王小丽:钒氧化还原液流电池的大规模能源解决方案
发布时间:2014-07-09 13:22:34
关键词:储能国际峰会液流电池

 

  2014年6月23日,由国家能源局指导,中关村储能产业技术联盟(CNESA)与杜塞尔多夫展览(上海)有限公司共同主办的储能行业第三届年度高峰论坛——“储能国际峰会2014”在北京国家会议中心隆重开幕。中国科学院大连化学物理研究所王小丽在会上发表主题演讲。

  中国科学院大连化学物理研究所 王小丽:

  随着经济发展,我国能源消费量快速增加,在过去十年间,我们还是以煤炭、石油等化石能源消费为主,可再生能源使用量的增长幅度非常小。化石能源可以支持国家的高速发展,但是从环境角度看已经达到了极限。目前来看,发展新能源的成本还是偏高的,但是如果我们把化石能源带来的环境治理成本也加上的话,其实化石能源的成本同样很高。所以我们在考虑储能成本的时候,要从经济效益和社会环境效益的双重角度来思考。最近习总书记提出了能源消费、能源供给、能源技术、能源体制四方面要求,对新能源推广将产生深远影响。因此我们也在想,关于可再生能源,不能仅从电价本身去考虑,能源资源、能源安全、空气质量等,也要在考虑的范围内。

  可再生能源是全球实现低碳能源转型的关键,这是大势所趋,从很多报告中我们也可以看到,很多国家都制定了2020甚至是2050年规划,可再生能源在未来的电力消费中将占到50%甚至是80%的比重,逐渐从辅助能源转变成主导能源,成为大规模使用的储能技术。

  现在美国的储能发展也比较快,加州、纽约州、夏威夷等地也都在立法,并做出详细的规划。根据他们的数据,22个储能项目中有12个项目是液流电池。我们大连化物所主导技术,我们很有信心把液流电池做好。另外,欧盟在这方面也有经费支持。日本北海道的项目使用液流电池也非常可行,而且液流电池在日本发展也比较快。

  总体来讲,发展大规模储能技术首先要把安全性做好,其次要考虑环境问题和社会问题,然后就提高储能技术。

  在我们的实验系统中,电池的循环寿命已经达到了13000次,但我们还需要通过实际来检验这个数据。从充放电响应速度来看,对整个电池的封闭稳定性、系统的安全性等方面还需要继续提高。在电池的整个生命周期中,通过可再生技术或者提纯技术可以让电池重复使用,或者我们也可以考虑用租赁等方式,避免让用户过多承担成本。

  液流电池的缺点在于体积大、比较重,储能密度比较低,现在的定位是固定式的,常用于大型的储能项目中。

  大连化物所与融科储能全矾实验室主要是进行原理性验证和简单的设计。2008年融科公司成立后,主要是把实验室成果进行工程化和产业化开发,比如5兆瓦,10兆瓦系统的安装设计与运行。从2013年开始,我们不断升级技术,到现在可以提供全产业链,尤其是关键材料。

  现在来看液流电池的最大问题是成本比较高,尤其是关键原材料的成本,其中离子交换膜占到了成本的20%-30%,这也是我们下一段要研发的重点方向。现在我们推出了非氟多孔离子传导膜,已经在内部进行了小批量生产,从电压效率和充放电实验数据来看,这种膜在导电性等综合方面表现非常好,稳定性也不错。

  另外我们也做液流电池的电堆,之前做的电堆密度大概是80毫安每平方厘米,看上去非常大。现在技术发展的方向就是把电堆功率密度放在材料上,另外我们对电堆结构进行了重新设计,在同样电堆规格下,可以得到更大功率。我们的第二代电堆产品体积更小,功率密度可以达到110毫安,这意味着电池材料在大幅度减少,大概降低了30%左右,现在这种电堆已经实现了规模化生产。

  此外我们还推出了集装箱式的高密度电堆,这种产品的最大优势是我们事先进行了标准化设计,所以在工厂里我们只需要简单的电路和管路,就能完成系统集成工作,大大节省了工作量,同时也能保证品质。在使用过程中,也可以直接进行环评,省去了业主的麻烦,非常便捷。

  2014年,我们陆续实施了将近20个项目,累计装机容量12兆瓦,电解热出口达到了100兆瓦时。

  在国外市场方面,我们在德国获得了250千瓦的一个项目。另外,我们还在美国的华盛顿与合作伙伴共同开发项目。

  产业发展标准方面,大家都比较关心液流电池的参数,还有电解液检测方法,所以我们也在参与一些标准制定工作。2012年我们与欧洲的一些国家共同发布了液流电池协议,低于行业标准,属于行业规范。

  基于我们前期的一些研究成果,我们想在未来电解质主要使用全矾液流电池,一方面是因为制造原理简单,此外这种电池可以回收利用,可以减轻环境污染。

  储能目前来说还是个课题,没有真正达到大规模应用,或者进入产业化发展阶段。希望在座的各位可以共同努力,让环境变得更好。

  谢谢大家。

 
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稿件来源: 电池中国
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