開發(fā)和利用綠色能源，是人類對美好生活的期盼，對環(huán)境、社會、人類和諧發(fā)展的價值體系的認同。

 

　　10月21日下午，由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會與中國儲能網(wǎng)聯(lián)合組織的全國儲能產(chǎn)業(yè)巡回調(diào)研團來到目前國內(nèi)最大規(guī)模運行的國電龍源電力5兆瓦/10兆瓦時全釩液流電池儲能電池系統(tǒng)應(yīng)用示范工程參觀交流。

 

　　龍源電力法庫臥牛石風電場位于遼寧省沈陽市法庫縣，項目占地面積約16 平方公里，總投資約4.5億元，規(guī)模為50兆瓦風力發(fā)電，配套5兆瓦/10兆瓦時的全釩液流電池儲能系統(tǒng)。大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司（以下簡稱“融科儲能”）為此項目提供全套儲能系統(tǒng)解決方案支持。

 

　　融科儲能銷售總監(jiān)張宇等相關(guān)人員接待了來訪調(diào)研團，并與調(diào)研團專家就該項目建設(shè)、全釩液流電池儲能電池系統(tǒng)應(yīng)用狀況、儲能支持政策建議等話題做了深入交流。

 

　　風電快速發(fā)展呼喚儲能技術(shù)支撐

 

　　截止今年上半年，我國可再生能源發(fā)電裝機突破6億千瓦。上半年，各類可再生能源發(fā)電新增裝機3700萬千瓦，約占全部電力新增裝機的70%左右，這說明了我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整速度進一步加快，可再生能源已經(jīng)進入了規(guī)模化發(fā)展的新階段。目前，我國水電、風電、光伏發(fā)電裝機容量已穩(wěn)居全球首位。

 

　　國家能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，到6月底全國風電累計裝機1.54億千瓦，其中中東部和南方地區(qū)占比上升至24%，“三北”地區(qū)占比下降至76%。今年上半年，全國風電發(fā)電量1490億千瓦時，同比增長21%；平均利用小時數(shù)984小時，同比增加67小時；風電平均利用小時數(shù)較高的地區(qū)是云南、四川、福建和天津，分別是1592小時、1498小時、1225小時和1208小時。上半年，風電棄風電量235億千瓦時，同比減少91億千瓦時，大部分棄風限電嚴重地區(qū)的形勢均有所好轉(zhuǎn)，其中新疆、甘肅、遼寧、吉林、寧夏棄風率下降超過10個百分點，黑龍江、內(nèi)蒙古棄風率下降超過5個百分點。

 

　　隨著風電消納能力不足，外送能力有限，裝機規(guī)模增幅較大，棄風問題也十分突出。風電并網(wǎng)和消納已經(jīng)成為制約我國風電持續(xù)發(fā)展的最主要瓶頸。

 

　　據(jù)媒體報道的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，全國棄風電量從2015年的339億千瓦時，增加到2016年的497億千瓦時，棄風率上升至約17%。主要原因有：其一是風電具有隨機性、間歇性和波動性的特點，時有時無，時大時小，難以預(yù)測，且風電具有反調(diào)峰特性，夜晚用電負荷處于低谷，風電出力卻往往較大，大規(guī)模并網(wǎng)運行對于電能質(zhì)量和電網(wǎng)安全具有一定威脅；其二是許多地區(qū)電網(wǎng)建設(shè)難以跟上風電發(fā)展的步伐；其三是風電建設(shè)周期相對較短，建成僅需一年左右，但電網(wǎng)工程建設(shè)工期相對更長。

 

　　培育電力新動能離不開新技術(shù)、新產(chǎn)業(yè)、新業(yè)態(tài)的創(chuàng)新驅(qū)動，在資源環(huán)境約束下，以新能源促新發(fā)展，是驅(qū)動傳統(tǒng)產(chǎn)業(yè)轉(zhuǎn)型升級的關(guān)鍵。

 

