大連融科儲(chǔ)能全釩液流電池技術(shù)介紹報(bào)告

北京國(guó)際能源專家俱樂部[1]

儲(chǔ)能技術(shù)改變電力行業(yè)即發(fā)即用、實(shí)時(shí)平衡的傳統(tǒng)模式，是能源系統(tǒng)從化石能源向可再生能源過渡的重要技術(shù)，被認(rèn)為是決定未來經(jīng)濟(jì)的12大顛覆技術(shù)之一。

儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用包括移動(dòng)終端電源(手機(jī)、電腦)、汽車動(dòng)力電池和電力系統(tǒng)儲(chǔ)能。在電力系統(tǒng)，儲(chǔ)能技術(shù)貫穿發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)。大規(guī)模儲(chǔ)能可以起到平抑可再生能源波動(dòng)，給電力系統(tǒng)提供調(diào)頻、調(diào)峰、旋轉(zhuǎn)備用、黑啟動(dòng)等輔助服務(wù)，改善供電質(zhì)量，提高電網(wǎng)/微網(wǎng)/末端電網(wǎng)供電能力，配備應(yīng)急備用電源，加強(qiáng)需求響應(yīng)等作用。

儲(chǔ)能技術(shù)市場(chǎng)前景廣闊。著名國(guó)際咨詢機(jī)構(gòu)麥肯錫預(yù)計(jì)，2025年儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)全球經(jīng)濟(jì)價(jià)值貢獻(xiàn)將超過1萬億美元。國(guó)際咨詢機(jī)構(gòu)PiperJaffrey和BostonConsulting預(yù)測(cè)2020年全球儲(chǔ)能技術(shù)的市場(chǎng)容量在4000-6000億美元左右。國(guó)際權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)PikeResearch預(yù)測(cè)液流電池在2021年電力儲(chǔ)能的市場(chǎng)份額中會(huì)占到三分之一。

2016年4月23日，北京國(guó)際能源專家俱樂部推出“清潔能源技術(shù)評(píng)估與推廣平臺(tái)(簡(jiǎn)稱TAD)”，首選大連融科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司(以下簡(jiǎn)稱“融科”)的全釩液流電池技術(shù)進(jìn)行評(píng)估與推廣。

本文就該技術(shù)的性能屬性、應(yīng)用領(lǐng)域和實(shí)際案例作一簡(jiǎn)單介紹。

一、儲(chǔ)能技術(shù)介紹

儲(chǔ)能技術(shù)種類繁多，機(jī)械類包括抽水蓄能(PumpedHydro)、壓縮空氣儲(chǔ)能(CAES)、飛輪儲(chǔ)能(Flywheels)等;電氣類包括超級(jí)電容(SuperCapacitors)和超導(dǎo)磁儲(chǔ)能(SMES);電化學(xué)類包括鉛酸電池(Lead-Acid)、鋰離子電池(Lithium-Ion)、鈉硫電池(NaS)、液流電池(RedoxFlow);純化學(xué)類包括合成天然氣(syntheticnaturalgas，SNG)等。

如圖1所示，各種儲(chǔ)能技術(shù)性能各異，目前沒有一種電池可以滿足所有的儲(chǔ)能需求。面向電力應(yīng)用的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)集中在圖1右側(cè)三角區(qū)域內(nèi)，包括抽水蓄能、鉛酸電池、鋰電池、液流電池。國(guó)際權(quán)威咨詢機(jī)構(gòu)PikeResearch關(guān)于2011-2021年全球主流儲(chǔ)能技術(shù)市場(chǎng)預(yù)測(cè)儲(chǔ)能市場(chǎng)在2014和2017年會(huì)有明顯增長(zhǎng)，主要拉動(dòng)力分別為可再生能源儲(chǔ)能需求和智能電網(wǎng)儲(chǔ)能需求，全釩液流電池將占據(jù)整個(gè)電力儲(chǔ)能市場(chǎng)1/3的份額(來源：PikeResearch.2011-07.EnergyStorageontheGrid)。

