【摘要】受制于不連續、不穩定等特性，我國的棄風限電現象日趨嚴重。新興的全釩液流電池在核心技術研發、穩定性、成本控制等方面優勢突出，有望成行業內的“黑馬”。在美國2012年制定的儲能技術發展規劃中，全釩液電池名列首位。
近日，全球最大規模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統應用示范工程通過遼寧電力勘測設計院驗收。該儲能系統自今年2月22日并網運行后，經過3個多月的嚴格考核，目前已經全面投入運行。
帶領團隊為該示范項目提供技術支撐的中國科學院大連化學物理研究所（簡稱大連化物所）研究員張華民接受《中國科學報》記者專訪時指出，該儲能系統的成功運行，對于建設中國儲能電池技術產業化、推進我國可再生能源的普及與應用具有重大意義。
業內人士均認為，在示范項目的良好帶頭作用之下，若今后全釩液流電池在核心技術研發、穩定性、成本控制等諸多方面取得更大突破，將有望成為儲能行業的“黑馬”。
儲能的首選技術之一
近年來，風力發電在中國發展得非常迅猛。截至2012年底，風電累計裝機容量達到7532.4萬千瓦。但是，由于風能等可再生能源具有不連續、不穩定的非穩態特性，大規模并網后對電網調峰、調頻及電能質量均會帶來不利影響。
因此，隨著風電裝機容量占電網電力比例的提高，棄風限電現象也頻頻出現。
數據顯示，2012年我國棄風總電量約200億度，較2011年的棄風限電規模翻倍。
張華民指出，如何提高電網對于可再生能源的接納能力，減少棄風、提高可再生能源利用效率是今后我國需要解決的重大問題。
當前，中國風電的大量并網不僅影響了電網的電能質量，而且增加了事故風險。由于全釩液流電池儲能系統具有動態儲存能量并適時釋放能量的特點，可有效地平擬風力發電輸出的非穩態特性，并提高功率預測精度、改善跟蹤計劃發電能力，有利于電網進行統籌調度利用，減少棄風限電，還能增加風能資源利用效率。
張華民告訴記者，與其他儲能技術相比，全釩液流電池儲能技術因其使用壽命長、規模大、安全可靠等突出的優勢，成為規模儲能的首選技術之一。“2012年，美國制定的儲能技術發展規劃已經將全釩液流電池列在首位。”
優勢突出
張華民指出，大規模儲能電池有三個基本要求：高安全性、生命周期性價比高、生命周期環境友好。
而作為當前儲能的首選技術之一，全釩液流電池儲能系統安全性高，在常溫常壓下運行時，電池系統產生的熱量能夠通過電解質溶液有效排出，再通過熱交換排至系統之外；而且電解質溶液為不燃燒、不爆炸的水溶液，系統運行安全性高。
同時，釩液流電池儲能系統的功率和容量相互獨立，可以進行獨立設計；電池電壓一致性好、可靠性高、循環壽命長，電解質溶液半永久性使用且容量可恢復。此外，全釩液流電池儲能系統的電池系統廢棄后，所有材料仍可循環利用，不污染環境且回收便利，生命周期中能實現環境友好。
正因為全釩液流電池儲能系統擁有上述諸多優勢，中商情報網產業研究院能源行業研究員李俊華對《中國科學報》記者指出，全釩液流電池技術未來在儲能行業具有無可估量的發展潛力，有可能改變未來的能源格局。
當前，全釩液流電池儲能系統可應用于智能電網系統，以及大規模太陽能、風能等需要頻繁充、放電切換的大規模儲能領域，并且可利用儲能實現谷電峰用，以緩解用電高峰期的電力供應不足問題。
張華民說：“該儲能系統還能用于國家重要部門如政府、醫院、機場、軍事指揮系統等備用電站，在非常時期保證穩定、及時的電力供應。”
示范項目意義重大
記者了解到，大連化物所是國內較早從事液流儲能電池技術研發的單位之一。
多年來，針對可再生能源發電及智能電網建設對大規模儲能技術的重大需求，大連化物所儲能技術研究部重點研究儲能電池用關鍵材料、核心部件及電池系統設計、優化、集成技術，并開展應用示范，在全釩液流電池基礎研發及技術應用方面形成了雄厚積累，為提高電池系統性能、降低成本奠定了堅實基礎。
張華民說：“目前，大連化物所在全釩液流電池儲能技術研發領域已經處于國際領先水平。”
此次通過驗收的全球最大規模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統背后，是大連化物所與大連融科儲能技術發展有限公司長達13年的自主創新研發與合作。
“示范項目的成功運行標志著我國全釩液流電池技術達到了國際領先水平。為可再生能源的普及應用提供了有效的技術支撐，具有重要的社會效益并將產生重大的經濟效益。”張華民說。
中投顧問能源行業研究員周修杰也對《中國科學報》記者指出，項目的成功并網對中國全釩液流電池行業而言意義重大，研究人員、投資者、企業對該電池的發展前景和成長空間都比較看好。
“全釩液流電池在儲能行業中所占地位也有所提升，有望將更多市場人士目光吸引到儲能行業，這一成功案例將成為整個行業的重要模板。”周修杰說。
商業化仍需推進
示范項目投入運行后，將為我國全釩液流電池儲能系統在風能等可再生能源領域的不同應用模式積累豐富而有效的數據。
據悉，該運行數據不僅可以用于探索如何建立合適的應用模式，更為重要的是可以為國家政府層面決策提供數據支撐，促進有關儲能技術產業化支持政策的出臺。張華民說：“這對于全釩液流電池規模化儲能系統的商業化至關重要。”
李俊華指出，項目成功并網邁出了我國全釩液流電池儲能系統產業化重要的一步，但大范圍的商業化應用還需進一步努力。
對此，長期從事全釩液流電池研究的張華民表示，當務之急是要通過技術進步，大幅度降低液流電池儲能系統成本。“此外該儲能系統在各應用領域的盈利應用模式還有待進一步完善。全釩液流電池技術已基本成熟，技術難點已經突破，如同手機的發展一樣，在產業化的過程中，技術會得到迅速發展，成本會大幅度下降。”
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