隨著全球性的能源短缺、油價(jià)攀升、環(huán)境污染和氣候變暖問(wèn)題日益突出，各國(guó)政府紛紛把傳統(tǒng)能源向新能源轉(zhuǎn)型作為尋找可持續(xù)發(fā)展途徑和培育新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的重大戰(zhàn)略選擇。黨的十九大提出加快建立綠色生產(chǎn)和消費(fèi)的法律制度和政策導(dǎo)向，建立健全綠色低碳循環(huán)發(fā)展的經(jīng)濟(jì)體系。構(gòu)建市場(chǎng)導(dǎo)向的綠色技術(shù)創(chuàng)新體系，推進(jìn)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，構(gòu)建清潔低碳、安全高效的能源體系。大力發(fā)展新能源，推動(dòng)能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命，是堅(jiān)持綠色發(fā)展和建設(shè)生態(tài)文明的重要保障。

開(kāi)發(fā)和利用綠色能源，是人類對(duì)美好生活的期盼，對(duì)環(huán)境、社會(huì)、人類和諧發(fā)展的價(jià)值體系的認(rèn)同。

10月21日下午，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)與中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)聯(lián)合組織的全國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)巡回調(diào)研團(tuán)來(lái)到目前國(guó)內(nèi)最大規(guī)模運(yùn)行的國(guó)電龍?jiān)措娏?兆瓦/10兆瓦時(shí)全釩液流電池儲(chǔ)能電池系統(tǒng)應(yīng)用示范工程參觀交流。

龍?jiān)措娏Ψ◣?kù)臥牛石風(fēng)電場(chǎng)位于遼寧省沈陽(yáng)市法庫(kù)縣，項(xiàng)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(fēng)力發(fā)電，配套5兆瓦/10兆瓦時(shí)的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱“融科儲(chǔ)能”）為此項(xiàng)目提供全套儲(chǔ)能系統(tǒng)解決方案支持。

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

風(fēng)電快速發(fā)展呼喚儲(chǔ)能技術(shù)支撐

截止今年上半年，我國(guó)可再生能源發(fā)電裝機(jī)突破6億千瓦。上半年，各類可再生能源發(fā)電新增裝機(jī)3700萬(wàn)千瓦，約占全部電力新增裝機(jī)的70%左右，這說(shuō)明了我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整速度進(jìn)一步加快，可再生能源已經(jīng)進(jìn)入了規(guī)?；l(fā)展的新階段。目前，我國(guó)水電、風(fēng)電、光伏發(fā)電裝機(jī)容量已穩(wěn)居全球首位。

國(guó)家能源局統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，到6月底全國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)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(guó)風(fēng)電發(fā)電量1490億千瓦時(shí)，同比增長(zhǎng)21%；平均利用小時(shí)數(shù)984小時(shí)，同比增加67小時(shí)；風(fēng)電平均利用小時(shí)數(shù)較高的地區(qū)是云南、四川、福建和天津，分別是1592小時(shí)、1498小時(shí)、1225小時(shí)和1208小時(shí)。上半年，風(fēng)電棄風(fēng)電量235億千瓦時(shí)，同比減少91億千瓦時(shí)，大部分棄風(fēng)限電嚴(yán)重地區(qū)的形勢(shì)均有所好轉(zhuǎn)，其中新疆、甘肅、遼寧、吉林、寧夏棄風(fēng)率下降超過(guò)10個(gè)百分點(diǎn)，黑龍江、內(nèi)蒙古棄風(fēng)率下降超過(guò)5個(gè)百分點(diǎn)。

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

據(jù)第一財(cái)經(jīng)報(bào)道的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，全國(guó)棄風(fēng)電量從2015年的339億千瓦時(shí)，增加到2016年的497億千瓦時(shí)，棄風(fēng)率上升至約17%。主要原因有：其一是風(fēng)電具有隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)，時(shí)有時(shí)無(wú)，時(shí)大時(shí)小，難以預(yù)測(cè)，且風(fēng)電具有反調(diào)峰特性，夜晚用電負(fù)荷處于低谷，風(fēng)電出力卻往往較大，大規(guī)模并網(wǎng)運(yùn)行對(duì)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(fēng)電發(fā)展的步伐；其三是風(fēng)電建設(shè)周期相對(duì)較短，建成僅需一年左右，但電網(wǎng)工程建設(shè)工期相對(duì)更長(zhǎng)。

