作者:倪伟波/整理 来源: 发布时间:2016-3-29 15:13:2
储能“黑马”
——液流储能关键材料与新技术

 
能源是国民经济可持续发展和国家安全的重要基础。
 
随着经济的发展,人类社会对能源的需求日益增加,化石能源的大量消耗所造成的环境压力日益突出。大规模利用可再生能源,实现能源多样化,成为世界各国能源安全和可持续发展的重要战略。
 
然而,风能、太阳能等可再生能源发电具有不稳定、不可控的特性。可再生能源大规模并入电网,又会给电网的安全稳定运行带来严重的冲击。
 
储能技术是电力系统发展历程中一直为人所渴望的技术,它可将间歇的、不稳定、不可控的可再生能源变成稳定、可控、高电能质量的优质能源,真正实现清洁能源、稳定电力的美好愿景。
 
大规模储能系统不仅可有效实现可再生能源发电的调幅调频、平滑输出、跟踪计划发电,提高电网对可再生能源发电的消纳能力,解决弃风、弃光问题,还是解决可再生能源发电不连续、不稳定特征的关键瓶颈技术。
 
因此,储能技术已成为全球技术竞争的新焦点。
 
凭借着敏锐的科学和市场洞察力,中国科学院大连化学物理研究所早已开始了大规模电化学储能技术的研究。
 
通过对多种电化学储能技术的分析和调研,该所全钒液流电池储能技术研究团队最终选定了充放电循环寿命长、安全性高、应答速度快的全钒液流电池储能技术作为研究方向。
 
2005年,在国家科技部“863”计划项目的支持下,中科院大连化物所全钒液流电池储能技术研究团队成功研制出当时国内规模最大的10kW全钒液流电池储能系统,填补了国内液流电池储能系统技术的空白,迈出了全钒液流电池储能技术应用的第一步。
 
2008年,中科院大连化物所全钒液流电池储能技术研究团队成功开发出额定输出功率为10kW的电堆,并集成出当时国内首台最大规模的100kW/200kWh全钒液流电池储能系统。中国电力科学研究院还因此首次对全钒液流电池储能技术进行了电网应用性能的综合测试,对其实际应用提供了实验数据支撑。
 
随着电力市场对储能技术的重视和需求的快速增加,全钒液流电池储能技术日益成熟。在产学研模式的推进下,中科院大连化物所全钒液流电池储能技术研究团队的科研成果以企业化的运作方式,实现了从基础研究到产业化的应用,形成了完整的产业链,加速推进了全钒液流电池实验室技术的工程化和产业化。
 
如今,中科院大连化物所全钒液流电池储能技术研究团队研发的全钒液流电池储能技术因其使用寿命长、储能规模大、安全可靠、环境友好等特点,成为规模储能的首选技术之一。由该团队研制出的全球最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池储能系统,已经全面投入运行。
 
多年来,中科院大连化物所全钒液流电池储能技术研究团队坚持基础研究与应用开发并重,关键材料、核心部件研发及电池系统集成创新与示范应用并举的研究开发理念,“产、学、研、用”紧密合作的创新研究开发机制,取得了一系列重大技术突破。
 
突破关键材料
 
突破了液流电池关键材料包括非氟离子传导膜、电解质溶液、液流电池双极板的设计与制备技术,原创性地研制成功液流电池用高选择性、高传导性、高稳定性非氟多孔离子传导膜,高导电性、高活性碳素复合双极板材料、高稳定性电解质溶液。突破了关键材料的规模放大技术,实现了关键材料的规模化生产。
 
突破关键集成技术
 
突破了全钒液流电池电堆的设计集成技术,发明了大功率、高功率密度电堆结构设计方法和制造技术,设计集成出32千瓦大功率液流电池单体电堆,突破了单体电堆工程化制造技术,实现了批量化生产,并向国外出口。
 
突破系统控制技术
 
突破了高功率、大容量、高集成度全钒液流电池储能系统设计方法及多体系耦合控制技术,发明了大规模储能系统控制管理策略,实施了迄今为止世界上最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池储能系统的商业化应用工程,率先实现了液流电池储能技术的产业化。
 
全钒液流电池储能技术研究团队申请专利150余项,国际专利6项,形成了完整的自主知识产权体系,领军国内外液流电池标准的制定。 实施了近20项商业化示范工程,产品成功进军欧美市场。2012年完成的全球最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池商业化示范工程,技术指标和工业化进程均处于国际领先水平。研究成果对推进我国可再生能源发电的普及应用,实现节能减排重大国策具有十分重要的意义。■
 
《科学新闻》 (科学新闻2016年3月刊 硕果)
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