中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：9月8日，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所研究員，同時(shí)擔(dān)任大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司副總經(jīng)理、總工程師的張華民先生出席了由中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)舉辦的“儲(chǔ)能技術(shù)在微電網(wǎng)與分布式能源中的應(yīng)用”高層研討會(huì)，并在大會(huì)上發(fā)表了主題演講。以下為演講內(nèi)容：
本次研討會(huì)，我的發(fā)言題目是大規(guī)模液流電池儲(chǔ)能技術(shù)的現(xiàn)狀及展望，我有兩項(xiàng)工作，一個(gè)是大連化物所的研究員，再一個(gè)在大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司做副總經(jīng)理和總工程師，主要來推進(jìn)液流電池技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。
對(duì)于今天上午領(lǐng)導(dǎo)的報(bào)告內(nèi)容，我持有不同的意見。領(lǐng)導(dǎo)說不需要儲(chǔ)能，我們國(guó)家2012年公開發(fā)表的數(shù)據(jù)，全國(guó)棄風(fēng)200億千瓦時(shí)，但是棄光率達(dá)到40%。我們國(guó)家的特點(diǎn)是報(bào)喜不要憂，可能比這個(gè)數(shù)據(jù)還要大，但是領(lǐng)導(dǎo)仍說不需要儲(chǔ)能，我個(gè)人認(rèn)為這是個(gè)問題。
電網(wǎng)就是發(fā)電和用電要有一個(gè)平衡，可再生能源發(fā)展最大問題就是預(yù)測(cè)比較困難，可再生能源要實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瘧?yīng)用，我認(rèn)為不單是微電網(wǎng)分布式能源的問題，跟蹤計(jì)劃發(fā)電、微電網(wǎng)和分布式能源都需要儲(chǔ)能。我們的主要項(xiàng)目是跟蹤式計(jì)劃發(fā)電，這樣可以減少棄風(fēng)。
大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)有幾點(diǎn)要求：一是安全性；二是生命周期的性價(jià)比，包括回收環(huán)節(jié)都要加進(jìn)去；三是生命周期的環(huán)節(jié)負(fù)荷，即整個(gè)從礦山開采到制造到應(yīng)用這個(gè)環(huán)節(jié)。
大規(guī)模儲(chǔ)能有很多，我們的重點(diǎn)就是電池。這個(gè)是全球儲(chǔ)能設(shè)施裝機(jī)容量圖，大家看到全球裝機(jī)容量為125GW，其中絕大部分是抽水儲(chǔ)能，達(dá)到98.5%，其他儲(chǔ)能設(shè)施裝機(jī)容量也是2.1GW，其中電池所占比例也比較大，所以發(fā)展前景很好。
這是PIKE研究所發(fā)表的2011年到2020年的應(yīng)用投資預(yù)測(cè)，其中有鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池，還有抽水儲(chǔ)能以及壓縮空氣儲(chǔ)能，這是一個(gè)大概的趨勢(shì)。
液流電池今天上午也有人講過。另外，液流電池有很多種，現(xiàn)在在研發(fā)的就是楊裕生院士團(tuán)隊(duì)提出來的鋅鎳單液流電池，能量密度比較高。但有一個(gè)問題是該電池的工作電流密度比較低，目前成本優(yōu)越性還沒有發(fā)揮出來。
這個(gè)就是全釩電池，就是釩的變化。特點(diǎn)就是容量可以獨(dú)立設(shè)計(jì)，容量是千瓦時(shí)到百兆瓦時(shí)的規(guī)模。還有一個(gè)特點(diǎn)是循環(huán)壽命比較長(zhǎng)，電解液可以半永久的使用。所以，我認(rèn)為性價(jià)比是比較高的，而且聲明周期的材料和部件可以循環(huán)利用，像電解液，像其他的材料除了塑料和炭可以重復(fù)使用，最后就是壞在電堆和管道上，這些東西可以把它燒掉，這也是能源的一種。因此，它的回收應(yīng)該是正能量，可以產(chǎn)生經(jīng)濟(jì)效益，不需要任何成本而且會(huì)產(chǎn)生價(jià)值。[page]
使用壽命安全性比較好，可以達(dá)到15年到20年。
問題是比能量低，上午有人講是一兆瓦500平米的占地我想想也不太低，我們5兆瓦的占地是2千平，占地也不是太大。