圖1 儲(chǔ)能技術(shù)種類及在電力系統(tǒng)的適用規(guī)模

來源：Rastler,D.;EPRI:Alto,P.,2010，融科儲(chǔ)能

從儲(chǔ)能規(guī)模和成本上來講，液流電池比較適合大規(guī)模儲(chǔ)能，特別是大容量?jī)?chǔ)能，單位成本處于中游，如圖2紅色五角星所示。

圖2 電力系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)需求及對(duì)應(yīng)技術(shù)

來源：融科儲(chǔ)能

二、大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司介紹

大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司(www.rogkepower.com)成立于2008年，現(xiàn)有員工168人，是全球領(lǐng)先的全釩液流電池儲(chǔ)能方案服務(wù)商，也是全球具備全釩液流電池全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)服務(wù)能力的企業(yè)之一。該公司以中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所為核心研發(fā)團(tuán)隊(duì)，自2000年開始液流電池技術(shù)的研究，于2010年建立了技術(shù)產(chǎn)業(yè)化平臺(tái)，成功實(shí)施了多項(xiàng)商業(yè)化應(yīng)用示范項(xiàng)目，在全釩液流電池的核心技術(shù)領(lǐng)域擁有完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。

融科儲(chǔ)能提供的服務(wù)涵蓋全釩液流電池關(guān)鍵材料、電堆、電池模塊、KW至百M(fèi)W級(jí)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的供應(yīng)，以及客戶定制儲(chǔ)能解決方案。融科儲(chǔ)能現(xiàn)有年生產(chǎn)能力50MW，2016年底其儲(chǔ)能裝備產(chǎn)業(yè)化基地投產(chǎn)后，年生產(chǎn)能力將擴(kuò)大到300MW。產(chǎn)品已出口美、歐、日等發(fā)達(dá)國(guó)家，市場(chǎng)占有率居全球第一，尤其是釩電解液國(guó)際市場(chǎng)占有率達(dá)90%。

截至2015年底，融科儲(chǔ)能全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)總量達(dá)到12.5MW，在建項(xiàng)目1.2MW。融科儲(chǔ)能目前正在實(shí)施的、由大連市政府支持的200MW/800MWh的全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，已被國(guó)家能源局批準(zhǔn)作為國(guó)家儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。僅這一個(gè)項(xiàng)目的裝機(jī)容量就相當(dāng)于全球目前各類液流電池儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘康?0%[2]。融科儲(chǔ)能的釩電池技術(shù)獲得了多項(xiàng)獎(jiǎng)勵(lì)，包括2014年中科院杰出成就獎(jiǎng)、2015年國(guó)家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)、中國(guó)科學(xué)院十二五20項(xiàng)標(biāo)志性重大進(jìn)展成果之一、“2015中國(guó)原創(chuàng)技術(shù)獎(jiǎng)”等。此外，融科儲(chǔ)能領(lǐng)軍國(guó)內(nèi)液流電池標(biāo)準(zhǔn)的制定，其中已有兩項(xiàng)國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)和三項(xiàng)行業(yè)標(biāo)準(zhǔn)頒布實(shí)施，并全面參與歐洲標(biāo)準(zhǔn)制定并成為國(guó)際電工委員會(huì)(IEC)聯(lián)合工作組牽頭人。

三、全釩液流電池介紹

(一)釩電池的技術(shù)原理

全釩液流電池，簡(jiǎn)稱釩電池(VanadiumFlowBattery，縮寫為VFB)，是活性物質(zhì)成循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池技術(shù)，通過釩離子的價(jià)態(tài)變化，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能與電能的往復(fù)轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)電能存儲(chǔ)與釋放的一種儲(chǔ)能技術(shù)。該技術(shù)的研發(fā)始于上世紀(jì)80年代澳大利亞新南威爾士大學(xué)，在澳大利亞、日本、美國(guó)、德國(guó)、中國(guó)等國(guó)家都有應(yīng)用驗(yàn)證，用于風(fēng)能系統(tǒng)蓄電、電站調(diào)峰、微電網(wǎng)儲(chǔ)能等。釩電池是目前受關(guān)注也是應(yīng)用比例最廣的液流電池技術(shù)。