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

能源轉(zhuǎn)型將對(duì)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(shí)支持風(fēng)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(jì)性，儲(chǔ)能技術(shù)都有助于解決這些問(wèn)題。

儲(chǔ)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(shí)現(xiàn)清潔能源、穩(wěn)定電力的美好愿景。

在儲(chǔ)能大家族中，按照技術(shù)類型劃分，主要包括物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能與熱儲(chǔ)能?；瘜W(xué)儲(chǔ)能相比于物理儲(chǔ)能具備系統(tǒng)簡(jiǎn)單、安裝便捷以及運(yùn)行方式靈活等優(yōu)點(diǎn)，建設(shè)規(guī)模一般在千瓦～百兆瓦級(jí)別，液流電池、鋰電池、鈉硫電池、鉛酸電池、鉛炭電池是示范項(xiàng)目中常用的儲(chǔ)能主流技術(shù)。

張宇表示，全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)具有易于規(guī)模放大、安全可靠、環(huán)境友好等獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，能夠有效地補(bǔ)償風(fēng)力發(fā)電的不足，對(duì)于實(shí)現(xiàn)大規(guī)?？稍偕茉磻?yīng)用具有重大意義，是解決棄風(fēng)問(wèn)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(zhǎng)的液流電池系統(tǒng)解決方案

液流電池是由美國(guó)科學(xué)家thallerl.h.（nasalewisresearchcenter）于1974年提出的一種電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。液流電池是通過(guò)活性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)來(lái)實(shí)現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。充電時(shí)，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，活性物質(zhì)價(jià)態(tài)升高；負(fù)極發(fā)生還原反應(yīng)，活性物質(zhì)價(jià)態(tài)降低。放電時(shí)則正好相反，正極發(fā)生還原反應(yīng)，活性物質(zhì)價(jià)態(tài)降低；負(fù)極發(fā)生氧化反應(yīng)，活性物質(zhì)價(jià)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(chǔ)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(chǎng)所，活性物質(zhì)通常以離子狀態(tài)存儲(chǔ)于電解液中。正極和負(fù)極電解液分別裝在兩個(gè)儲(chǔ)罐中，通過(guò)送液泵實(shí)現(xiàn)電解液在管路系統(tǒng)中的循環(huán)。運(yùn)行過(guò)程中，全液態(tài)液流電池氧化還原反應(yīng)表現(xiàn)為離子價(jià)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(chǔ)能系統(tǒng)包括如下幾部分：電堆單元，由正負(fù)電極和離子傳導(dǎo)膜疊合而成單電池的集合體；電解液?jiǎn)卧?，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(chǔ)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(gè)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(dòng)機(jī)燃燒汽油發(fā)電，液流電池可通過(guò)在電堆里轉(zhuǎn)化電解液發(fā)電。不同的是，電解液不會(huì)被消耗掉，能夠進(jìn)行往復(fù)充放電。

根據(jù)發(fā)生反應(yīng)的電對(duì)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(gè)環(huán)節(jié)。液流電池的發(fā)展歷經(jīng)了從實(shí)驗(yàn)室到企業(yè)、從樣機(jī)到標(biāo)準(zhǔn)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(kāi)始，在以中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所、中國(guó)科學(xué)院金屬研究所、清華大學(xué)、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(guó)全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期。其中融科儲(chǔ)能與大連化物所堅(jiān)持緊密的產(chǎn)學(xué)研合作模式最具代表性。

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

據(jù)介紹，融科儲(chǔ)能自2008年成立以來(lái)，已在智能微網(wǎng)、離網(wǎng)供電及工業(yè)應(yīng)用等多個(gè)領(lǐng)域?yàn)榭蛻籼峁﹥?chǔ)能解決方案。因其全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)能量轉(zhuǎn)換效率高、選址自由、安全環(huán)保、設(shè)計(jì)靈活、易于升級(jí)等優(yōu)點(diǎn)，得到客戶的廣泛認(rèn)可。

融科儲(chǔ)能與中科院大連化物所堅(jiān)持緊密的產(chǎn)學(xué)研合作模式，于2012年設(shè)計(jì)集成出5兆瓦/10兆瓦時(shí)全釩液流電池系統(tǒng)，并在龍?jiān)措娏煞萦邢薰疚挥谶|寧省沈陽(yáng)市法庫(kù)縣臥牛石風(fēng)電場(chǎng)（50兆瓦）實(shí)施商業(yè)應(yīng)用。

