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全钒液流电池储能技术:扫除可再生能源发电障碍

全钒液流电池储能技术:扫除可再生能源发电障碍

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大规模储能技术是解决可再生能源发电不连续、不稳定问题的关键技术。中科院大连化学物理研究所等开发的全钒液流电池储能技术,具有使用寿命长、储能规模大、电池均匀性好、安全可靠、应答速度快、环境友好等突出优势。采用该技术成果,我国已建成20余套应用示范工程。这一有助于推进可再生能源发电普及应用的技术,获得2015年度国家技术发明二等奖。

目前,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。但是,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会给电网的安全稳定运行带来严重冲击。大规模储能系统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。全钒液流电池储能技术则因其使用寿命长、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。

多年来,大连化学物理研究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,在全钒液流电池储能技术取得了一系列重大技术突破。

该团队原创性地开发出全钒液流电池离子传导膜、电极双极板、电解质溶液等关键材料,创新性地突破了高性能电堆和大规模储能系统设计集成等方面的关键科学问题和工程技术问题,取得了一系列技术发明和创新成果。

他们研制出了液流电池用高选择性、高传导性、高稳定性非氟离子传导膜,高导电性、高活性碳素复合双极板材料及高稳定性电解质溶液。在此基础上,他们将关键材料制备技术进行放大,实现了规模化生产。

他们攻克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,并进一步突破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。

他们掌握了高功率、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,原创性地提出了模块化设计理念,开发出不同规模等级、可独立运行的全钒液流电池单元系统模块,并在运行中根据实际需求管理液流电池单元系统模块。此外,该项目还突破了多系统耦合控制技术,实现了多个液流电池单元系统模块高效、经济与稳定运行。

2008年,采用该项目技术建设的国内首套100kW全钒液流电池储能系统开始示范应用;2012年,采用该项目技术的世界最大规模5MW/10MWh全钒液流电池商业化示范系统成功建成,其技术指标和工业化进程均处于国际领先水平。

该项目完成了从实验室基础研究到产业化的工程应用,从关键材料到系统集成的发展过程,率先实现了液流电池储能技术的产业化。该项目组也成为当时全球唯一掌握完整的全钒液流电池储能全产业链的科研团队。