　　能源轉(zhuǎn)型將對傳統(tǒng)能源體系產(chǎn)生顛覆性影響，間歇性、分散式能源造成了更明顯的供需失衡，同時支持風電等新能源并網(wǎng)，提高傳統(tǒng)電力效率、安全性、可靠性和經(jīng)濟性，儲能技術(shù)都有助于解決這些問題。

 

　　儲能技術(shù)可將間歇的、不穩(wěn)定、不可控的可再生能源變成穩(wěn)定、可控，高電能質(zhì)量的優(yōu)質(zhì)能源，真正實現(xiàn)清潔能源、穩(wěn)定電力的美好愿景。

 

　　在儲能大家族中，按照技術(shù)類型劃分，主要包括物理儲能、化學儲能與熱儲能。化學儲能相比于物理儲能具備系統(tǒng)簡單、安裝便捷以及運行方式靈活等優(yōu)點，建設(shè)規(guī)模一般在千瓦——百兆瓦級別，液流電池、鋰電池、鈉硫電池、鉛酸電池、鉛炭電池是示范項目中常用的儲能主流技術(shù)。

 

　　張宇表示，全釩液流電池儲能技術(shù)具有易于規(guī)模放大、安全可靠、環(huán)境友好等獨特的優(yōu)勢，能夠有效地補償風力發(fā)電的不足，對于實現(xiàn)大規(guī)模可再生能源應(yīng)用具有重大意義，是解決棄風問題的最有效手段之一，也是智能電網(wǎng)建設(shè)和分布式能源發(fā)展的重要組成部分。

 

　　不斷成長的液流電池系統(tǒng)解決方案

 

　　液流電池是由美國科學家thallerl.h.（nasalewisresearchcenter）于1974年提出的一種電化學儲能技術(shù)。液流電池是通過活性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)電能和化學能的相互轉(zhuǎn)化。充電時，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，活性物質(zhì)價態(tài)升高；負極發(fā)生還原反應(yīng)，活性物質(zhì)價態(tài)降低。放電時則正好相反，正極發(fā)生還原反應(yīng)，活性物質(zhì)價態(tài)降低；負極發(fā)生氧化反應(yīng)，活性物質(zhì)價態(tài)升高。與傳統(tǒng)二次電池直接采用活性物質(zhì)做電極不同，液流儲能電池的電極均為惰性電極，只為電極反應(yīng)提供反應(yīng)場所，活性物質(zhì)通常以離子狀態(tài)存儲于電解液中。正極和負極電解液分別裝在兩個儲罐中，通過送液泵實現(xiàn)電解液在管路系統(tǒng)中的循環(huán)。運行過程中，全液態(tài)液流電池氧化還原反應(yīng)表現(xiàn)為離子價態(tài)的變化，沉積型液流電池表現(xiàn)為金屬的沉積與溶出。

 

　　從外觀看，液流電池儲能系統(tǒng)包括如下幾部分：電堆單元，由正負電極和離子傳導(dǎo)膜疊合而成單電池的集合體；電解液單元，包括含有活性物質(zhì)的電解液，及用于電解液盛裝和循環(huán)的儲罐、管路、閥、泵、傳感器等輔助部件；控制系統(tǒng)，包括用于管理整個系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)、功率變化單元等。就像汽車的發(fā)動機燃燒汽油發(fā)電，液流電池可通過在電堆里轉(zhuǎn)化電解液發(fā)電。不同的是，電解液不會被消耗掉，能夠進行往復(fù)充放電。

 

　　根據(jù)發(fā)生反應(yīng)的電對不同，液流電池可以分為：全釩液流電池、鋅溴液流電池、多硫化鈉/溴液流電池、鋅/鎳液流電池、鐵/鉻液流電池、釩/多鹵化物液流電池、鋅/鈰液流電池、半液流電池。

 

　　液流電池發(fā)展至今，應(yīng)用領(lǐng)域遍布電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)。液流電池的發(fā)展歷經(jīng)了從實驗室到企業(yè)、從樣機到標準產(chǎn)品、從示范應(yīng)用到商用推廣，規(guī)模從小到大、功能從單一到系統(tǒng)集成，目前已經(jīng)處于產(chǎn)業(yè)化的初期階段。

