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中国液流电池引领世界潮流

日期:2015-11-12  

能源财经

2015
11/12
16:03
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关键词: 液流电池 储能技术

储能技术发展现状

可再生能源正在普及应用,能源转型在中国得到很大的重视。我本人是做储能的,最近发生的几件事也让我很开心。一是去年11月份,国务院发布中长期能源发展规划,首次从国家的层面把大规模储能提到议事日程。二是今年中共中央发布了关于“十三五”规划的建议,把“加强储能和智能电网建设”作为一个“十三五”的主要任务之一。

大家都知道过去的一百多年电网没有储能也照样运行,但是现在,随着可再生能源的普及应用,并逐步在由辅助能源变为主导能源,可再生能源的不连续、不稳定、不可控的特点,与电网要求安全、稳定的供电之间存在矛盾。需要通过大规模的储能来解决这个矛盾,可以说大规模储能技术是可再生能源普及应用的核心技术。

世界上几家比较大的技术咨询公司,他们认为到2020年以后,大概有千亿美元规模的市场。时间节点预测的对不对,我不敢说。但是这个市场规模肯定早晚会到。到2020年储能需求大概有200多吉瓦的规模。能不能达到和实现是一回事,但大趋势肯定要这样发展,储能市场的规模未来还是比较大的。

最近,关于哪一种储能方式更好的争论有很多,各有各的说法,有些人也有点过于偏激。我个人的观点是,各种储能技术都有它适合的应用空间。储能的主要应用领域有以下四个,一是电网的调峰,二是提高电网对可再生能源的接纳能力,三是分布式和微网供电,四是实现可再生能源发电的稳定输出,跟踪计划发电。同时需要注意的是,是和大规模储能的技术需要具备三个条件,一是安全性,二是效益,生命周期性价比高,三是生命周期环境友好,环境负荷小。

表上显示了目前为止已经开发的各种储能技术。越靠近右上角、它的储能规模越大,各种电池有它自己的适用范围,抽水储能规模比较大,但是占地也比较大,需要特殊的地理条件。锂离子电池比能量高,价格下降很快。但使用的是有机电解质,安全问题有待加强,电解液为有氟化物 ,燃烧时会产生有害的物质,安全性和报废处理问题一挑战很大。我个人比较感兴趣的是液流电池。液流电池是用不同价态钒的稀硫酸水溶液做储能介质,安全性非常好。大部分材料特别是电解液都可以循环使用,环境友好。

15年前,我认为储能市场未来非常具有潜力,而且市场需求也比较急,所以我就投入到液流电池研究。

我们引领着世界液流电池潮流

2000年,我作为中国科学院百人计划人才回国到大连化学物理研究所工作。受命主持国家和中国科学院燃料电池电动车用燃料电池发动机的研究开发,用于2008北京奥运会和2010上海世博会。那时我把研究液流电池当做业余爱好,后来通过深入研究和技术对比分析,坚定了液流电池技术研究开发的决心。但到了2005年,当时世界上做得非常好的住友电工,因为成本太高,价格太贵,突然宣布终止开发液流电池。但是我仔细调研以后,感到我们有信心在材料和电池结构上实现突破,有效降低成本。

2008年的时候,我们成立了融科储能技术发展有限公司。但是那个时候又遇到了一个打击,加拿大VRB公司宣告破产,当时该公司的CEO给我打电话问对他们公司感不感兴趣,我说我刚成立一个公司,你的技术不如我,我不感兴趣。到了2010年的时候我们开发出260千瓦的电池系统,而且成本也大幅度下降,这个时候住友电工看了我们的成果又宣布继续开发液流电池。

真正让我感到欢欣鼓舞地是2012年,那时候我们实施了多个10千瓦到百千瓦的工程项目,运行效果很好,并且和国电龙源签订了迄今为止仍为全球最大规模的5 兆瓦、10兆瓦时商业化项目,这个项目2012年成功并网,3年多来非常稳定地在运行。

一部分是因为我们在液流电池技术上的成果影响,2011年美国能源部制定储能计划时,第一个支持的储能技术就是液流电池,2012年美国能源部发起了ARPA-E计划,这是一个储能技术开发规划。计划总共支持了22家企业和研究单位,包括超导储能、液流电池、二次电池储能、压缩空气储能等,其中有12个是支持液流电池研究开发的。

目前,融科储能公司与美国UET公司合作的的兆瓦以上级全钒液流电池装备都在美国华盛顿智能电网中得到应用。为德国博世公司开发的250千瓦、1兆瓦时全钒液流电池装备在德国微电网中得到应用。

产业发展,标准先行。既然中国在液流电池技术上占据领先地位,我们就应该主持制定国际液流电池标准。我向国际电工委员会(IEC)提出了做“液流电池通用技术条件和检测方法”国际标准的提案,经过成员国的投票,几乎所有的成员国投票赞成,但日本投了反对票,理由是“制定标准为时尚早”。但一张反对票不能影响整个提案的通过,后来日本看我们中国牵头做这个项目,也提出做液流电池的标准。可是你们之前不是说“为时尚早”吗?(能豆君:无语了...)后来通过协调,我们做通用技术条件和测试方法。日本做安全标准。欧洲在做术语标准。

在国内,有一部分人总认为外国的月亮比中国的圆,外来和尚念经好。我们在申报项目时,曾经有领导问我,液流电池外国人做得怎么样,我说外国人还不如我。领导说可能吗?就这样的问题,我说中国人要坚信自己还是有能力的。

这是我自己的家,就在大连,这个家2009年开始就不再使用化石能源。这里有一套风+光+储的系统:院子里有一个风机,屋顶是太阳能电池板,在车库里是我自己研发的储能电池。安全、环保。2011年美国能源部固定电站储能代表团到我家去参观了这套装备,确实我们家现在还在用。

液流电池的未来

现在液流电池的发展主要是要解决成本问题,最开始是一万元一千瓦时,现在大概是三千多元。我们的目标是做到两千多一点,融科储能公司正在建年产300兆瓦的生产基地。

至于有哪些储能技术值得期待这个问题,我个人认为如果规模大,又有地、有条件,可以发展抽水储能。全钒液流电池是对抽水储能的一种补充,适合于大功率,长时间的大规模储能需求。锂离子电池得到国家巨额经费的支持,产业链完整,但是大规模储能应用中,锂离子电池的运行时间不能太长,因为散热问题不好解决,同时,锂离子电池安全性上还有很多问题,据说废弃处理也要高度重视。除此之外,还有铅碳电池。

我认为在储能研究的过程中产学研结合非常重要。另外是认清发展趋势,踏踏实实坚持,执着地去做,我认为是可以做好的。

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