液流電池系統(tǒng)主要包含如下幾部分：電堆單元(見圖3中央和右上角)，電堆是由正負(fù)電極和離子傳導(dǎo)膜疊合而成單電池的集合體;電解液?jiǎn)卧?見圖3兩側(cè))，包括含有活性物質(zhì)的電解液，及用于電解液盛裝和循環(huán)的儲(chǔ)罐、管路、閥、泵、傳感器等輔助部件;控制系統(tǒng)，包括用于管理整個(gè)系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)(見圖3上方)、功率變化單元等。

釩電池將不同價(jià)態(tài)的釩離子溶液分別作為正負(fù)極的活性物質(zhì)，分別儲(chǔ)存在電解液儲(chǔ)罐中，用泵將儲(chǔ)存在罐中的電解質(zhì)打入電堆內(nèi)，使其在不同的儲(chǔ)液罐和半電池的閉合回路中循環(huán)流動(dòng)，采用離子傳導(dǎo)膜作為電池隔膜，電解液平行流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，通過雙電極板收集和傳導(dǎo)電流，實(shí)現(xiàn)電解液化學(xué)能與電能的轉(zhuǎn)換。

圖3 全釩液流電池工作原理圖

來源：《中國(guó)科學(xué)報(bào)》，2014-10-28第6版，融科儲(chǔ)能

儲(chǔ)能電池正極電對(duì)為VO2+/VO2+，負(fù)極電對(duì)為V2+/V3+，電極發(fā)生如下電化學(xué)反應(yīng)，電池正負(fù)極標(biāo)準(zhǔn)電勢(shì)差Eθ=1.26V。

(二)釩電池的技術(shù)優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)

釩電池是適用于電力系統(tǒng)的固定式大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)。與其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，釩電池具有以下主要特點(diǎn):

1、安全性高，電池的儲(chǔ)能活性物質(zhì)為含有釩離子的稀硫酸水溶液，常溫常壓運(yùn)行，經(jīng)過長(zhǎng)時(shí)間運(yùn)行，即使正負(fù)極活性物質(zhì)發(fā)生互混，也不會(huì)發(fā)生爆炸和燃燒。運(yùn)行中，電解液在電堆和電解液儲(chǔ)罐之間循環(huán)流動(dòng)，電堆產(chǎn)生的熱量可以有效的排出，熱管理簡(jiǎn)單。單體電池間一致性好。全球安裝的系統(tǒng)迄今為止無一發(fā)生火災(zāi)。

2、循環(huán)壽命長(zhǎng)，電池均一性好，可深度放電。由于電能儲(chǔ)存在電解液里面而非電極上，理論上可以無限次充放電。一定時(shí)間運(yùn)行后的容量衰退可以在線或離線恢復(fù)。

3、生命周期的性價(jià)比高，約占整個(gè)成本30%~50%(根據(jù)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)不同)的電解液可循環(huán)使用。

4、充放電特性良好，響應(yīng)速度快，能量效率80%，可深度放電，另外釩離子的電化學(xué)可逆性高，電化學(xué)極化也小，適合大電流快速充放電，充放電切換只需0.02秒。

5、功率和容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)，功率和容量分別由電堆和電解液的數(shù)量決定，使得設(shè)計(jì)更加靈活，儲(chǔ)能容量為數(shù)百千瓦時(shí)至數(shù)百兆瓦時(shí)，輸出功率為數(shù)百千瓦至數(shù)百兆瓦，尤其適合大規(guī)模儲(chǔ)能。

6、生命周期中環(huán)境友好，電解液可循環(huán)使用和再生利用，釩資源以及其他材料來源豐富，加工技術(shù)成熟，易于回收利用。該技術(shù)是釩資源綜合利用的重要方向。

全釩液流電池需要繼續(xù)改進(jìn)和解決的問題包括:

1、離子傳導(dǎo)膜可影響正、負(fù)極電解液釩離子相互滲透率，影響液體電池的效率和壽命，且目前商業(yè)化的離子膜價(jià)格昂貴，亟需開發(fā)具有高選擇性、高導(dǎo)電性、低成本的傳導(dǎo)膜，實(shí)現(xiàn)國(guó)產(chǎn)化、批量化生產(chǎn);

2、電解液成本所占比例高，約占總成本的30%~50%，需開發(fā)低成本電解液技術(shù);

3、受釩離子溶解度的限制，能量密度低，大概與鉛酸電池相當(dāng)，體積較大，目前還不適用于動(dòng)力電池;

