摘要:由中鈉儲能技術(shù)有限公司(簡稱:中鈉儲能)承辦的“2023年第一屆液流電池技術(shù)發(fā)展論壇”于6月15日在上海新國際博覽中心順利召開。會議期間,國際著名燃料電池和液流電池專家張華明、中鈉儲能研發(fā)主任劉季銓等液流電池行業(yè)資深專家,現(xiàn)場發(fā)表演講,并與參會人員進(jìn)行深入探討與交流。
注:論壇現(xiàn)場合影
2023年第一屆液流電池技術(shù)發(fā)展論壇
隨著國家“碳達(dá)峰·碳中和”戰(zhàn)略目標(biāo)提出,我國新型儲能裝機規(guī)模持續(xù)快速增長。國家能源局會同國家發(fā)展改革委發(fā)布了《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》等一系列政策出臺,我國初步建立了全國新型儲能行業(yè)管理體系,促進(jìn)了新型儲能技術(shù)創(chuàng)新應(yīng)用和產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展。
注:論壇現(xiàn)場圖
液流電池作為電化學(xué)儲能技術(shù)之一,具備安全性高、循環(huán)壽命長、電解液可循環(huán)利用、生命周期性價比高、環(huán)境友好等諸多優(yōu)勢,具有廣闊的應(yīng)用前景。近年來,液流電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用進(jìn)展迅速,全球最大的百兆瓦級全釩液流電池儲能調(diào)峰電站、全球最大容量的兆瓦級鐵鉻液流電池儲能示范項目均已成功投運。
2023年第一屆液流電池技術(shù)發(fā)展論壇圍繞液流電池技術(shù)發(fā)展趨勢、產(chǎn)業(yè)應(yīng)用前景、標(biāo)準(zhǔn)檢測認(rèn)證情況、產(chǎn)業(yè)鏈融合創(chuàng)新等多個維度展開探討,同時搭建液流電池企業(yè)展臺,形成“研討+展會”機制,促進(jìn)液流電池全產(chǎn)業(yè)鏈、全價值鏈協(xié)同創(chuàng)新,推動“雙鏈”融合。
中鈉儲能“寬溫區(qū)高穩(wěn)定性釩液流電池電解液的開發(fā)及應(yīng)用”
論壇召開期間,由中鈉儲能研發(fā)主任劉季銓將現(xiàn)場演講“寬溫區(qū)高穩(wěn)定性釩液流電池電解液的開發(fā)及應(yīng)用”主題報告,深入探討了全釩液流電池的行業(yè)現(xiàn)狀、市場價值等話題。
注:中鈉儲能研發(fā)主任劉季銓現(xiàn)場演講
行業(yè)現(xiàn)狀
全球儲能行業(yè)步入規(guī)模化發(fā)展階段,全球能源轉(zhuǎn)型加速,儲能行業(yè)規(guī)?;l(fā)展的條件已經(jīng)成熟。光伏、風(fēng)電等波動性能源加速取代傳統(tǒng)的火電裝機,電力系統(tǒng)面臨的挑戰(zhàn)正日益凸顯。隨著技術(shù)的進(jìn)步與產(chǎn)能的擴(kuò)張,風(fēng)電、光伏的發(fā)電成本降幅顯著,全球正朝著“新能源+儲能”平價的方向快速前進(jìn)。儲能市場化發(fā)展的機制已基本建立,新興市場的電力系統(tǒng)改革亦持續(xù)加速,儲能行業(yè)規(guī)模化發(fā)展的條件已經(jīng)成熟。
釩電池概況