 

　　從2000年開始，在以中國科學院大連化學物理研究所、中國科學院金屬研究所、清華大學、武漢南瑞電氣有限公司、湖南德沃普電氣股份有限公司等為代表的研究單位的共同努力下，我國全釩液流電池儲能技術(shù)進入快速發(fā)展時期。其中融科儲能與大連化物所堅持緊密的產(chǎn)學研合作模式最具代表性。

 

　　張宇表示，融科儲能是全球少數(shù)擁有全釩液流電池儲能系統(tǒng)、材料和關(guān)鍵零部件開發(fā)和生產(chǎn)能力的領(lǐng)先企業(yè)之一。

 

　　據(jù)介紹，融科儲能自2008年成立以來，已在智能微網(wǎng)、離網(wǎng)供電及工業(yè)應(yīng)用等多個領(lǐng)域為客戶提供儲能解決方案。因其全釩液流電池儲能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率高、選址自由、安全環(huán)保、設(shè)計靈活、易于升級等優(yōu)點，得到客戶的廣泛認可。

 

　　融科儲能與中科院大連化物所堅持緊密的產(chǎn)學研合作模式，于2012年設(shè)計集成出5兆瓦/10兆瓦時全釩液流電池系統(tǒng)，并在龍源電力股份有限公司位于遼寧省沈陽市法庫縣臥牛石風電場（50兆瓦）實施商業(yè)應(yīng)用。

 

　　張宇表示，該系統(tǒng)將與龍源電力的臥牛石50兆瓦風電場配套，用于實現(xiàn)跟蹤計劃發(fā)電、平滑風電功率輸出、進而提升風力發(fā)電接入電網(wǎng)的能力。此外，還將在風電并網(wǎng)運行中發(fā)揮暫態(tài)有功出力緊急響應(yīng)和暫態(tài)電壓緊急支撐的作用，確保電網(wǎng)的總體運行更為安全可靠。在此項目中，融科儲能負責5 兆瓦 /10 兆瓦時液流儲能電池系統(tǒng)的設(shè)計、制造、集成安裝與調(diào)試。

 

　　據(jù)介紹，該示范電站包含液流儲能單元模塊系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)（BMS）、儲能逆變器、就地監(jiān)控系統(tǒng)、遠程監(jiān)控系統(tǒng)等。截止目前，液流儲能單元模塊系統(tǒng)能夠迅速、靈活的實現(xiàn)預(yù)期充、放電運行模式，系統(tǒng)控制、保護、通訊功能完善，電池系統(tǒng)各項性能指標完全滿足項目要求。儲能單元模塊系統(tǒng)從90%充電狀態(tài)到90%放電狀態(tài)的轉(zhuǎn)換時間小于90ms，在恒功率352kW充、放電條件下，儲能電池單元模塊系統(tǒng)的直流端和交流端的系統(tǒng)能量效率（含系統(tǒng)自身所有元器件的能耗）分別達到73.8%和68.2%。

 

　　張宇介紹，該系統(tǒng)采用350千瓦模塊化設(shè)計，單個電堆的額定輸出功率為 22千瓦。這一設(shè)計不但可以提高項目的建設(shè)效率，更是保證了儲能設(shè)備的利用率，且占地面積小。全釩液流電池儲能系統(tǒng)具備實時監(jiān)控充電狀態(tài)（ SOC ），深充深放能力強，充放電循環(huán)壽命長等特點，能夠有效地平滑風力發(fā)電輸出，減少風力發(fā)電波動給電網(wǎng)的穩(wěn)定運行帶來的沖擊。同時，能夠通過智能控制，配合風場的運行策略，存儲和釋放電能，與電網(wǎng)友好互動，提升電網(wǎng)接納可再生能源的能力、整體運行質(zhì)量和可靠性。

 

