液流電池：大規模高效儲能首選技術之一

20世紀80年代，我國開始進行液流儲能電池的基礎研究工作。從2000年開始，以中國科學院大連化學物理研究所為代表的研究單位大舉進入液流電池研究領域，使得中國液流儲能電池技術進入了發展的“快車道”。

國際上液流電池代表品種主要有3種，即鋅溴電池、多硫化鈉/溴電池及全釩電池(VRB)。

據中國科學院大連化學物理所研究員、大連融科儲能技術發展有限公司副總經理兼總工程師張華民介紹，鋅/溴液流電池具有較高的能量密度(可以達到70Wh/kg)，且材料成本較低，但目前循環壽命較短，且溴具有毒性和腐蝕性，不適合大規模儲能使用。多硫化鈉/溴電池也具有材料成本低的優點，但由于正負極電解液互串引起的容量和性能衰減以及溴的毒性和腐蝕性等問題難以解決，目前國內外多硫化鈉/溴體系液流儲能電池的規模放大工作處于停滯狀態。

在張華民看來，全釩液流儲能電池具有能量轉換效率高、循環壽命長、蓄電容量大、選址自由、可深度放電、系統設計靈活、安全環保、維護費用低等優點，特別是充放電循環壽命長是其他任何電池無法比擬的。“在風能發電并網等規模儲能場合具有明顯的優勢，是大規模高效儲能技術的首選技術之一。”張華民強調。

釩電池中電能以化學能的方式存儲在不同價態釩離子的硫酸電解液中。釩電池通過更換電池模塊，電解液和儲能罐可以反復使用，預計壽命可以達到15年以上。同時，釩電池的充放電效率約為75%。“電池的輸出響應很快，可以在幾個毫秒內完成從零功率到滿功率輸出。”張華民指出。

2008年，大連化物所與大連博融產業投資有限公司合作成立大連融科儲能技術發展有限公司，專門從事液流儲能電池工程化和產業化開發。目前在全釩液流儲能電池關鍵材料、系統集成、測試方法及應用示范等方面取得一系列進展。

首先，融科儲能公司已掌握了百千瓦級自主知識產權的全釩液流儲能電池系統設計、集成技術。建成年產能300MWh的全釩液流儲能電池電解液生產線和產能100MW的雙極板生產線，開發出輸出功率為22kW的電池單模塊，集成出輸出功率為260kW、儲能容量為1MW的電池系統。

其次，在決定電池性能和成本的核心組件離子交換膜材料方面，融科儲能公司在國際上率先開發出高離子選擇性、低成本的離子交換膜。“解決了全釩液流儲能電池產業化的瓶頸，率先實現關鍵材料和核心部件的全國產化。”張華民說。

另外，通過壽命加速試驗對自主研發的2kW全釩液流儲能電池耐久性進行考察。自2007年7月6日開始運行以來，已無故障、連續運行1100多天，累計運行時間近2.8萬小時，實現充/放電循環8100多次，目前仍在繼續運行。

與此同時，2009年7月張華民團隊還在西藏自治區成功安裝一套“太陽能光伏系統與5kW/50kWh液流儲能電池聯合供電系統”，進行示范應用。該系統已無人值守,平穩運行1年多，穩定性得到充分驗證。

“全釩液流儲能電池優異的可靠性與穩定性為其工程化和產業化開發奠定了基礎。”張華民說。