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       隨著我國(guó)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的推進(jìn)，儲(chǔ)能的發(fā)展得到了國(guó)家頂層能源戰(zhàn)略的支持。

2023年以來(lái)，已經(jīng)有27個(gè)省將儲(chǔ)能列入政府工作重點(diǎn)，發(fā)展大型儲(chǔ)能成為共識(shí)。依靠政策的有力推動(dòng),隨著以風(fēng)電、光伏為代表的新能源并網(wǎng)量越來(lái)越大，新能源的消納問(wèn)題愈發(fā)突出，對(duì)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)有了更高的要求。

通常我們認(rèn)為，持續(xù)放電時(shí)間不低于4小時(shí)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，就是長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。隨著我國(guó)對(duì)新能源配儲(chǔ)占比要求達(dá)到15%-20%之后，為緩解高峰供電壓力，4小時(shí)以上并且低成本的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求成為剛需，其重要性不言而喻。

作為長(zhǎng)期存儲(chǔ)能源的技術(shù)，它可以通過(guò)擴(kuò)大儲(chǔ)能系統(tǒng)的規(guī)模來(lái)維持?jǐn)?shù)小時(shí)、數(shù)天甚至數(shù)周的電力供應(yīng)，同時(shí)為脫碳做出重大貢獻(xiàn)。

一、適用于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的特別技術(shù)

目前，鋰離子電池是市面上最常見(jiàn)的儲(chǔ)能技術(shù)，被廣泛應(yīng)用于動(dòng)力電池儲(chǔ)能。由于其功率和容量耦合，成本將隨著時(shí)長(zhǎng)的增加成倍增長(zhǎng)，所以它不適合做長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能。

眾所周知，鋰離子電池有三大硬傷：缺乏安全性、不耐寒、成本太高。那么有沒(méi)有一項(xiàng)電池儲(chǔ)能技術(shù)，既能夠保留鋰離子儲(chǔ)能電池的優(yōu)勢(shì)，又能克服這三大硬傷?

“液流電池”或許才是可再生能源的最佳選擇。

液流電池的電解液儲(chǔ)存在電堆外部的儲(chǔ)液罐中，通過(guò)泵輸送到電堆內(nèi)部，在電極處進(jìn)行氧化還原反應(yīng)，反應(yīng)后的活性物質(zhì)隨著電解液流回外部?jī)?chǔ)液罐。液流電池主要利用正負(fù)極兩側(cè)溶液中活性物質(zhì)氧化還原狀態(tài)的改變，來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電。在中大型儲(chǔ)能項(xiàng)目建設(shè)中，液流電池具有無(wú)可比擬的優(yōu)勢(shì)，且可運(yùn)用于多場(chǎng)景。

注：液流電池運(yùn)行原理圖

長(zhǎng)期來(lái)看，隨著新能源逐步成為電力系統(tǒng)的主體，液流電池儲(chǔ)能的應(yīng)用場(chǎng)景也會(huì)有很多，功率范圍將涵蓋kW級(jí)的用戶側(cè)場(chǎng)景，到GW級(jí)的發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)場(chǎng)景，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)則從秒級(jí)、分鐘級(jí)、小時(shí)級(jí)到跨日、跨季不等。

● 電網(wǎng)側(cè)：液流電池儲(chǔ)能產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)大規(guī)模存儲(chǔ)和釋放，電網(wǎng)方向可應(yīng)用于調(diào)峰、調(diào)頻及備用等，主要保障電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行。

● 發(fā)電側(cè)：液流電池儲(chǔ)能產(chǎn)品可在在用電谷時(shí)儲(chǔ)存電力，用電高峰時(shí)釋放電力，補(bǔ)充用電缺口?？梢猿浞謴浹a(bǔ)太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源發(fā)電的間歇性和波動(dòng)性問(wèn)題。

● 用戶側(cè)：當(dāng)停電導(dǎo)致住宅、商業(yè)社區(qū)等無(wú)電可用時(shí)，液流電池儲(chǔ)能產(chǎn)品可解決能源短缺并提供能源恢復(fù)，保障正常工作、生活用電。

注：新型儲(chǔ)能豐富的應(yīng)用場(chǎng)景

二、液流電池多條技術(shù)路線，誰(shuí)主沉浮?

