中國儲能網(wǎng)訊：電池儲能技術(shù)使人類能夠?qū)㈦娔芟窦Z食一樣儲存起來并在生產(chǎn)、生活中隨取隨用。構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)，離不開先進(jìn)儲能技術(shù)的支撐。由中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所等開發(fā)的新一代全釩液流電池儲能技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用項(xiàng)目，在科學(xué)技術(shù)和產(chǎn)業(yè)化領(lǐng)域取得重大突破，實(shí)現(xiàn)了對發(fā)達(dá)國家的技術(shù)輸出。該項(xiàng)目由此榮獲2022年度中國石油(5.280, 0.05, 0.96%)和化學(xué)工業(yè)聯(lián)合會科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)技術(shù)發(fā)明一等獎(jiǎng)。
能源需求呼喚技術(shù)突破
據(jù)中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所副所長李先鋒介紹，目前電池儲能主要包括鋰離子電池、液流電池、鈉離子電池、鉛酸電池等。“各種電池均有優(yōu)缺點(diǎn)，適合不同的應(yīng)用場景。”李先鋒說，其中全釩液流電池可實(shí)現(xiàn)長時(shí)儲能、大規(guī)模儲能，具有壽命長(15~20年)、安全性好、環(huán)境友好、響應(yīng)速度快等優(yōu)點(diǎn)。
據(jù)了解，全釩液流電池在許多領(lǐng)域有著良好的應(yīng)用前景。全釩液流電池由于自身的獨(dú)特結(jié)構(gòu)，充電接受能力強(qiáng)，適應(yīng)快速大電流充電及大電流深度放電，比功率大，比能量高，從而實(shí)現(xiàn)“瞬間充電”，可作為電動(dòng)汽車電源使用。在電網(wǎng)調(diào)峰領(lǐng)域，釩電池儲能電站不受地理?xiàng)l件限制，選址自由，占地少，維護(hù)成本低。在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電領(lǐng)域，全釩液流電池具有壽命長、效率高等優(yōu)勢，可有效構(gòu)建動(dòng)態(tài)能源儲存系統(tǒng)。在海島或偏遠(yuǎn)地區(qū)，使用全釩液流電池并配以太陽能(7.110, 0.01, 0.14%)、風(fēng)能等發(fā)電裝置，即可實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定電力供應(yīng)，而無需建設(shè)造價(jià)高昂的常規(guī)電站或架設(shè)輸電線路。全釩液流電池還可為郵電通訊、鐵路發(fā)送信號、無線電傳播站等提供供電系統(tǒng)。
“然而，傳統(tǒng)全釩液流電池能量密度較低、成本相對較高、可靠性有待進(jìn)一步提高?！崩钕蠕h表示，實(shí)現(xiàn)新一代全釩液流電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化，成為當(dāng)前能源領(lǐng)域的重大課題。
創(chuàng)新開發(fā)實(shí)現(xiàn)成果落地
中科院大連化物所項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)向全釩液電池儲能技術(shù)發(fā)起了“沖鋒”。項(xiàng)目開發(fā)之初，一系列技術(shù)難題橫亙眼前：離子傳導(dǎo)膜的傳輸機(jī)理、電極材料的催化機(jī)制、電解液的高低溫穩(wěn)定性機(jī)理;適用于高功率密度電堆的高離子傳導(dǎo)性多孔離子傳導(dǎo)膜、寬溫區(qū)電解液、高導(dǎo)電性雙極板等關(guān)鍵材料設(shè)計(jì)制備技術(shù);還有與上述關(guān)鍵材料相適配的電堆和系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成和智能控制技術(shù)……
項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)堅(jiān)持“產(chǎn)、學(xué)、研、用”相結(jié)合的創(chuàng)新開發(fā)機(jī)制，對全釩液流電池關(guān)鍵材料、核心部件電堆及系統(tǒng)集成等方面開展技術(shù)攻關(guān)，取得了一系列技術(shù)發(fā)明和創(chuàng)新成果，解決了新一代全釩液流電池儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化過程中存在的多個(gè)關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題，成功開發(fā)出新一代全釩液流電池關(guān)鍵核心技術(shù)。
據(jù)李先鋒介紹，新一代全釩液流電池采用自主研發(fā)的可焊接多孔離子傳導(dǎo)膜、可焊接雙極板，并由其集成可焊接電堆。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)打破了傳統(tǒng)電堆的裝配模式，大幅提高了電堆的可靠性及裝配自動(dòng)化程度。與傳統(tǒng)技術(shù)相比，新一代全釩液流電池電堆成本大幅度降低，可靠性大幅度提高。相關(guān)技術(shù)成果達(dá)到國內(nèi)領(lǐng)先、國際先進(jìn)水平。
技術(shù)推廣結(jié)出產(chǎn)業(yè)碩果
實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化推廣的技術(shù)才有生命力。在技術(shù)取得突破的同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)在積極推動(dòng)成果產(chǎn)業(yè)化，成功與國內(nèi)開封時(shí)代新能源科技有限公司簽署非排他技術(shù)許可，投資30億元完成第一期300兆瓦時(shí)/年生產(chǎn)線建設(shè)，并集成出首套兆瓦級新一代全釩液流電池儲能系統(tǒng)。項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)還與比利時(shí)科爾德集團(tuán)控股EcoSourcen公司簽訂了用戶側(cè)液流電池技術(shù)許可協(xié)議，在歐洲推廣應(yīng)用，首次實(shí)現(xiàn)新一代液流電池技術(shù)向發(fā)達(dá)國家輸出。中國液流電池技術(shù)，正為世界“充電”。
近5年來，依托他們的技術(shù)，國內(nèi)外實(shí)施了包括全球最大100兆瓦時(shí)/400兆瓦時(shí)全釩液流電池儲能調(diào)峰電站在內(nèi)的20余項(xiàng)商業(yè)化應(yīng)用示范項(xiàng)目，累計(jì)裝機(jī)容量超過550兆瓦時(shí)，新增銷售額超34億元，取得了顯著的經(jīng)濟(jì)社會效益，推動(dòng)了液流電池產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。
“這些技術(shù)成果的落地，帶動(dòng)了儲能產(chǎn)業(yè)上下游行業(yè)發(fā)展，形成了良好的儲能集群效應(yīng)。”李先鋒說。
2015年至今，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)共申報(bào)國家發(fā)明專利300余件，授權(quán)120余件，技術(shù)覆蓋液流電池關(guān)鍵材料、核心部件和系統(tǒng)等各方面，形成了完善的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。同時(shí)，項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)牽頭制訂并發(fā)布了首項(xiàng)液流電池國際標(biāo)準(zhǔn)，先后制訂液流電池標(biāo)準(zhǔn)22項(xiàng)。近5年來，他們牽頭制訂首批液流電池國際標(biāo)準(zhǔn)1項(xiàng)、國家標(biāo)準(zhǔn)3項(xiàng)、行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)13項(xiàng)，提高了中國在液流電池技術(shù)領(lǐng)域的國際話語權(quán)和影響力，并為國內(nèi)外液流電池產(chǎn)業(yè)化起到了引導(dǎo)規(guī)范作用。
從2000年做出第一塊單電池至今，大連化物所全釩液流電池儲能技術(shù)已走過23年發(fā)展之路。在項(xiàng)目團(tuán)隊(duì)的努力下，懷著用中國液流電池技術(shù)為全世界“充電”的夢想，這條路正越走越寬。