4、電池系統(tǒng)需要配置大量輔助部件，結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜，頻繁啟動(dòng)停止的性能和運(yùn)行可靠性有待改善;

5、系統(tǒng)運(yùn)行溫度窗口相對(duì)較窄，在一定程度上影響儲(chǔ)能系統(tǒng)效率。

(三)融科儲(chǔ)能全釩電池核心技術(shù)及關(guān)鍵材料

融科儲(chǔ)能作為國(guó)家能源局批準(zhǔn)的國(guó)家能源液流儲(chǔ)能電池技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室，立足自主創(chuàng)新，截至2016年3月，已累計(jì)申請(qǐng)國(guó)家專利140余項(xiàng)件，國(guó)際專利13件項(xiàng)，已經(jīng)獲得授權(quán)70余項(xiàng)。通過這些專利，融科儲(chǔ)能形成了覆蓋液流電池材料批量生產(chǎn)、模塊設(shè)計(jì)制造、系統(tǒng)集成與控制、工程應(yīng)用等領(lǐng)域完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。

融科儲(chǔ)能所擁有的核心技術(shù)包括：

1、高性能電解液規(guī)模化生產(chǎn)技術(shù)：發(fā)明了高穩(wěn)定性、高反應(yīng)活性的多價(jià)態(tài)釩離子電解液穩(wěn)定化技術(shù)，開發(fā)出電解液在線容量恢復(fù)技術(shù)，解決了儲(chǔ)能系統(tǒng)長(zhǎng)期運(yùn)行時(shí)的容量衰減問題，實(shí)現(xiàn)了150MWh/年電解液產(chǎn)量。近兩年已對(duì)外銷售100多兆瓦時(shí)的釩電解液，全球市場(chǎng)占有率達(dá)90%以上。

2、高性能碳塑復(fù)合雙極板材料的制造技術(shù)：發(fā)明了韌性好、高導(dǎo)電性、適用于組裝大功率電堆的碳塑復(fù)合雙極板的制備方法，價(jià)格是石墨雙極板的1/40，報(bào)廢后燒掉除了二氧化碳之外，沒有其他污染物。

3、高性能非氟離子傳導(dǎo)膜設(shè)計(jì)與制造技術(shù)：突破“離子交換傳導(dǎo)”機(jī)理的束縛，原創(chuàng)性提出了“離子篩分傳導(dǎo)”機(jī)理，開發(fā)出高選擇性、高導(dǎo)電性、低成本的非氟離子傳導(dǎo)膜，環(huán)境友好，提高了釩電池的電池效率，申請(qǐng)國(guó)家發(fā)明專利50余件，國(guó)際專利6件，受到國(guó)際認(rèn)可。

4、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化電池模塊技術(shù)：研制出250kW、125kW、60kW、30kW系列的“ALL-IN-ONE”全集裝箱式和半集裝箱式電池模塊產(chǎn)品，可單獨(dú)使用，也可通過串并聯(lián)滿足客戶對(duì)各種功率和容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)的需求，安裝方便并可在線遠(yuǎn)程監(jiān)控。

5、優(yōu)異的耐久性：2007年做了加速壽命試驗(yàn)證實(shí)液流電池具有優(yōu)異的耐久性，正常、連續(xù)運(yùn)行超1678天，超過四萬多小時(shí)，有效充放電循環(huán)是12420次。該試驗(yàn)因其他原因被拆除而終止，檢測(cè)能量效率衰減只有5%，容量可通過技術(shù)手段恢復(fù)。

(四)融科儲(chǔ)能的全釩電池經(jīng)濟(jì)性

按1MW/4MWh電池系統(tǒng)核算，目前全釩液流電池價(jià)格約3500～4000元/kWh。預(yù)計(jì)到2020年，隨著釩電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化生產(chǎn)，電池系統(tǒng)的成本將下降到2500元/kWh。全釩液流電池具有規(guī)模經(jīng)濟(jì)效應(yīng)，儲(chǔ)能容量越大，設(shè)備單位投資越低。