從各地發(fā)布的十四五時(shí)期新能源儲(chǔ)能裝機(jī)目標(biāo)統(tǒng)計(jì)，至2025年發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能的規(guī)劃裝機(jī)總規(guī)模超過(guò)67GW。而截至2021年，中國(guó)新型儲(chǔ)能裝機(jī)僅400萬(wàn)千瓦(中國(guó)電力規(guī)劃總院數(shù)據(jù))，市場(chǎng)增量需求巨大?？紤]到不同場(chǎng)景的儲(chǔ)能需求有很大差距，未來(lái)會(huì)有多種儲(chǔ)能技術(shù)并存，共同支撐電力系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定。

目前主流的液流電池技術(shù)主要有鋅鐵液流電池、全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池等20多種技術(shù)路線,繼全釩、鐵鉻后，鋅鐵技術(shù)路線猶如一匹黑馬，以獨(dú)特的技術(shù)優(yōu)勢(shì)與低成本，殺出重圍。技術(shù)路線的不同，主要指電解質(zhì)溶液主要成分的不同。

● 全釩液流電池

全釩液流電池目前在國(guó)內(nèi)發(fā)展較為成熟、項(xiàng)目最多的技術(shù)路線之一。它是一種以釩為活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池。釩電池電能以化學(xué)能的方式存儲(chǔ)在不同價(jià)態(tài)釩離子的硫酸電解液中。

成本方面，釩電解液成本約占總成本的一半，釩電解液主要成本為五氧化二釩，價(jià)格主要受到釩價(jià)波動(dòng)的影響。

● 鐵-鉻液流電池

2023年2月28日，我國(guó)首個(gè)兆瓦級(jí)鐵-鉻液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目在內(nèi)蒙古成功試運(yùn)行。此前，鐵鉻液流電池也在2022年北京冬奧會(huì)上為張家口的奧運(yùn)場(chǎng)館提供綠色電力服務(wù)。

與其他怕冷的電池相比，鐵鉻液流電池的運(yùn)行溫度范圍更廣，其電解液能夠在-40℃~70℃正常工作，在極寒環(huán)境下不會(huì)受到絲毫影響，具有很強(qiáng)的環(huán)境適應(yīng)性。

● 鋅鐵液流電池

鋅鐵液流電池由陰極、陽(yáng)極電解液、電堆與智能中控組成。電解液含有特殊配方，其容量、濃度和酸堿性賦予液流電池長(zhǎng)時(shí)存儲(chǔ)、大容量的特性。電堆決定了液流電池的功率，它由多片單元電池緊密結(jié)合。智能中控為全面且綜合性的智能模塊控制系統(tǒng)，監(jiān)測(cè)電池運(yùn)行，保持其良好狀態(tài)。

鋅鐵液流電池在成本、安全、性能、環(huán)境適應(yīng)性等幾個(gè)方面具有優(yōu)勢(shì)。

除上述儲(chǔ)能技術(shù)外，還有氫儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等正在向規(guī)?；瘧?yīng)用前進(jìn),逐漸在能源革命時(shí)代嶄露頭角。

三、結(jié)語(yǔ)

儲(chǔ)能應(yīng)用場(chǎng)景的多樣性決定了儲(chǔ)能技術(shù)的多元化發(fā)展。在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能大趨勢(shì)下，隨著系統(tǒng)配儲(chǔ)時(shí)長(zhǎng)增加，電解液的成本占系統(tǒng)成本比重預(yù)計(jì)將不斷上升，低成本電解液的優(yōu)勢(shì)未來(lái)將越發(fā)明顯。液流電池與長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能這對(duì)黃金搭檔，將攜手助力中國(guó)雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)。