中國儲能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲能大會”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會。
大連化學(xué)物理研究所研究員張華民在儲能電站專場，發(fā)表了題為“全釩液流電池技術(shù)及產(chǎn)業(yè)化”的精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
張華民：尊敬的各位同行、各位領(lǐng)導(dǎo)，大家上午好，我是來自中科院大連化物所的張華民，同時也是大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司的副總經(jīng)理，兼首席科學(xué)家。今天跟大家分享一下液流電池技術(shù)及儲能應(yīng)用。
我在儲能領(lǐng)域算是一個老兵，我從2000年開始就做儲能，當(dāng)時我回國，給我的任務(wù)是奧運(yùn)會把中國的燃料電池車隊做出來，同時我就開始做儲能。很高興最近幾年國家開始重視儲能工作，特別是對液流電池儲能技術(shù)也給予了高度的重視，包括中國制造2025提出要做10兆瓦的液流電池儲能系統(tǒng)繼承。能源局2017年1月份指出要做100兆瓦時的全釩液流電池等等工作。
儲能電池的技術(shù)非常多，我這個圖涵蓋了基本上所有的儲能技術(shù)，越往上它的規(guī)模越大，越往下它的時間越長，我所關(guān)注的是液流電池儲能技術(shù)，特別是在液流電池當(dāng)中的重點鉛酸液流電池。
一個科學(xué)家要做研究就要申請科研經(jīng)費(fèi)，我到中科院申請經(jīng)費(fèi)的時候，有時候項目經(jīng)費(fèi)比較大，或者報獎的時候要參加院長辦公會議，副院長、院長是中科院100多個研究所里面出來的，有的副院長提問說，張華民你做液流電池儲能，到底用哪種技術(shù)做儲能最好？因為中科院100多個研究所各種技術(shù)都在做。我說，這個問題我不敢回答，我說我這個好，你說我是老張頭賣瓜，自賣自夸，如果我說別的不好，我肯定會得罪別人。我說大規(guī)模儲能技術(shù)要滿足幾個條件，一是安全性好，對規(guī)模儲能技術(shù)而言，由于系統(tǒng)功率和容量大，安全事故造成的危害和損失大，因此規(guī)模儲能技術(shù)的首要要求是安全可靠，解決安全性可靠性是重中之重。第二是生命周期的性價比要高，第三是生命周期的環(huán)境負(fù)荷要低。有人說全釩液流電池價格昂貴，我說你不太懂，從生命周期來講是不是昂貴并不一定。另外就是電池報廢以后怎么處理，這是非常重要的。我昨天從我住的酒店到這里來的時候，坐了一個電動汽車，司機(jī)說將來我們是把災(zāi)難留給了后代，這些電池將來越來越多，以后怎么辦？我說你想問題想的真深，要都像你這么想問題就好了。
到底在儲能當(dāng)中哪種技術(shù)可能發(fā)揮的作用比較大？我自己不好判斷。這是Navigant在2015年的一個研究報告當(dāng)中的一幅圖，它介紹了幾種電池的成本情況，我對他們這個研究還是比較認(rèn)可的，由于國家在電動車的電池方面的投入比較大，所以電池的成本下降比較快，在近幾年鋰電池是占有主導(dǎo)地位的，再就是夜流電池和鉛碳電池，再就是P to G的電池類型。
全釩液流電池由于它自身的特點，它有一些優(yōu)勢，它的優(yōu)勢有這么幾個，一是功率和容量可獨立設(shè)計，尤其適合大規(guī)模儲能，特別是百千瓦到百兆瓦的儲能另外是輸出功率大，能量效率高、充放電性能好、循環(huán)壽命長，它的啟動和響應(yīng)速度快，它的電解液是流動的，沒有固定擴(kuò)散的速度，所以在所有電池當(dāng)中它的響應(yīng)速度是最快的，快和慢取決于PCS的速度，不取決于電池的速度。它的電解液可以半永久性使用，它就是在稀硫酸的水溶液中價態(tài)發(fā)生變化，它是無機(jī)物，不會發(fā)生像化學(xué)降解的反應(yīng)，因此電解液可以半永久使用，電解液的成本將來要超過電池系統(tǒng)的成本，也就是電解液的成本占到50%以上，它可以循環(huán)使用的話，殘值非常大，應(yīng)該講性價比是比較高的?，F(xiàn)在講大規(guī)模儲能，幾兆瓦到百兆瓦的儲能，報廢以后怎么辦？我們的材料基本上是薄、電極、雙極板，這些材料報廢以后都可以循環(huán)利用的，安全性比較好，使用壽命長。但是有一個缺點是解決不了的，就像我這樣，長得太胖，內(nèi)容不多，但是占的體積比較大。它的溶解度受限制，所以比能量比較低，它只適合于做儲能電站。
