中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：液流電池是一種大型儲(chǔ)能裝置，其基本工作原理為電池的正負(fù)極或某一極活性物質(zhì)為液態(tài)流體氧化還原電對(duì)。有不少專家都看好液流電池，認(rèn)為液流電池未來將朝著規(guī)?；较虬l(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(chǔ)能技術(shù)。如何將這一技術(shù)真正廣泛應(yīng)用到能源各個(gè)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(jià)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(guó)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(jià)低、應(yīng)用廣等特點(diǎn)。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(chǎng)拓展
液流電池造價(jià)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(jì)模式，液流電池需要將電解質(zhì)和儲(chǔ)能材料混合并儲(chǔ)存在巨大的容器中，有的容器會(huì)達(dá)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(chǔ)能方式，因?yàn)槠湓牧狭畠r(jià)又豐富。但實(shí)際上，液流電池造價(jià)昂貴，部分原因是它體積大，必須根據(jù)場(chǎng)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(jì)來實(shí)現(xiàn)液體電池的大規(guī)模生產(chǎn)。
目前來看，市場(chǎng)對(duì)液流電池的需求一直在增加，因?yàn)楣檬聵I(yè)公司預(yù)計(jì)電力需求的增長(zhǎng)可能會(huì)使電網(wǎng)超負(fù)荷。此外，美國(guó)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(shí)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(chǔ)存容器的設(shè)備，目前計(jì)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(chǔ)存容器的低成本研發(fā)，但它贏得了更多機(jī)會(huì)，因?yàn)檫@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(chǔ)能材料，這一設(shè)計(jì)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(huì)使電池體積更小、造價(jià)也將更便宜，同時(shí)耗材也將更少。此外，它能更好地安裝在公用事業(yè)機(jī)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(yùn)集裝箱內(nèi)，便于運(yùn)送?！睋?jù)悉，對(duì)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?yàn)槿绻檬聵I(yè)公司正等待新電源線的安裝，又需要臨時(shí)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(jì)，但主要集中在較大組件，每個(gè)組件可以提供1兆瓦或更多電力。
低價(jià)格更具吸引力
美國(guó)電力科學(xué)研究院能源存儲(chǔ)高級(jí)項(xiàng)目經(jīng)理哈萊西·卡馬斯表示：“液流電池原材料比較廉價(jià)，如基于水的電解質(zhì)，且儲(chǔ)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?！泵绹?guó)電力科學(xué)研究院是一家非營(yíng)利性研究機(jī)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(xiàng)目的高成本價(jià)已影響了該項(xiàng)目的進(jìn)一步投資。
這種電池造價(jià)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(bǔ)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(chǎng)。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(chǔ)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(biāo)是每千瓦時(shí)的儲(chǔ)能造價(jià)達(dá)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(shí)2000美元。這將遠(yuǎn)低于迄今的制作成本。”卡馬斯說：“如果能達(dá)到每千瓦時(shí)500美元的造價(jià)，液流電池成本下降，可廣泛用于電網(wǎng)。此外，這還可以實(shí)現(xiàn)更多應(yīng)用，比如推遲電源線建設(shè)?！币毫麟姵剡@一價(jià)格比現(xiàn)有鋰離子電池便宜不少，后者成本約每千瓦時(shí)1000美元?？R斯表示，即使達(dá)到每千瓦時(shí)500美元的造價(jià)，液流電池價(jià)格依舊昂貴，難以滿足美國(guó)能源部的目標(biāo)，因?yàn)槊绹?guó)能源部要求能源存儲(chǔ)系統(tǒng)成本要低于每千瓦時(shí)100美元。
新技術(shù)仍在積極發(fā)展
目前，其他許多存儲(chǔ)技術(shù)正在試驗(yàn)開發(fā)階段，以實(shí)現(xiàn)美國(guó)能源部的低造價(jià)。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(chǔ)能材料，這就意味著其儲(chǔ)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(shí)100美元，它們將更有市場(chǎng)，對(duì)于公用事業(yè)公司而言，他們可能會(huì)更加積極地考慮可再生能源發(fā)電，因?yàn)樾履茉窗l(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(xiàng)來自來自美國(guó)能源部能源高級(jí)研究計(jì)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(kuò)大規(guī)模的液流電池，這將是一種不同的設(shè)計(jì)。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(duì)新高壓輸電線的需求。
