，便于運送。”據(jù)悉，對于公共事業(yè)公司來說，這一電池系統(tǒng)將為他們帶來好處，因為如果公用事業(yè)公司正等待新電源線的安裝，又需要臨時電力，電池系統(tǒng)將幫上大忙。其他一些公司目前也致力于電池模塊化設(shè)計，但主要集中在較大組件，每個組件可以提供1兆瓦或更多電力。
低價格更具吸引力
美國電力科學(xué)研究院能源存儲高級項目經(jīng)理哈萊西·卡馬斯表示：“液流電池原材料比較廉價，如基于水的電解質(zhì)，且儲能設(shè)備的制造材料也很常見，如鐵和鋅，因此，一旦批量生產(chǎn)，液流電池成本可能降下來。”美國電力科學(xué)研究院是一家非營利性研究機構(gòu)，得到電力行業(yè)的廣泛支持。目前為止，液流電池示范項目的高成本價已影響了該項目的進一步投資。
這種電池造價高，制約了其普遍使用。幾乎在所有情況下，相比這種新電池，安裝新高壓輸電線或使用天然氣發(fā)電廠以彌補功率輸出的變化都比之便宜，這種變化來自太陽能和風(fēng)電場。雖然普里莫斯電力公司的技術(shù)仍然過于昂貴，難以解決電網(wǎng)能源儲存的所有問題，但是，其用途廣泛。
普里莫斯電力公司近日聯(lián)合了其他20家公司，旨在生產(chǎn)更便宜的液流電池。它的目標是每千瓦時的儲能造價達到500美元。卡馬斯說：“雖然其他公司從未透露過液流電池的制造成本，但是絕大部分都超過每千瓦時2000美元。這將遠低于迄今的制作成本。”卡馬斯說：“如果能達到每千瓦時500美元的造價，液流電池成本下降，可廣泛用于電網(wǎng)。此外，這還可以實現(xiàn)更多應(yīng)用，比如推遲電源線建設(shè)。”液流電池這一價格比現(xiàn)有鋰離子電池便宜不少，后者成本約每千瓦時1000美元。卡馬斯表示，即使達到每千瓦時500美元的造價，液流電池價格依舊昂貴，難以滿足美國能源部的目標，因為美國能源部要求能源存儲系統(tǒng)成本要低于每千瓦時100美元。
新技術(shù)仍在積極發(fā)展
目前，其他許多存儲技術(shù)正在試驗開發(fā)階段，以實現(xiàn)美國能源部的低造價。一種“半固態(tài)”液流電池技術(shù)正在開發(fā)，開發(fā)者是一家名為24M的新創(chuàng)公司，這種液流電池在電解質(zhì)中使用高濃度的儲能材料，這就意味著其儲能總量將是常規(guī)液流電池的9倍。另外，液態(tài)金屬電池公司（Liquid Metal Battery）正在商業(yè)化一種電池，其電極和電解質(zhì)由熔融金屬和鹽組成。
卡馬斯表示：“如果液流電池供電成本可降至每千瓦時100美元，它們將更有市場，對于公用事業(yè)公司而言，他們可能會更加積極地考慮可再生能源發(fā)電，因為新能源發(fā)電的間歇性問題能有效解決 。”
據(jù)悉，普里莫斯電力公司最近獲得了一項來自來自美國能源部能源高級研究計劃局的資助，用于開發(fā)低成本電池，相比目前該公司正在擴大規(guī)模的液流電池，這將是一種不同的設(shè)計。這些電池都可以通過快速充電并向電網(wǎng)輸電滿足電力高峰的供求，從而避免停電并減少對新高壓輸電線的需求。