　　張宇指出，該系統(tǒng)已穩(wěn)定運行五年時間，運行效果得到電網(wǎng)公司、新能源運營商以及國內(nèi)外同行的高度認可，標志著我國在該領(lǐng)域技術(shù)研發(fā)、成套產(chǎn)品生產(chǎn)等方面處于世界前列。同時，示范工程的建設(shè)和應(yīng)用證明了兆瓦級全釩液流電池儲能系統(tǒng)技術(shù)的成熟，開啟了大規(guī)模全釩液流電池儲能商業(yè)應(yīng)用的新篇章。

 

　　據(jù)了解，此后，融科儲能相繼又實施了位于錦州的風電并網(wǎng)用3兆瓦/6兆瓦時儲能項目和國電和風2兆瓦/4兆瓦時儲能項目，這些項目不僅能實現(xiàn)風電的穩(wěn)定輸出和調(diào)度的可控性，而且豐富了儲能的多種有益價值，包括節(jié)能降耗、黑啟動、孤島運行、諧波處理等，為用戶帶來更多收益，是探索儲能商業(yè)模式的重要案例。

 

　　融科儲能正是以人類的福祉和社會的永續(xù)發(fā)展為根本出發(fā)點，在推進液流電池儲能技術(shù)應(yīng)用道路上砥礪前行。

 

　　中國科學院電工研究所儲能技術(shù)研究組組長陳永翀表示，融科儲能率先在國內(nèi)建設(shè)5 兆瓦 /10 兆瓦時液流儲能電池系統(tǒng)，從項目設(shè)計、項目建設(shè)到系統(tǒng)集成以及從目前的運行情況來看，融科儲能已全面掌握了液流電池關(guān)鍵材料、核心部件及系統(tǒng)集成技術(shù)，并能提供大規(guī)模液流電池儲能工程技術(shù)，初步形成了全釩液流儲能電池產(chǎn)業(yè)鏈。希望融科儲能今后通過進一步的技術(shù)創(chuàng)新，進一步降低液流儲能電池系統(tǒng)成本與系統(tǒng)優(yōu)化，為實現(xiàn)其實用化和商業(yè)化，推進可再生能源的普及應(yīng)用做出更多探索與努力。

 

　　中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會秘書長劉勇表示，融科儲能已經(jīng)在遼寧法庫、黑山等地的電場項目提供了10兆瓦的全釩液流電池儲能系統(tǒng)，不僅為遼寧省清潔能源的利用與開發(fā)、提升平滑風電輸出，提高風電場跟蹤計劃發(fā)電能力，削峰填谷、增加風場收益，增強發(fā)電企業(yè)的綜合競爭力提供了有力支撐，也為我國全釩液流電池儲能系統(tǒng)集成技術(shù)全球化應(yīng)用，搶占國際標準話語權(quán)做出了許多艱辛努力。希望融科儲能在全球可再生能源并網(wǎng)、智能微網(wǎng)以及分布式能源等領(lǐng)域探索更多應(yīng)用場景與商業(yè)化模式，引領(lǐng)我國儲能產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)新局面。

 

　　“2017年度中國儲能產(chǎn)業(yè)巡回走訪調(diào)研”活動于6月中旬正式拉開帷幕。本次活動由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會儲能應(yīng)用分會牽頭并組織，中國科學院電工研究所儲能課題組、上海電氣集團中央研究院、深圳市科陸電子科技股份有限公司、天能集團、上海中興派能能源科技股份有限公司、中遠海運租賃有限公司、華夏幸福基業(yè)股份有限公司、中國能建江蘇省電力設(shè)計院有限公司、中國能建西南電力設(shè)計院有限公司、中國電力工程顧問集團西南電力設(shè)計院、桑頓新能源科技有限公司、威勝集團有限公司、住友電工集團等單位大力支持。本次活動期間，調(diào)研團歷經(jīng)北京、天津、河北、山東、安徽、上海、江蘇、湖南、浙江、福建、廣東、四川、青海、西藏、日本等等國內(nèi)外外55家企業(yè)和15個儲能示范項目開展深入調(diào)研，近距離了解企業(yè)生產(chǎn)狀況與政策訴求，調(diào)研團強大的影響力，已引起業(yè)界的高度關(guān)注與認可。