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風電快速發(fā)展呼喚儲能技術鼎力支撐

2017-10-26 10:09:33 中國儲能網(wǎng) 　點擊量：評論 (0)

——記全國儲能產(chǎn)業(yè)巡回調研團走進龍源電力5兆瓦 10兆瓦時全釩液流電池儲能電池系統(tǒng)應用示范工程中國儲能網(wǎng)訊：隨著全球性的能源短缺、油價攀升、環(huán)境污染和氣候變暖問題日益突出，各國政府紛紛把傳統(tǒng)能源向新能

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。液流電池是通過活性物質發(fā)生氧化還原反應來實現(xiàn)電能和化學能的相互轉化。充電時，正極發(fā)生氧化反應，活性物質價態(tài)升高；負極發(fā)生還原反應，活性物質價態(tài)降低。放電時則正好相反，正極發(fā)生還原反應，活性物質價態(tài)降低；負極發(fā)生氧化反應，活性物質價態(tài)升高。與傳統(tǒng)二次電池直接采用活性物質做電極不同，液流儲能電池的電極均為惰性電極，只為電極反應提供反應場所，活性物質通常以離子狀態(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。

5兆瓦/10兆瓦時全釩液流電池系統(tǒng)示范電站

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，能夠進行往復充放電。

根據(jù)發(fā)生反應的電對不同，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，應用領域遍布電力系統(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)、材料和關鍵零部件開發(fā)和生產(chǎn)能力的領先企業(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)應用等多個領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)能量轉換效率高、選址自由、安全環(huán)保、設計靈活、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)的設計、制造、集成安裝與調試。

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350千瓦模塊化設計，單個電堆的額定輸出功率為22千瓦。這一設計不但可以提高項目的建設效率，更是保證了儲能設備的利用率，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外同行的高度認可，標志著我國在該領域技術研發(fā)、成套產(chǎn)品生產(chǎn)等方面處于世界前列。同時，示范工程的建設和應用證明了兆瓦級全釩液流電池儲能系統(tǒng)技術的成熟，開啟了大規(guī)模全釩液流電池儲能商業(yè)應用的新篇章。

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應用道路上砥礪前行。

中國科學院電工研究所儲能技術研究組組長陳永翀表示，融科儲能率先在國內建設5兆瓦/10兆瓦時液流儲能電池系統(tǒng)，從項目設計、項目建設到系統(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鍵材料、核心部件及系統(tǒng)集成技術，并能提供大規(guī)模液流電池儲能工程技術，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)集成技術全球化應用，搶占國際標準話語權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域探索更多應用場景與商業(yè)化模式，引領我國儲能產(chǎn)業(yè)開創(chuàng)新局面。

原標題:風電快速發(fā)展呼喚儲能技術鼎力支撐