我上個(gè)月底到德國(guó)有可再生能源發(fā)展的研討會(huì)，主要是講液流電池。2020年，德國(guó)的可再生能源要達(dá)到110GW，占整個(gè)電能裝機(jī)容量的47%。主要是風(fēng)能和太陽能占95%。
關(guān)于技術(shù)，德國(guó)人搞可再生能源的儲(chǔ)存，包括發(fā)電和儲(chǔ)電，也搞了氫氣燃燒，帶有氫氣和二氧化碳反映，生成甲烷，但是現(xiàn)在并沒有考慮成本問題，還只是一個(gè)構(gòu)思而已。
大化所從事儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展歷程：2000年是做單電池，08年做百千萬的系統(tǒng)，然后去年我們做了全球最大規(guī)模的5MW/10MWh的系統(tǒng)。
商業(yè)化挑戰(zhàn)就是最終解決成本的問題。高性能和低成本的電池材料，創(chuàng)新的電池結(jié)構(gòu)，上午有人問住友電工為什么重新開始？他也沒有回答，我認(rèn)為它也是把性能和成本降下來了。再一個(gè)是可靠的電池運(yùn)行管理策略。
我們做電解液的開發(fā)，年產(chǎn)能達(dá)到150MWh這樣的規(guī)模。
雙極板的材料，脆性較大，不適于組裝大功率電堆，所以我們開發(fā)了塑料復(fù)合材料，就像壓面條一樣生產(chǎn)。
還有一個(gè)膜的問題，國(guó)內(nèi)發(fā)改委還作為重大的攻關(guān)項(xiàng)目，非氟膜要產(chǎn)業(yè)化就要用全氟黃酸膜，現(xiàn)在要求一個(gè)千瓦在3千塊錢以下，現(xiàn)在膜的成本超過3千塊錢，所以不可能產(chǎn)業(yè)化，我們團(tuán)隊(duì)就是開發(fā)非氟膜。性能不管是單導(dǎo)電性都比全氟黃酸膜要好，我們?cè)陔姵亟M裝方面我們有電池組裝生產(chǎn)線，可以規(guī)?；纳a(chǎn)，產(chǎn)能能夠達(dá)到20兆瓦，但是我們現(xiàn)在訂單不到10兆瓦。所以呢，目前還是在賠錢在做。領(lǐng)導(dǎo)總說沒有好的技術(shù)，我們認(rèn)為這個(gè)技術(shù)非常好，但是領(lǐng)導(dǎo)走了。
這是我們22KW的電池模塊通過了國(guó)家級(jí)能源科技成果的鑒定，同時(shí)我們176KW的單元模塊系統(tǒng)也通過了歐洲檢測(cè)機(jī)構(gòu)的檢測(cè)。352KW/700KWh儲(chǔ)能模塊也通過了國(guó)家能源局組織的國(guó)家級(jí)能源科技成果的鑒定。
如何儲(chǔ)能？我們08年成立了大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司，公司使用大化所的技術(shù)。09年一年進(jìn)行廠房建設(shè)。2010年進(jìn)行成果轉(zhuǎn)換，2011年開始銷售，銷售合同規(guī)模為200萬，2012年是1個(gè)億，今年領(lǐng)導(dǎo)也不太重視，我們爭(zhēng)取2個(gè)億。萬部長(zhǎng)主要重視燃料電池和電動(dòng)車投了多少錢，但是我們這塊投入比較少。[page]
發(fā)改委還給我們一個(gè)牌子，農(nóng)業(yè)局給我們重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室的牌子。
到目前為止，近五年進(jìn)行了10幾項(xiàng)目示范項(xiàng)目，包括5兆瓦/10兆瓦時(shí)，今年有五個(gè)大的項(xiàng)目，其中兆瓦時(shí)的項(xiàng)目有三個(gè)，一個(gè)是黑山的，還有一個(gè)也在遼寧阜新這面的。
我們的07年是壽命考核，09年在西藏做5千瓦的示范。
這是我們公司研發(fā)中心，這個(gè)供電是300千瓦時(shí)的一個(gè)儲(chǔ)能電池，我們買了60千瓦的太陽能電池板裝在這上面，因?yàn)槲覀円毫麟姵卣f一就是一，說二就是二，額定60千瓦，就可以在這上面輸出上可以連續(xù)運(yùn)行幾百小時(shí)沒有問題，但是太陽能電池原先也是這樣的，但是裝上去以后我天天去看，到中午太陽最好的時(shí)候去看，就發(fā)30個(gè)千瓦的電，我就問他們，他說我們?cè)诶硐霔l件下這是60千瓦，現(xiàn)在打折了。另外鋰離子電池，我希望國(guó)家電網(wǎng)能夠給我們?nèi)C電池一個(gè)機(jī)會(huì)，在張北幾個(gè)兆瓦的鋰離子電池在示范，國(guó)寶主任到加州參觀鋰離子電池的示范，發(fā)現(xiàn)都是20%到30%這樣一個(gè)輸出功率下運(yùn)行，所以一個(gè)千瓦時(shí)多少錢，國(guó)寶主任說應(yīng)該乘以5，所以這個(gè)價(jià)錢的話，我認(rèn)為有一個(gè)額定輸出這一塊，不要忽悠。這個(gè)都說好呢，你自己用不用？這個(gè)就是我自己的家里面裝了風(fēng)機(jī)，但是這個(gè)風(fēng)機(jī)換過兩次了，但是現(xiàn)在不敢換了，因?yàn)樘吡?。我們又增加?.5個(gè)千瓦的太陽能電池給它配套，一個(gè)400平米的房子做飯、照明來使用。
