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)應急等供電服務。
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用前景
為滿足不同應用領(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(即價態(tài)的可逆變化)實現(xiàn)電能和化學能的相互轉(zhuǎn)化。充電時，正極發(fā)生氧化反應、活性物質(zhì)價態(tài)升高;負極發(fā)生還原反應、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。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，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)化應用最多的液流電池儲能技術(shù)。普能世紀預測到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)、風功率預測系統(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的我國首個大型化學儲能國家示范項目，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“棄風棄光”，為風電等新能源的大規(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。
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，并考慮適當加入全釩液流電池儲能技術(shù)以輔助，預計2019年迎峰度夏前建設(shè)完成。
3全釩液流電池代表企業(yè)
北京普能世紀科技有限公司
北京普能世紀科技有限公司創(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。總裁黃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年由中國科學院大連化學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”。公司承擔了多項國家973、863重大技術(shù)攻關(guān)項目，是國際電池標準制定牽頭單位。
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)?；a(chǎn)提供了完備、準確的數(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;電解液生產(chǎn)、銷售、租賃及進出口業(yè)務;儲能電池系統(tǒng)設(shè)計、開發(fā)與應用;儲能技術(shù)咨詢與技術(shù)服務、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3781.7萬元中標河北東梁風電場豐寧森吉圖全釩液流電池風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)。
山西金能世紀科技有限公司
山西金能世紀科技有限公司 (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;合同能源管理服務等，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、武漢大學、華中科技大學等科研機構(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
