碳达峰、碳中和背景下储能技术研究进展与发展建议

 

作为长时储能优选技术之一的全钒液流电池，得益于其高安全性、长寿命、环境友好等优点，目前发展成熟度最高，商业化进程最快。2021年 11月，微软、谷歌等 10余家公司在《联合国气候变化框架公约》第 26次缔约方大会（COP26）上成立国际长时储能委员会（LDES），旨在部署和加快推动可存储和释放 8小时或更长时间的储能技术快速发展。由此可见，快速发展全钒液流电池长时储能技术的迫切性。

 

国外从事全钒液流电池储能技术研发和产业化的单位主要有日本的住友电工集团、英国的 Invinity公司、德国的Fraunhofer UMSICHT、美国的西北太平洋国家实验室和 UNIEnergy Technology（UET）等企业与研究机构。2020年住友电工集团与北海道电力有限公司签署合同将于 2022年建成 17 MW/51 MWh的全钒液流电池储能电站①。2021年 12月，牛津超级能源枢纽项目（ESO）进入带电调试阶段，该项目由 Invinity公司在英国制造的 5 MWh全钒液流电池系统与 50 MW瓦锡兰锂离子电池结合，作为单一的储能资产运行，这是目前投运的最大的全钒液流+锂离子混合电池。其中，全钒液流电池在系统投入使用时充当第一线响应，只有在所需的响应超过全钒液流电池的容量后，锂离子电池才会被调用，从而充分利用全钒液流电池长寿命、不衰减的特点，减少锂离子电池的消耗。这种混合储能方式可利用 2种电池各自的技术优势来提高电网弹性，并创建更加智能、更加灵活的能源系统，最终将支持更多的可再生能源发电并网到英国电网中。

 

国内主要有中国科学院大连化学物理研究所（以下简称“大连化物所”）、大连融科储能技术发展有限公司（以下简称“大连融科”）、北京普能世纪科技有限公司（以下简称“北京普能”）、上海电气储能科技有限公司、清华大学、中国科学院沈阳金属研究所、中南大学等多家机构从事全钒液流电池的研发及产业化工作。大连化物所自 2000年开始液流电池的研究，在液流电池关键材料、核心部件、电堆及系统设计集成、控制管理等方面都取得了国际领先的成果；已在液流电池领域获得国家授权专利 150余项，国际专利 7项，形成了完整的自主知识产权体系。2021年在大连瓦房店建成了目前国内最大规模的全钒液流电池系统，即大唐国际镇海网源友好型风电场 10 MW/40 MWh和国电投驼山网源友好型风电场 10 MW/40 MWh全钒液流电池系统。在国家及地方政府的大力支持下，成功推进了全球最大 200 MW/800MWh全钒液流电池储能调峰电站国家示范项目一期工程（100 MW/400 MWh）的全面开工建设。目前，100 MW储能系统项目已完成主体工程建设（图 1），进入单体模块调试阶段，预计 2022年 6月完成并网调试，这将对缓解大连市乃至辽宁省电网调峰压力、提高大连南部地区供电可靠性、加快新能源发展发挥重要作用。

 

此外，国内多个地区正在实施或筹建全钒液流电池生产或应用示范项目，包括国家电投湖北襄阳 100MW/500 MWh全钒液流电池储能项目；中广核新能源襄阳有限公司 100 MW/200 MWh全钒液流电池储能电站项目；正在建设伟力得新疆阿瓦提 7.5 MW/22.5MWh全钒液流储能电站；北京普能将在湖北建设1GW全钒液流储能电池生产基地；河南开封、江西宜春、陕西安康、湖北郧西、甘肃张掖也都将打造全钒液流电池生产基地。 本`文@内/容/来/自:中-国^碳-排-放^*交*易^网-tan pai fang. com