18年12月19日，湖北首個(gè)百兆瓦級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電站落戶武漢臨空港經(jīng)濟(jì)技術(shù)開發(fā)區(qū)(東西湖區(qū))。此次簽約的項(xiàng)目是武漢市首個(gè)百兆瓦級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電站，將作為備用電源協(xié)助電網(wǎng)進(jìn)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(xiàng)目總投資60億元，項(xiàng)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(chǔ)能電站項(xiàng)目，二期將建設(shè)100MW儲(chǔ)能設(shè)備集成項(xiàng)目和儲(chǔ)能研究院。項(xiàng)目全面建成投產(chǎn)后，預(yù)計(jì)年銷售額達(dá)30億元人民幣。百兆瓦級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電站每次充電4小時(shí)，即儲(chǔ)蓄40萬度的電能容量，一年可儲(chǔ)蓄/釋放1460萬電能，可以為電網(wǎng)安全提供堅(jiān)強(qiáng)保障。

1全釩液流電池特點(diǎn)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(chǔ)能技術(shù)，摸索出了各種儲(chǔ)能技術(shù)及其適用范圍，這些儲(chǔ)能技術(shù)具有各自的特點(diǎn)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(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的功率和可逆存儲(chǔ)容量有較高的要求。抽水儲(chǔ)能技術(shù)、液流電池技術(shù)、鋰離子電池技術(shù)、超級(jí)鉛酸電池技術(shù)等在大規(guī)模儲(chǔ)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(NASALewisResearchCenter,Cleveland,UnitedStates)于1974年提出的，該類電池通過正、負(fù)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(jià)態(tài)的可逆變化)實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。充電時(shí)，正極發(fā)生氧化反應(yīng)、活性物質(zhì)價(jià)態(tài)升高;負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)、活性物質(zhì)價(jià)態(tài)降低;放電過程與之相反。液流電池的正極和負(fù)極電解質(zhì)溶液儲(chǔ)存于外部的儲(chǔ)罐中，通過泵和管路輸送到電池內(nèi)部進(jìn)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(jià)態(tài)的釩離子作為活性物質(zhì)，通過釩離子價(jià)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能相互轉(zhuǎn)變。

與其他大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)相比，全釩液流電池技術(shù)具有眾多優(yōu)勢(shì)。

主要優(yōu)勢(shì)特點(diǎn)

第一，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行安全可靠，可循環(huán)利用，生命周期內(nèi)環(huán)境負(fù)荷小、環(huán)境友好。全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率和儲(chǔ)能容量相互獨(dú)立，設(shè)計(jì)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(chǔ)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(chǔ)能容量在數(shù)百千瓦時(shí)至數(shù)百兆瓦時(shí)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(jià)態(tài)的變化，實(shí)現(xiàn)電能的存儲(chǔ)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(dòng)，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(jià)比高。

第四，全釩液流電池中正負(fù)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(chǔ)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(shí)，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(fù)荷較小、環(huán)境非常友好。

第五，價(jià)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(jì)制造技術(shù)的不斷進(jìn)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(guó)家的投入很低，對(duì)于1MW/5MW規(guī)模的全釩液流電池儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，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(gè)單電池按壓濾機(jī)方式疊合而成。全釩液流電池單個(gè)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(chǔ)能系統(tǒng)通常是由多個(gè)單元儲(chǔ)能系統(tǒng)模塊組成，單元儲(chǔ)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(chǔ)能系統(tǒng)模塊額定輸出功率大，便于全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的集成和規(guī)模放大。

第七，具有較強(qiáng)的過載能力和深放電能力。全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)，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(kuò)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(chǔ)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(chǔ)能電站。

