液流電池:讓未來能源藍圖“觸手可及”
發布時間:2019-09-20 14:34:00

液流電池儲能技術特點


提到電動汽車,大家已經并不陌生,電動汽車的大規模應用大大減少了汽車尾氣的排放。然而,就在3年前,一家年輕的德國初創公司NanoFlowcell在推出幾款液流電池驅動的車型而備受業界關注。液流電池驅動到底有多厲害,就拿NanoFlowcell的這款電動車來說,續航里程達到800-1000km,更新耗時僅僅為5-10分鐘。


然而,這只是液流電池應用的其中一種場景,因其具有規模化、耐久、安全、環保等特點,還被廣泛應用在風儲、光儲、調峰、調頻和安全備用電源等領域。


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說起液流電池,要先從儲能技術說起,儲能技術是現代電力系統的“剛需”,是實現可再生能源并網和普及應用的核心技術,也是發展能源互聯網、泛能網、電力輔助調頻、離網供電、安全備用電源和分布式發電等領域的關鍵使能技術。近年來,電池儲能應用趨勢呈現大型化,尤其以液流電池規模最大。



液流電池原理


液流電池是通過正、負極電解液中的活性物質發生氧化還原反應實現電能和化學能的相互轉化,進而實現電能的儲存和釋放。液流電池是一種與傳統的二次電池結構明顯不同的可重復充放電的電池。一般由電池堆、正極電解液和負極電解液構成,電池堆主要包括正極、負極和隔膜。根據其正負極采用的活性物質不同,分為全釩、鋅/溴、鋅/氯、鐵/鉻以及釩/多鹵化物液流電池。


在眾多儲能技術中,液流電池技術相對成熟,并且具備明顯的優點。主要優點包括:


1常溫運行,并且使用水相電解液,無燃燒爆炸危險,安全性好;

2與一般電池不同,具備功率和容量可獨立設計的獨特優點,尤其適合大規模儲能;

3使用壽命長,一般可達15,000個循環,壽命可達10~20年;

4主要材料可循環利用、環境友好;

5儲能容量大,一般在100kWh-1000MWh;

6能量效率高,高于80%,充放電性能好,可以深度放電而不會對電池造成損害。

盡管液流電池技術具有以上獨特的優點,但是其大規模的商業化仍然受到成本制約,如何降低其制造成本已經成為行業“痛點”


總結:


液流電池儲能技術應用場景基本包含了美國能源部提出的所有儲能應用場景(5大類,18個小類),在集中式新能源(風力發電和光伏發電)、電源側輔助服務、電網側儲能和用戶側(工商業用戶)等領域具備廣闊的應用前景。以集中式新能源領域為例,液流電池發揮減少棄電、削峰填谷、平滑出力、跟蹤預測曲線和改善新能源無功電壓特性等功能,一般配置5MW–50MW,放電時長2h–6h。


國家能源集團在可再生能源消納、電力輔助服務、電能質量管理、微網和安全備用電源等領域儲能需求量大,儲能技術廣泛應用于集團各個主業。僅就風電領域應用一項,按照10%–15%風場配備儲能,市場規模達到300–500億人民幣。發展液流電池技術,不僅滿足集團主營業務的儲能需求,同時可以實現火電廠廢棄物、煤化工產品和副產物的高附加值利用,拓展儲能產業鏈上游技術和市場。目前,全球和中國的儲能市場已經迎來真正的重要發展期,國內儲能市場正在逐步釋放,加快推動液流電池技術的發展,擁抱儲能發展的大潮,投身于萬億規模儲能市場的開發,未來可期。

稿件來源: NICE北京低碳院
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