全釩液流電池的發(fā)展比較短，上世紀(jì)70年代美國的專家提出，80年代澳大利亞的Maria首先做出來，2009年美國能源部要做儲能規(guī)劃，就請了我和澳大利亞的Maria給他們介紹，到后來一些公司都逐步退出這個領(lǐng)域的研究，但是我們依然在堅持，也很高興兩任總書記都到過我們公司視察過。
目前為止我們已經(jīng)申報發(fā)明專利300多件，國際專利50多件，授權(quán)專利200多件，我們形成了從材料到部件，到系統(tǒng)集成的一個完整自主知識產(chǎn)權(quán)體系。
電解液是釩解水溶液，電池報廢以后怎么用？因為它的性能衰減是微量的副反應(yīng)，我們通過在線或者離線可以很簡單的恢復(fù)，這是釩液流電池最大的特點。其它的電池報廢以后怎么辦？昨天楊院士的報告也講過，必須得考慮這個問題。
再就是電極，它主要是炭氈或者石墨氈，或者是碳紙，報廢以后燒掉，比燒媒還干凈，因為只有碳，沒有其它的東西。
還有一個是雙極板。為什么住友電工做不下去？因為它的材料成本太貴，它用的材料很貴，我們開發(fā)出一種高導(dǎo)電性、高韌性的復(fù)合雙極板，加上樹脂壓出來，買一張石墨雙極板要3000多塊錢，而我們這個板的成本只有50多塊錢，所以我們把成本降低了很多。昨天有一個老師問我，為什么外國的液流電池那么貴，你們的便宜呢？我告訴他，我們的材料都是自己做出來的。報廢了以后，雙極板就是碳和樹脂，燒掉以后就是二氧化碳和水，和燒煤差不多。
還有一張離子交換膜，Nafion膜確實很貴，我們拿100塊錢買100塊錢大小的一張膜都買不到，所以我們在做的時候必須開發(fā)膜，否則就不能做。我們想開展非氟膜，在1982年的時候開始做，到現(xiàn)在一直做不出來。后來我就做一個多孔的膜，因為氫和釩的大小不一樣，我們提出一個離子篩分傳導(dǎo)的概念，做成了這張膜，它的性能要比Nafion膜低很多，成本大概是它的1/8左右。這種膜報廢以后，傳統(tǒng)的膜有氟，對骨骼、牙齒都會有損傷。我這張膜只含有碳和氫，報廢以后燒掉只會產(chǎn)生二氧化碳和水。這是我所有的電池材料報廢的處理方法。
在電堆結(jié)構(gòu)設(shè)計上我們也做了很多的工作，不斷地提高電池的性能。
這是第一代的22千瓦的工業(yè)化的產(chǎn)品，第二代的是32千瓦的電堆，它比22千瓦的要小得多。
它的天花板在哪兒？第一代的工作電流密度是80毫安每平方厘米，第二代是120毫安每平方厘米。我們要保持電堆的能量效率大于80%，在實驗室里面的小樣可以做到300毫安每平方厘米，也就是說我還有很大的下降空間，將來的成本應(yīng)該比鋰電池還要便宜。
下面再講一下產(chǎn)業(yè)化的情況。我要做產(chǎn)業(yè)化，要跟融科合作的時候，我用了6年的時間做了實驗室里面一個2000瓦的系統(tǒng)，做了的12000次的循環(huán)，最后測的能量衰減了5%。從2000年研發(fā)一直做到現(xiàn)在，到目前為止我們也有一些國際合作伙伴，我們也進(jìn)行了產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合，做了30多個項目。第一個項目就做在我家里，現(xiàn)在還在運(yùn)行，是2009年做的，是世界上第一個不依賴于化石能源的住宅。
這是世界上運(yùn)行時間最長、規(guī)模最大的全釩液流電池系統(tǒng)，5兆瓦/10兆瓦時的系統(tǒng)，它到目前為止已經(jīng)運(yùn)行了5年半。我跟以色列也有合作，以色列代表團(tuán)去看這個項目的時候就跟我說，這是你第一個5兆瓦的系統(tǒng)嗎？我說是的。他說看到這個項目怎么運(yùn)行了三年多還跟新的一樣？我說這個電池的壽命比較長。
我們在德國、意大利、美國都有很多合作項目，在美國我們也被美國環(huán)保署評為2017年度美國綠色挑戰(zhàn)獎。
這些技術(shù)也獲得了國家的一些獎勵，包括2016年度中國原創(chuàng)技術(shù)大獎，獲得“全釩液流電池儲能技術(shù)全球領(lǐng)先者和相關(guān)國家標(biāo)準(zhǔn)的制定者”稱號。今年3月9日英國皇家化學(xué)會上發(fā)表了一篇介紹我們工作情況的文章，他講到我們是全球唯一具備全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)的企業(yè)。
我們現(xiàn)在正在做的是國家200兆瓦/800兆瓦時的示范項目，為了這個項目我們設(shè)計了生產(chǎn)線和組裝線，這個工廠用的電都是自己的電，每年還能賣電幾百萬，屋頂都是太陽能電站，有儲能電池。
今年3月7日能源局引發(fā)了2018年能源工作指導(dǎo)意見，在這個指導(dǎo)意見當(dāng)中，在儲能方面有5項能源局要做的項目，其中3項是大連融科儲能要做的，大概是500多兆瓦時。
謝謝各位。
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