09年美國(guó)能源部叫我給他們做個(gè)報(bào)告，這個(gè)負(fù)責(zé)人也來到中國(guó)，他說你家用的我去看看，2010年他帶著美國(guó)農(nóng)業(yè)部的人員來到我的別墅去看了一下，他進(jìn)去以后先摸底下，一看手下什么都沒有，他說你密封做的還不錯(cuò)。
這是全球最大的5MW/10MWh的一個(gè)風(fēng)電廠。總共用15套352千瓦的電池系統(tǒng)，每套系統(tǒng)都可以運(yùn)行.因?yàn)槭秋L(fēng)電，夏天風(fēng)小，冬天風(fēng)大，晚上風(fēng)大，白天風(fēng)小，有的時(shí)候要靈活運(yùn)行，我們就來調(diào)整這個(gè)。這是電池系統(tǒng)的區(qū)域，這是電池控制的區(qū)域，這是儲(chǔ)能罐的區(qū)域，這一排是三個(gè)子系統(tǒng)，開始的時(shí)候起到兩個(gè)作用，一個(gè)是跟蹤計(jì)劃發(fā)電，一個(gè)是頻繁輸出?，F(xiàn)在看跟蹤計(jì)劃發(fā)電比較有效，這樣的話可以不棄風(fēng)。我們現(xiàn)在正在黑山們做3兆瓦系統(tǒng)，準(zhǔn)備示范10種功能。[page]
還有一個(gè)就是它的壽命，住友電工曾經(jīng)做了一個(gè)，但是膜發(fā)生了問題。我們從07年用了2千瓦的系統(tǒng)，做到2012年，做了5年多，接近6年的時(shí)間，我們做了1800多天，循環(huán)12542多次的充放電。因?yàn)槲夷莻€(gè)樓要改造，所以叫我拆掉，我們?cè)诓鹬坝肿隽艘粋€(gè)測(cè)試，能量效率衰減5%，現(xiàn)在我正在分析這個(gè)電池，這個(gè)電池是20節(jié)電池，這個(gè)膜，沒有一個(gè)破的。我們把這個(gè)電池拆的小一點(diǎn)，我們又裝了一個(gè)電堆，性能沒有多大的影響，所以這個(gè)電池的壽命我認(rèn)為還是能夠滿足要求的。
另外一個(gè)成本的問題，有人說電池太貴，你像住友電工這個(gè)15兆瓦項(xiàng)目是2億美元的國(guó)家補(bǔ)助，我們國(guó)家光喊說沒有電池，但是我們得到的補(bǔ)助很小，我們國(guó)家鋰電池大概幾十億，但是液流電池就是幾千萬。
我們現(xiàn)在成本大概是9千多塊錢，我們的目標(biāo)就是怎么去降低成本？一個(gè)是高性能的膜，一個(gè)是用低純度的釩電解液，再就是高導(dǎo)電性的電極和雙極板，基于新材料的高功率密度電堆。
我們還做了一些研究，我們?cè)O(shè)計(jì)點(diǎn)就是能量效率不低于80%，我們現(xiàn)在從80毫安提高到200毫安每平方厘米，能源效率在80%以上的情況，這樣的話成本可以降低60%。在電堆說我們提高到160毫安每平方厘米了。
同時(shí)從我本人來講也在推動(dòng)國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)的制定，首先，國(guó)內(nèi)能源局成立了標(biāo)委會(huì)，我們所是主任單位，我來做主任委員。第二，歐洲人液流電池做的不是太好，但是做標(biāo)準(zhǔn)比較及時(shí)，他們一直在做標(biāo)準(zhǔn)，每一次都邀請(qǐng)我去參加他們標(biāo)準(zhǔn)的制定，IEC也在制定標(biāo)準(zhǔn)，我們一致給它建議要成為液流電池標(biāo)委會(huì)的工作組。最近，IEC給我發(fā)了一個(gè)郵件，同意TC21和TC105組合聯(lián)合工作組制定液流電池標(biāo)準(zhǔn)，由中國(guó)提出建議書，我們要提出標(biāo)準(zhǔn)草案，由中國(guó)做牽頭人，估計(jì)這個(gè)月我們就能把建議書提交到IEC辦公室。
國(guó)內(nèi)我們已經(jīng)做了四個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，我們國(guó)標(biāo)是GB，我們代號(hào)是非常響亮就是NB，就是能源標(biāo)準(zhǔn)。我們做了三個(gè)標(biāo)準(zhǔn)已經(jīng)頒布了，有一個(gè)在進(jìn)行討論。這個(gè)是歐洲做標(biāo)準(zhǔn)的時(shí)候邀請(qǐng)我們?nèi)⒓?，我們的工作得到了比較大的認(rèn)可，他們五個(gè)工作組我參加了兩個(gè)工作組，聯(lián)合儲(chǔ)能的王博士作為牽頭人參加了他們第四工作組，就是擁護(hù)手冊(cè)，第一稿由我們中國(guó)人給它寫的。
最后感謝發(fā)改委能源局，雖然沒有給我們多少錢也給我們一個(gè)牌子，科技部給了我們錢，我們地方政府對(duì)我們支持還是比較大的，遼寧省電力設(shè)計(jì)院和液流電池技術(shù)用戶等等！
謝謝大家?。ū靖逦唇?jīng)演講者本人最終確認(rèn)）
