伴隨著可再生能源、分布式微網(wǎng)和智慧能源的加速發(fā)展，在提升可再生能源并網(wǎng)率、平衡電網(wǎng)穩(wěn)定性方面發(fā)揮重要用途的儲(chǔ)能技術(shù)越來越受關(guān)注。根據(jù)咨詢機(jī)構(gòu)麥肯錫的預(yù)測(cè)，到2025年，儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)全球經(jīng)濟(jì)價(jià)值的貢獻(xiàn)將超過1萬億美元。

在儲(chǔ)能領(lǐng)域，我國不僅是全球最大的動(dòng)力鋰離子電池——鋰離子電池生產(chǎn)國，也是電網(wǎng)級(jí)先進(jìn)大型儲(chǔ)能技術(shù)——全釩液流電池最大生產(chǎn)國。目前我國已100%擁有全釩液流電池自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)，且技術(shù)與應(yīng)用規(guī)模均領(lǐng)先世界，其中依托該技術(shù)生產(chǎn)的電解液市場(chǎng)規(guī)模占全球市場(chǎng)90%以上份額。

四月二十三日，北京國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)，中科院大連化物所與大連融科儲(chǔ)能公司合作團(tuán)隊(duì)的全釩液流電池核心技術(shù)成為該平臺(tái)首場(chǎng)活動(dòng)對(duì)接項(xiàng)目。

自主產(chǎn)權(quán)國際領(lǐng)先

業(yè)內(nèi)專家普遍認(rèn)為，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是可再生能源普及應(yīng)用的核心技術(shù)，而在眾多大容量儲(chǔ)能技術(shù)路線中，全釩液流電池已脫穎而出。大連化物所首席科學(xué)家張華民掛帥的全釩液流電池研發(fā)團(tuán)隊(duì)，目前已成功執(zhí)行了近30項(xiàng)應(yīng)用示范工程，其中包括2012年執(zhí)行的當(dāng)時(shí)全球最大規(guī)模的5MW/10MWh遼寧臥牛石風(fēng)電場(chǎng)全釩液流儲(chǔ)能系統(tǒng)，在國內(nèi)外率先實(shí)現(xiàn)了該技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化。當(dāng)前正在執(zhí)行的、由大連市政府支持的200MW/800MWh全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目，也已被國家能源局確定為國家儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。

“2018年，我們將建成300MW/年規(guī)模的全釩液流電池產(chǎn)業(yè)化基地，屆時(shí)電池的系統(tǒng)成本將下降到2500元/kWh,電堆工作電流密度可以達(dá)到180mA/cm2,中期成本目標(biāo)將達(dá)到1800元/kWh。”張華民說。

作為科技部973液流電池重大基礎(chǔ)研究項(xiàng)目首席科學(xué)家和國家能源液流儲(chǔ)能電池技術(shù)重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，張華民帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)經(jīng)過15年的研發(fā)，已形成包括液流電池批量生產(chǎn)、模塊設(shè)計(jì)制造、系統(tǒng)集成控制在內(nèi)的全產(chǎn)業(yè)鏈全釩液流電池自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)體系。迄今已申請(qǐng)國家發(fā)明專利286件，國際專利12件，授權(quán)111件。

據(jù)介紹，近年來，該技術(shù)體系斬獲了國內(nèi)外多個(gè)重大獎(jiǎng)項(xiàng)，其中包括2014中科院杰出科技成就獎(jiǎng)、2015國家技術(shù)發(fā)明二等獎(jiǎng)，以及中科院“十二五”20項(xiàng)標(biāo)志性重大進(jìn)展成果之一等。作為國家能源液流電池標(biāo)準(zhǔn)委員會(huì)主任委員單位，大連化物所和大連融科儲(chǔ)能公司成為全釩液流電池多項(xiàng)國際標(biāo)準(zhǔn)的制訂者。

示范工程初見成效

目前，液流電池技術(shù)已在國際市場(chǎng)得到認(rèn)可。據(jù)記者了解，美國在其2011年儲(chǔ)能發(fā)展規(guī)劃中已將液流電池作為首要支持發(fā)展的電池技術(shù)。美國2012年資助的22個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目中液流電池占到12個(gè)，且規(guī)模最大的也是液流電池。加拿大安大略省2015年招標(biāo)的5個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目中，液流電池技術(shù)中標(biāo)了4個(gè)。

“紐約消防局稍早前已批準(zhǔn)釩液流電池可以用于商業(yè)、學(xué)校和醫(yī)院，這是繼鉛酸電池之后，紐約批準(zhǔn)第二個(gè)的電池類別。釩液流電池的電化學(xué)可逆性能要超過我在實(shí)驗(yàn)室層面研究過的所有代表先進(jìn)技術(shù)的電池。充放電循環(huán)次數(shù)已經(jīng)不是該電池壽命的決定因素。”美國能源部電網(wǎng)儲(chǔ)能項(xiàng)目顧問、西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室電網(wǎng)儲(chǔ)能原首席執(zhí)行官楊振國博士說。

在張華民看來，安全性、全生命周期的性價(jià)比和環(huán)保性是大規(guī)模儲(chǔ)能要強(qiáng)調(diào)的重要指標(biāo)，而這正是全釩液流電池的強(qiáng)項(xiàng)——性能卓越、環(huán)保優(yōu)勢(shì)明顯，且能源效率與抽水儲(chǔ)能相當(dāng)。這使得全釩液流電池成為液流電池的首選技術(shù)路線，同時(shí)也成為釩資源綜合利用的重要方向。