全釩液流電池與抽水蓄能、鋰離子電池的性能比較見表1。

表1 主流儲(chǔ)能電池的特點(diǎn)比較和適用領(lǐng)域

來源：融科儲(chǔ)能。SOC=StateofCharge，也稱荷電狀態(tài)。

四、全釩液流電池應(yīng)用領(lǐng)域

維持發(fā)電出力與用電負(fù)荷的實(shí)時(shí)平衡，保持電力系統(tǒng)頻率和電壓的穩(wěn)定是電力系統(tǒng)調(diào)度工作的重要內(nèi)容。這不僅要對(duì)用電負(fù)荷曲線的準(zhǔn)確預(yù)測(cè)、對(duì)各種發(fā)電電源的預(yù)先計(jì)劃安排，而且為了保證電網(wǎng)頻率及電壓的穩(wěn)定，還需要電力系統(tǒng)進(jìn)行一次調(diào)頻、二次調(diào)頻，甚至為優(yōu)化系統(tǒng)效率還要進(jìn)行三次調(diào)頻。

近年來，在我國(guó)和其他國(guó)家(如德國(guó))，風(fēng)電和太陽(yáng)能光伏發(fā)電等可再生能源發(fā)電發(fā)展迅猛，并網(wǎng)裝機(jī)容量大幅提高。這些間歇性強(qiáng)、波動(dòng)性大的電源增加了電力系統(tǒng)調(diào)度運(yùn)行的壓力，急需要優(yōu)質(zhì)調(diào)頻和調(diào)峰資源與之匹配，以降低電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行風(fēng)險(xiǎn)，提高電力系統(tǒng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。

大電網(wǎng)中儲(chǔ)能最經(jīng)濟(jì)的手段仍是抽水蓄能電站。但在抽水蓄能不具備條件而對(duì)儲(chǔ)能設(shè)施的體積和重量限制不多的情況下，大規(guī)模化學(xué)儲(chǔ)能有一定的優(yōu)勢(shì)。融科儲(chǔ)能公司500kW級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能單元系統(tǒng)額定功率充放電轉(zhuǎn)換響應(yīng)時(shí)間低于90ms，5MW儲(chǔ)能電站滿功率充放電響應(yīng)時(shí)間低于1秒。相比于抽水蓄能電站和常規(guī)火力發(fā)電機(jī)組，全釩液流電池具有更高的爬坡速率和調(diào)頻效率。在風(fēng)電等可再生能源發(fā)電高滲透率區(qū)域配備適量的蓄能電池，會(huì)起到更好的調(diào)頻效果。另外，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)特性使得其方便把儲(chǔ)能容量配置達(dá)到5小時(shí)以上，從而不僅能夠參與系統(tǒng)二次調(diào)頻，同時(shí)也能夠削峰填谷，優(yōu)化電力系統(tǒng)運(yùn)行經(jīng)濟(jì)性，參與三次調(diào)頻。

另外，為了滿足季節(jié)性的用電尖峰負(fù)荷(一年不超過400小時(shí))，電力企業(yè)投入巨資，很不經(jīng)濟(jì)。若在用電側(cè)大城市等負(fù)荷中心配置日平均負(fù)荷的8~10%儲(chǔ)能系統(tǒng)，進(jìn)行削峰填谷，可以節(jié)約大量投資，提高系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性。

綜上所述，全釩液流電池可應(yīng)用于如下領(lǐng)域：1)作為風(fēng)電和太陽(yáng)能電站的配套設(shè)施，提高電網(wǎng)對(duì)可再生能源發(fā)電的接納能力，平抑出力波動(dòng)，跟蹤發(fā)電計(jì)劃，參與系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻，提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)運(yùn)行能力;2)用電側(cè)需求管理，削峰填谷，用戶端需求側(cè)響應(yīng)，提高用電經(jīng)濟(jì)性和可靠性;3)微電網(wǎng)、分布式風(fēng)光儲(chǔ)一體化項(xiàng)目、智能電網(wǎng)領(lǐng)域;4)其他應(yīng)用領(lǐng)域，如代替柴油機(jī)作為備用電源，工業(yè)園區(qū)應(yīng)急備用電源，偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、電動(dòng)車充電站、通訊設(shè)備備用電源等。