張宇表示，該系統(tǒng)將與龍?jiān)措娏Φ呐P牛石50兆瓦風(fēng)電場(chǎng)配套，用于實(shí)現(xiàn)跟蹤計(jì)劃發(fā)電、平滑風(fēng)電功率輸出、進(jìn)而提升風(fēng)力發(fā)電接入電網(wǎng)的能力。此外，還將在風(fēng)電并網(wǎng)運(yùn)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(yùn)行更為安全可靠。在此項(xiàng)目中，融科儲(chǔ)能負(fù)責(zé)5兆瓦/10兆瓦時(shí)液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)、制造、集成安裝與調(diào)試。

據(jù)介紹，該示范電站包含液流儲(chǔ)能單元模塊系統(tǒng)、電池管理系統(tǒng)(BMS)、儲(chǔ)能逆變器、就地監(jiān)控系統(tǒng)、遠(yuǎn)程監(jiān)控系統(tǒng)等。截止目前，液流儲(chǔ)能單元模塊系統(tǒng)能夠迅速、靈活的實(shí)現(xiàn)預(yù)期充、放電運(yùn)行模式，系統(tǒng)控制、保護(hù)、通訊功能完善，電池系統(tǒng)各項(xiàng)性能指標(biāo)完全滿足項(xiàng)目要求。儲(chǔ)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(shí)間小于90ms，在恒功率352kW充、放電條件下，儲(chǔ)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(dá)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(jì)，單個(gè)電堆的額定輸出功率為22千瓦。這一設(shè)計(jì)不但可以提高項(xiàng)目的建設(shè)效率，更是保證了儲(chǔ)能設(shè)備的利用率，且占地面積小。全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)具備實(shí)時(shí)監(jiān)控充電狀態(tài)(SOC)，深充深放能力強(qiáng)，充放電循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)，能夠有效地平滑風(fēng)力發(fā)電輸出，減少風(fēng)力發(fā)電波動(dòng)給電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)的沖擊。同時(shí)，能夠通過(guò)智能控制，配合風(fēng)場(chǎng)的運(yùn)行策略，存儲(chǔ)和釋放電能，與電網(wǎng)友好互動(dòng)，提升電網(wǎng)接納可再生能源的能力、整體運(yùn)行質(zhì)量和可靠性。

張宇指出，該系統(tǒng)已穩(wěn)定運(yùn)行五年時(shí)間，運(yùn)行效果得到電網(wǎng)公司、新能源運(yùn)營(yíng)商以及國(guó)內(nèi)外同行的高度認(rèn)可，標(biāo)志著我國(guó)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(shí)，示范工程的建設(shè)和應(yīng)用證明了兆瓦級(jí)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)技術(shù)的成熟，開(kāi)啟了大規(guī)模全釩液流電池儲(chǔ)能商業(yè)應(yīng)用的新篇章。

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

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

中國(guó)科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究組組長(zhǎng)陳永翀表示，融科儲(chǔ)能率先在國(guó)內(nèi)建設(shè)5兆瓦/10兆瓦時(shí)液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)，從項(xiàng)目設(shè)計(jì)、項(xiàng)目建設(shè)到系統(tǒng)集成以及從目前的運(yùn)行情況來(lái)看，融科儲(chǔ)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(chǔ)能工程技術(shù)，初步形成了全釩液流儲(chǔ)能電池產(chǎn)業(yè)鏈。希望融科儲(chǔ)能今后通過(guò)進(jìn)一步的技術(shù)創(chuàng)新，進(jìn)一步降低液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)成本與系統(tǒng)優(yōu)化，為實(shí)現(xiàn)其實(shí)用化和商業(yè)化，推進(jìn)可再生能源的普及應(yīng)用做出更多探索與努力。

中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)劉勇表示，融科儲(chǔ)能已經(jīng)在遼寧法庫(kù)、黑山等地的電場(chǎng)項(xiàng)目提供了10兆瓦的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，不僅為遼寧省清潔能源的利用與開(kāi)發(fā)、提升平滑風(fēng)電輸出，提高風(fēng)電場(chǎng)跟蹤計(jì)劃發(fā)電能力，削峰填谷、增加風(fēng)場(chǎng)收益，增強(qiáng)發(fā)電企業(yè)的綜合競(jìng)爭(zhēng)力提供了有力支撐，也為我國(guó)全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)集成技術(shù)全球化應(yīng)用，搶占國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)話語(yǔ)權(quán)做出了許多艱辛努力。希望融科儲(chǔ)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(chǎng)景與商業(yè)化模式，引領(lǐng)我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)開(kāi)創(chuàng)新局面。