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储能行业迎“新秀”钒电池:一所安全可靠的“电力银行”

储能行业迎“新秀”钒电池:一所安全可靠的“电力银行”

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风能、太阳能等清洁能源的发展已是大势所趋,然而由于风能等清洁能源具有不连续、不稳定等特性,大规模并网后对电网调峰、调频及电能质量均会带来不利影响,这限制了清洁能源的广泛应用。储能技术的诞生有望解决上述困扰。

与其他储能设备相比,钒电池凭借其安全性高、寿命长、低污染、环境友好等优势成为可再生能源储能、电网调峰、备用电源等领域的首选技术之一。钒电池全称为全钒液流电池,是一种通过钒离子价态变化,实现化学能到电能的往复转换,从而将风力或太阳能产生的电力存储与释放的大型储能电池,业内形象地称之为“电力银行”。

图为装有钒电池的集装箱 本报记者 李芃达摄

据了解,发达国家用于电站调峰和风力储能的钒电池产业发展迅速,技术已经基本成熟。在日本,大功率钒电池储能系统已投入使用,并全力推进其商业化进程,北海道的钒电池示范系统已经充放电27万次;美国也将钒电池列在储能技术发展规划的首要位置。在我国,钒电池产业还处于起步阶段。然而资料显示,我国钒储量占全球储量的35%,居全球第一位,钒产量占全球产量的48%,得天独厚的钒资源优势为我国钒电池产业的发展创造了十分有利的条件。

2012年,由融科储能公司建设的“5MW/10MWh全钒液流电池储能应用示范电站”在沈阳市龙源卧牛石风电场落成,并顺利通过辽宁电网和业主的验收,各项指标全部达到设计要求。“这是目前世界上第一套实际并网运行超过四年的5MW级钒电池储能电站,标志着我们公司在该领域技术研发、成套产品生产等方面处于国际领先水平。” 大连融科储能技术有限公司总裁助理王晓丽告诉《经济日报》记者,该储能电站直接接受辽宁省电力公司调度,参与电网削峰填谷,有效提高电网对风力发电的接纳能力,推动可再生能源发电的健康发展,促进了节能减排。

稳定运行四年多以来,该储能系统大大提高了风电场输出功率的可靠性。相较于常规发电机组,风电场发电具有较大的波动性和随机性,无法根据实际需求随时保障平稳供电。“比如某天下午三点,电力公司要为A用户提供两小时50兆瓦功率的电力,如果当时风力不足就无法满足所需功率。”王晓丽说,而储能系统实时吸收和释放功率,可以使风电场更加适应电力系统调度的运行需要,将其作为有效电源进行管理。此外,储能系统在平滑风电场出力、提高风电供电可靠性等方面也发挥着十分重要的作用。

图为装有钒电池的集装箱 本报记者 李芃达摄

在5MW/10MWh全钒液流电池储能电站成功运行的基础上,融科储能公司又先后实施了辽宁黑山龙湾风电场3MW/6MWh全钒液流电池储能电站项目、国电和风北镇风电场2MW/4MWh全钒液流电池储能电站项目;于2014年与德国博世集团合作,在德国汉堡北部建造了欧洲最大规模的250kW/1MWh全钒液流电池储能系统;与美国UniEnergy Technologies公司合作,建造了美国首座兆瓦级全钒液流储能电池电站。

“技术水平领先世界、成功开辟海外市场,与我们始终坚持自主创新、积极强化知识产权战略布局密不可分。”大连融科储能技术有限公司副总经理、中国科学院大连化学物理研究所研究员张华民表示,融科储能与中国科学院大连化学物理研究所通过产学研合作,已在全钒液流电池核心领域和关键技术攻关上实现重大突破,相继在电池材料、成套装备系统、储能应用以及产业化制造等方面形成了完整的知识产权体系,拥有170余项国内外专利,是全钒液流电池国内及国际标准制定的牵头单位。

图为全国产化材料200KW全钒液流电池系统 本报记者 李芃达摄

目前,储能行业正处于从示范项目向大规模产业化跨越的关键时期。国际著名咨询机构麦肯锡更是将储能技术列为改变未来的12项颠覆性技术之一。根据国际能源署(IEA)的预计,到2050年全球储能市场规模将达数万亿美元,我国储能行业也将坐拥数万亿元人民币的市场体量。而作为当前储能设备的首选技术之一,钒电池具有十分强劲的发展潜力,甚至有可能改变未来的能源格局。

按照我国《新能源汽车产业发展规划》和近年来电池行业数据的测算,钒电池所应用的风电储能设备和城市调峰储能设备市场规模将在16000亿元左右,绿色经济发展的浪潮将会给钒电池产业带来前所未有的历史机遇。