總體看，在輸出功率為數(shù)百千瓦至數(shù)百兆瓦，儲(chǔ)能容量在2小時(shí)以上級(jí)的大規(guī)模化固定儲(chǔ)能場(chǎng)合，全液流電池儲(chǔ)能技術(shù)具有明顯的優(yōu)勢(shì)，是大規(guī)模高效儲(chǔ)能技術(shù)的首選技術(shù)之一。

五、全釩液流電池應(yīng)用案例

在全球范圍內(nèi)，釩電池系統(tǒng)一共安裝了40-50套，全釩液流電池研發(fā)和制造企業(yè)主要包括：日本住友電工公司(SEI)、大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司、美國(guó)UniEnergyTechnologies公司、奧地利Gildemeister公司、北京普能世紀(jì)科技有限公司等。另外，英國(guó)REDT、韓國(guó)H2、印度Imergy、德國(guó)VanadisPower和Fraunhofer研究所近期也陸續(xù)推出了全釩液流電池產(chǎn)品和項(xiàng)目。

SEI從上世紀(jì)80年代初開始研究全釩液流電池，自2005年在日本先后建立了用于與30.6MW風(fēng)力發(fā)電站匹配的4MW/6MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)從2005年開始測(cè)試，持續(xù)3年，充放電循環(huán)達(dá)到27.6萬次。2011年起SEI又先后建成兩個(gè)1MW/5MWh和15MW/60MWh釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。Gildemeister公司從2002年開始研發(fā)全釩液流儲(chǔ)能電池，成功開發(fā)出主要有10kW/100kWh及200kW/400kWh兩種型號(hào)電池系統(tǒng)，產(chǎn)品主要與太陽(yáng)能光伏電池配套，用于偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、電動(dòng)車充電站、通訊及備用電源領(lǐng)域。美國(guó)UniEnergyTechnologies公司擁有混合酸型全釩液流電池技術(shù)，承擔(dān)建造了美國(guó)首個(gè)用于輸變電站側(cè)的兆瓦時(shí)級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能電站。該公司與融科儲(chǔ)能公司結(jié)成戰(zhàn)略合作聯(lián)盟，其電堆和電解液材料分別由融科提供。

融科自2013年起中國(guó)、德國(guó)、美國(guó)都已有商業(yè)化示范項(xiàng)目，電解液等產(chǎn)品已進(jìn)入歐美、日本等國(guó)際市場(chǎng)。近幾年來，實(shí)施了包括全球較大規(guī)模的5MW/10MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在內(nèi)的近30項(xiàng)應(yīng)用示范工程(見表2)，在國(guó)內(nèi)外率先實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)前融科儲(chǔ)能正在實(shí)施由大連市政府支持的200MW/800MWh全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，該項(xiàng)目已被國(guó)家能源局定為國(guó)家儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。

表2 融科儲(chǔ)能公司實(shí)施的部分全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目

來源：融科儲(chǔ)能

融科儲(chǔ)能在大規(guī)模風(fēng)電接入、智能微電網(wǎng)、離網(wǎng)供電領(lǐng)域的典型項(xiàng)目介紹如下：

1)遼寧省臥牛石國(guó)電龍?jiān)磧?chǔ)能電站示范項(xiàng)目(5MW/10MWh)，配合49.5MW風(fēng)力發(fā)電(33*1.5MW風(fēng)機(jī))，是投產(chǎn)時(shí)全球功率容量最大的釩電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，系統(tǒng)采用模塊化設(shè)計(jì)，2013年3月投入運(yùn)行，經(jīng)過4個(gè)月的運(yùn)行考核全部技術(shù)指標(biāo)達(dá)到或超過設(shè)計(jì)要求。電站已穩(wěn)定運(yùn)行3年，累計(jì)充放電次數(shù)1586次。該示范工程的運(yùn)行控制和能量管理技術(shù)在另外兩座風(fēng)場(chǎng)儲(chǔ)能電站中得到推廣應(yīng)用。據(jù)電力公司反應(yīng)，這三座風(fēng)電場(chǎng)利用小時(shí)數(shù)均達(dá)到2100小時(shí)以上，遠(yuǎn)高于全網(wǎng)平均利用小時(shí)數(shù)1780小時(shí)。