產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用看好

大規(guī)模電池儲(chǔ)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(jià)比高;經(jīng)濟(jì)性好;生命周期的環(huán)境負(fù)荷低，環(huán)境友好等。相比之下，在眾多的儲(chǔ)能技術(shù)中,液流電池儲(chǔ)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(diǎn)，成為大規(guī)模高效儲(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)是產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用最多的液流電池儲(chǔ)能技術(shù)。普能世紀(jì)預(yù)測(cè)到2023年液流電池整個(gè)市場(chǎng)的話將會(huì)達(dá)到一個(gè)千億的規(guī)模。

2全釩液流電池儲(chǔ)能代表項(xiàng)目

遼寧

遼寧電網(wǎng)首座電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目——臥牛石風(fēng)電場(chǎng)5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能示范電站，于2012年5月動(dòng)工，建設(shè)在風(fēng)電場(chǎng)升壓站內(nèi)，按10%比例配備儲(chǔ)能系統(tǒng)，由5組1000千瓦全釩液流儲(chǔ)能子系統(tǒng)組成，包括儲(chǔ)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(cè)系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、電網(wǎng)自動(dòng)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(jì)，單個(gè)電堆額定輸出功率為22千瓦，提高了項(xiàng)目建設(shè)效率，確保了儲(chǔ)能設(shè)備的利用率。全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能夠減少風(fēng)力發(fā)電波動(dòng)給電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)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(chǎng)的運(yùn)行策略，存儲(chǔ)和釋放電能，與電網(wǎng)友好互動(dòng)，提升電網(wǎng)接納可再生能源的能力、整體運(yùn)行質(zhì)量和可靠性。

大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站項(xiàng)目，建設(shè)規(guī)模為200MW/800MWh，一期建設(shè)100兆瓦/400兆瓦時(shí)，待建成穩(wěn)定運(yùn)行后，再建設(shè)二期工程。大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站是國(guó)家能源局批準(zhǔn)的我國(guó)首個(gè)大型化學(xué)儲(chǔ)能國(guó)家示范項(xiàng)目，主要用于推廣電力系統(tǒng)儲(chǔ)能新技術(shù)，提高遼寧電網(wǎng)的調(diào)峰能力。該項(xiàng)目得到國(guó)家、省上級(jí)有關(guān)部門的高度重視。該電站電站項(xiàng)目于2016年4月啟動(dòng)，采用的是國(guó)內(nèi)自主研發(fā)、具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的全釩液流電池儲(chǔ)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(chǔ)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(jī)組為主，調(diào)峰能力不足。液流電池儲(chǔ)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(jì)性，促進(jìn)節(jié)能減排。同時(shí)，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(chǔ)用一體化示范項(xiàng)目一期3MW/12MWh，普能公司提供了3MW/12MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，其中首個(gè)模塊已經(jīng)成功交付、實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行，整體儲(chǔ)能系統(tǒng)建成后將幫助湖北平凡集團(tuán)園區(qū)高效利用屋頂太陽能發(fā)電，依靠該儲(chǔ)能系統(tǒng)、利用電力峰谷差價(jià)套利而迅速獲益，為企業(yè)減少電費(fèi)開支并適時(shí)為電網(wǎng)提供輔助服務(wù)等。

繼該項(xiàng)目后，湖北省襄陽市已經(jīng)規(guī)劃了更大的100MW/500MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目，積極推動(dòng)、實(shí)現(xiàn)2017年中國(guó)政府宣布的要實(shí)施多個(gè)100MW級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)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(chǔ)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(chǔ)能示范工程，項(xiàng)目規(guī)模80kW/480kWh。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(chǔ)能監(jiān)控系統(tǒng)對(duì)電池的運(yùn)轉(zhuǎn)情況進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控，及時(shí)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(chǔ)能電池在污水廠的投用，不僅有效降低了使用傳統(tǒng)儲(chǔ)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(fèi)成本。

湖南

湖南長(zhǎng)沙電池儲(chǔ)能電站項(xiàng)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(chǔ)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(chǔ)能技術(shù)為主，并考慮適當(dāng)加入全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)以輔助，預(yù)計(jì)2019年迎峰度夏前建設(shè)完成。