液流电池:让未来能源蓝图“触手可及”

        提到电动汽车,大家已经并不陌生,电动汽车的大规模应用大大减少了汽车尾气的排放。然而,就在3年前,一家年轻的德国初创公司NanoFlowcell在推出几款液流电池驱动的车型而备受业界关注。液流电池驱动到底有多厉害,就拿NanoFlowcell的这款电动车来说,续航里程达到800-1000km,更新耗时仅仅为5-10分钟。

        液流电池储能技术特点然而,这只是液流电池应用的其中一种场景,因其具有规模化、耐久、安全、环保等特点,还被广泛应用在风储、光储、调峰、调频和安全备用电源等领域。说起液流电池,要先从储能技术说起,储能技术是现代电力系统的“刚需”,是实现可再生能源并网和普及应用的核心技术,也是发展能源互联网、泛能网、电力辅助调频、离网供电、安全备用电源和分布式发电等领域的关键使能技术。

        近年来,电池储能应用趋势呈现大型化,尤其以液流电池规模最大。液流电池原理液流电池是通过正、负极电解液中的活性物质发生氧化还原反应实现电能和化学能的相互转化,进而实现电能的储存和释放。液流电池是一种与传统的二次电池结构明显不同的可重复充放电的电池。一般由电池堆、正极电解液和负极电解液构成,电池堆主要包括正极、负极和隔膜。根据其正负极采用的活性物质不同,分为全钒、锌/溴、锌/氯、铁/铬以及钒/多卤化物液流电池。

        在众多储能技术中,液流电池技术相对成熟,并且具备明显的优点。主要优点包括:1、常温运行,并且使用水相电解液,无燃烧爆炸危险,安全性好;2、与一般电池不同,具备功率和容量可独立设计的独特优点,尤其适合大规模储能;3、使用寿命长,一般可达15,000个循环,寿命可达10——20年;4、主要材料可循环利用、环境友好;5、储能容量大,一般在100kWh-1000MWh;6、能量效率高,高于80%,充放电性能好,可以深度放电而不会对电池造成损害。

        尽管液流电池技术具有以上独特的优点,但是其大规模的商业化仍然受到成本制约,如何降低其制造成本已经成为行业“痛点”总结:液流电池储能技术应用场景基本包含了美国能源部提出的所有储能应用场景(5大类,18个小类),在集中式新能源(风力发电和光伏发电)、电源侧辅助服务、电网侧储能和用户侧(工商业用户)等领域具备广阔的应用前景。以集中式新能源领域为例,液流电池发挥减少弃电、削峰填谷、平滑出力、跟踪预测曲线和改善新能源无功电压特性等功能,一般配置5MW–50MW,放电时长2h–6h。

        国家能源集团在可再生能源消纳、电力辅助服务、电能质量管理、微网和安全备用电源等领域储能需求量大,储能技术广泛应用于集团各个主业。仅就风电领域应用一项,按照10%–15%风场配备储能,市场规模达到300–500亿人民币。发展液流电池技术,不仅满足集团主营业务的储能需求,同时可以实现火电厂废弃物、煤化工产品和副产物的高附加值利用,拓展储能产业链上游技术和市场。目前,全球和中国的储能市场已经迎来真正的重要发展期,国内储能市场正在逐步释放,加快推动液流电池技术的发展,拥抱储能发展的大潮,投身于万亿规模储能市场的开发,未来可期。

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