該儲(chǔ)能系統(tǒng)的平抑風(fēng)電輸出、跟蹤計(jì)劃發(fā)電、參與調(diào)頻、削峰填谷等功能，經(jīng)過驗(yàn)證是可行的(圖4)，提高了風(fēng)電場(chǎng)并網(wǎng)點(diǎn)電能質(zhì)量和風(fēng)功率預(yù)測(cè)精度、減低了風(fēng)電場(chǎng)棄風(fēng)率。同時(shí)，全釩液流電池的安全性、運(yùn)行維護(hù)的方便性、過載能力、控制系統(tǒng)的開放性得到初步驗(yàn)證。

圖4 遼寧省臥牛石國(guó)電龍?jiān)磧?chǔ)能電站運(yùn)行數(shù)據(jù)

來源：國(guó)網(wǎng)遼寧電力公司

2)大連蛇島研究中心10kW/200kWh的離網(wǎng)示范項(xiàng)目，2011年建成，配合光伏發(fā)電系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)離網(wǎng)穩(wěn)定供電，解決無市電區(qū)域的工作和生活需求，該島距離大陸較遠(yuǎn)，在成本上較海底電纜有明顯優(yōu)勢(shì)。2014年6月典型數(shù)據(jù)如表3，日均系統(tǒng)效率達(dá)到70%。據(jù)用戶反應(yīng)，有了這套儲(chǔ)能項(xiàng)目，島上用電再也沒有因?yàn)樘鞖獾脑蛑袛噙^。

表2 大連蛇島離網(wǎng)示范項(xiàng)目2014年6月典型運(yùn)行數(shù)據(jù)

來源：融科儲(chǔ)能

3)美國(guó)華盛頓智能電網(wǎng)儲(chǔ)能，2014年融科儲(chǔ)能與美國(guó)UniEnergyTechnologies公司合作，建造了美國(guó)首座兆瓦級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電池電站。項(xiàng)目采用1MW/4MWh新型全釩液流電池(釩電解液為混合酸型)，2015年6月交付運(yùn)行，接入AVISTA電力公司的微網(wǎng)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)如下功能：移峰(電價(jià)套利，參與備用容量市場(chǎng)交易);提高電網(wǎng)靈活性(調(diào)頻、負(fù)荷跟蹤、實(shí)時(shí)風(fēng)場(chǎng)出力控制);提高配電系統(tǒng)效率(無功調(diào)節(jié)、負(fù)荷管理)、延緩?fù)顿Y(削峰填谷)等。如下是該系統(tǒng)連續(xù)一個(gè)月內(nèi)的移峰、調(diào)頻運(yùn)行數(shù)據(jù)。

4)德國(guó)BOSCH風(fēng)電儲(chǔ)能系統(tǒng)，與德國(guó)博世集團(tuán)(BOSCH)合作，在德國(guó)北部風(fēng)場(chǎng)建造了250kW/1MWh全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)是目前歐洲最大規(guī)模的全釩液流電池系統(tǒng)，已并入當(dāng)?shù)刂悄茈娋W(wǎng)，系統(tǒng)效率達(dá)68%以上，受到海外客戶的高度評(píng)價(jià)。另外，融科于2015年在德國(guó)紐倫堡安裝了一套60kW/120kWh的all-in-one集成系統(tǒng)，系統(tǒng)效率達(dá)70%。

[1]免責(zé)申明：本報(bào)告是北京國(guó)際能源專家俱樂部秘書處根據(jù)自己掌握的信息和大連融科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司提供的材料，再結(jié)合2016年4月23日清潔能源技術(shù)評(píng)估與推廣會(huì)議討論的結(jié)果而撰寫。對(duì)于任何商業(yè)機(jī)構(gòu)或個(gè)人依據(jù)本報(bào)告的結(jié)論性意見所作出的投資或其他商業(yè)決定可能導(dǎo)致的任何風(fēng)險(xiǎn)、損失、損害、成本支出、索賠或其他權(quán)利主張，北京國(guó)際能源專家俱樂部及其所聘的專家均不承擔(dān)任何法律責(zé)任。

[2]根據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能聯(lián)盟《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2016》，截至2015年底，全球累計(jì)運(yùn)行儲(chǔ)能項(xiàng)目(不含抽水蓄能、壓縮空氣和儲(chǔ)熱)裝機(jī)規(guī)模946.8MW。