記者從會(huì)上了解到，國網(wǎng)遼寧電力公司運(yùn)行管理的遼寧臥牛石風(fēng)電場(chǎng)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)自2013年三月投運(yùn)以來，在削峰填谷和減少棄風(fēng)上發(fā)揮了重要用途，截至2015年底，該系統(tǒng)共減少棄風(fēng)近760萬千瓦時(shí)，獲得直接經(jīng)濟(jì)效益逾460萬元。

此后，國網(wǎng)遼寧電力公司又陸續(xù)投運(yùn)了兩座儲(chǔ)能電站，分別為和風(fēng)楊家店儲(chǔ)能電站（鋰離子電池和全釩液流電池）和黑山龍灣儲(chǔ)能電站（全釩液流電池）。“從2015年的運(yùn)行數(shù)據(jù)看，這三個(gè)風(fēng)電廠的利用小時(shí)數(shù)都在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)。”國網(wǎng)遼寧電力有限公司副總經(jīng)理王芝茗指出。

據(jù)介紹，目前該公司正在進(jìn)一步探索儲(chǔ)能技術(shù)在微網(wǎng)領(lǐng)域應(yīng)用，欲通過示范工程進(jìn)一步驗(yàn)證百兆瓦級(jí)大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)在調(diào)峰、電網(wǎng)應(yīng)急及事故情況下的用途。

產(chǎn)業(yè)發(fā)展前景廣闊

“儲(chǔ)能技術(shù)在新能源系統(tǒng)中，特別是在分布式能源系統(tǒng)中的用途會(huì)越來越重要。但它現(xiàn)在還處在技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展的起步階段，尚未形成規(guī)模產(chǎn)業(yè)。如何解決好當(dāng)前存在的問題，更好向產(chǎn)業(yè)化推進(jìn)非常重要。”原國務(wù)院參事、北京國際能源專家俱樂部名譽(yù)理事會(huì)副主席石定寰說。

“儲(chǔ)能的最高境界就是有儲(chǔ)能而盡量少用儲(chǔ)能，儲(chǔ)能的效率體現(xiàn)和電網(wǎng)的運(yùn)行方式有一定關(guān)系。”王芝茗指出。

在與會(huì)專家看來，全釩液流儲(chǔ)能系統(tǒng)與整個(gè)電力系統(tǒng)的匹配性、可靠性、溫度窗口進(jìn)一步放開等方面還有待提升，還要在“好用”上更加“看得見、摸得著”。

以風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目相關(guān)相關(guān)經(jīng)驗(yàn)為例，“目前整個(gè)風(fēng)電場(chǎng)的協(xié)調(diào)控制系統(tǒng)，如何與儲(chǔ)能系統(tǒng)匹配，實(shí)現(xiàn)有機(jī)協(xié)調(diào)，仍然不夠理想，且現(xiàn)行風(fēng)電技術(shù)國際上的一些條款已不能適應(yīng)未來發(fā)展要。未來風(fēng)電場(chǎng)整體的優(yōu)化協(xié)調(diào)配置，以及技術(shù)國標(biāo)如何納入儲(chǔ)能技術(shù)，將是下一步的工作方向。”國家電網(wǎng)總工程張啟平說。

楊振國認(rèn)為，參照美國、日本、歐洲現(xiàn)有技術(shù)水平，假如僅靠削峰填谷，全釩液流電池目前尚無法收回成本，所以儲(chǔ)能還要拓展更多應(yīng)用渠道“提升價(jià)值空間”。

在亞洲開發(fā)銀行能源技術(shù)總工翟永平看來，符合政策導(dǎo)向、技術(shù)全生命周期具備環(huán)保性的儲(chǔ)能技術(shù)，仍要量化考量。他認(rèn)為，從投資角度講，需求滿足要比技術(shù)解決方法更關(guān)鍵。“亞行重視技術(shù)的環(huán)境效益、社會(huì)效益評(píng)價(jià)，即便財(cái)務(wù)評(píng)價(jià)不高，我們也會(huì)支持。假如全釩液流電池技術(shù)找到合適的應(yīng)用渠道，我們非常愿意供應(yīng)資助。”

當(dāng)前儲(chǔ)能行業(yè)補(bǔ)貼一直爭議不斷，不少專家認(rèn)為“與其給儲(chǔ)能補(bǔ)貼，不如多給儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展政策”。

“電力體制改革要求未來發(fā)電公司謀求成本領(lǐng)先戰(zhàn)略，只有大幅降低成本才能更具競(jìng)爭力。全釩液流電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展要經(jīng)過充分的市場(chǎng)競(jìng)爭、開放局部技術(shù)、構(gòu)建良好競(jìng)爭氛圍、加速成本降低、增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)技術(shù)競(jìng)爭力。”華電科學(xué)技術(shù)研究院原院長、南京自動(dòng)化公司總經(jīng)理應(yīng)光偉說。

國家發(fā)改委氣候戰(zhàn)略與國際合作中心主任李俊峰則認(rèn)為，通過電網(wǎng)優(yōu)化調(diào)度削峰填谷，包括將燃煤電廠改為調(diào)峰電廠，將是未來幾年政策上的首選。“‘十三五’期間，儲(chǔ)能還只能維持在技術(shù)研發(fā)、示范工程和產(chǎn)業(yè)鏈建設(shè)階段，國家應(yīng)鼓勵(lì)在適宜的地方優(yōu)先選擇液流電池技術(shù)，不再鼓勵(lì)鉛酸電池。”