全釩液流電池作為電化學(xué)儲能的重要組成部分,具有儲電規(guī)模大、生命周期長、安全性高、長時儲能、平均成本低,解耦設(shè)計等優(yōu)點。電源側(cè)可以平滑新能源輸出波動、跟蹤新能源輸出計劃、增強電源調(diào)頻調(diào)壓能力,解決風(fēng)光棄電。釩電池主要由電解液儲液罐、循環(huán)泵、電極、選擇性交換膜、雙極板和集流體組成。外接泵把電解液壓入電堆內(nèi),使其在儲液罐和半電池的閉合回路中循環(huán)流動,選擇性交換膜進(jìn)行離子交換實現(xiàn)電平衡,電解質(zhì)溶液在電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng),通過雙電極板收集和傳導(dǎo)電流,這個可逆的反應(yīng)過程使釩電池進(jìn)行充放電。
釩電池成本分析
整個釩電池儲能系統(tǒng)主要由電堆、電解液、逆變器、智能控制、儲罐、箱體結(jié)構(gòu)、管泵閥傳感器幾部分構(gòu)成。釩電池最主要的核心部件就是電堆和電解液,在整個釩電池儲能系統(tǒng)成本構(gòu)成中電解液和電堆占了很大的比例。因為釩電池的解耦設(shè)計,整體成本會隨著儲能時長增加而顯著降低。隨著儲能時長的增加電解液的成本將超過60%。
市場價值
本研究擴(kuò)展了目前純硫酸體系的釩電池電解液的使用溫度范圍,從目前市場0~40℃的使用范圍擴(kuò)展到了0~65 ℃,避免了因為溫度過高使得的五氧化二釩結(jié)晶析出,導(dǎo)致電解液能量密度降低和對過濾系統(tǒng)及管道、電堆的堵塞,降低系統(tǒng)換熱成本,主要市場價值體現(xiàn)在以下幾方面
1.提供穩(wěn)定的電池性能:寬溫域釩電池電解液能夠在廣泛的溫度范圍內(nèi)提供穩(wěn)定的電池性能,包括高溫和低溫條件下的電化學(xué)性能。這使得釩電池在不同氣候和環(huán)境條件下都能夠可靠地運行,具有較高的能量密度和功率輸出。
2.增強安全性:寬溫域釩電池電解液通常采用無機鹽溶液,相對于某些有機電解液,具有更高的熱穩(wěn)定性和低的燃燒風(fēng)險。這使得釩電池在高溫環(huán)境下不容易發(fā)生過熱和爆炸等安全問題,提供了更安全可靠的能量儲存解決方案。
3.增加應(yīng)用靈活性:寬溫域釩電池電解液的使用使得釩電池能夠適應(yīng)不同的應(yīng)用場景和工作環(huán)境。無論是極寒地區(qū)的極低溫度環(huán)境還是高溫地區(qū)的高溫條件,釩電池都能夠保持良好的性能,為能源儲存和應(yīng)急電力等領(lǐng)域提供了更大的靈活性和可靠性。
4.提供長壽命和高循環(huán)穩(wěn)定性:寬溫域釩電池電解液的使用可以提供長壽命和高循環(huán)穩(wěn)定性。釩電池的電解液和電極材料具有良好的耐腐蝕性和穩(wěn)定性,能夠經(jīng)受高循環(huán)次數(shù)和長期使用而不會明顯損耗性能。這降低了維護(hù)成本和更換電池的頻率,提高了整體的經(jīng)濟(jì)性和可持續(xù)性。
5.促進(jìn)可再生能源發(fā)展:寬溫域釩電池電解液的應(yīng)用對于可再生能源的發(fā)展具有積極意義。作為一種高容量、長壽命、可循環(huán)使用的儲能技術(shù),釩電池可以有效平衡可再生能源的間歇性和不可控性,提供可靠的儲能支持,促進(jìn)可再生能源的大規(guī)模應(yīng)用和普及。
6.減少設(shè)備設(shè)計和制造的限制:傳統(tǒng)電解液在極端溫度條件下可能會出現(xiàn)性能下降或甚至失效的問題。而寬溫域電解液的使用可以減少對設(shè)備設(shè)計和制造的限制,降低對于溫控系統(tǒng)的依賴,甚至可以減去換熱冷卻系統(tǒng),簡化了產(chǎn)品開發(fā)流程。
中鈉儲能項目成果
1.開發(fā)了CSE系寬溫區(qū)釩液流電池電解液。
2.與目前商用電解液相比,CSE釩電解液具備良好的熱穩(wěn)定性和化學(xué)穩(wěn)定性,寬溫區(qū)范圍0~65oC。
3. CSE釩電解液的物理性質(zhì)和電化學(xué)可逆性與商用電解液相當(dāng),未出現(xiàn)較大的差異。