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　點擊量：評論 (0)

——記全國儲能產業(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應用示范工程中國儲能網訊：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能源向新能

不斷成長的液流電池系統解決方案

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，通過送液泵實現電解液在管路系統中的循環(huán)。運行過程中，全液態(tài)液流電池氧化還原反應表現為離子價態(tài)的變化，沉積型液流電池表現為金屬的沉積與溶出。

5兆瓦/10兆瓦時全釩液流電池系統示范電站

從外觀看，液流電池儲能系統包括如下幾部分：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，包括用于管理整個系統的電池管理系統、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的發(fā)、輸、配、用各個環(huán)節(jié)。液流電池的發(fā)展歷經了從實驗室到企業(yè)、從樣機到標準產品、從示范應用到商用推廣，規(guī)模從小到大、功能從單一到系統集成，目前已經處于產業(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學研合作模式最具代表性。

張宇表示，融科儲能是全球少數擁有全釩液流電池儲能系統、材料和關鍵零部件開發(fā)和生產能力的領先企業(yè)之一。

據介紹，融科儲能自2008年成立以來，已在智能微網、離網供電及工業(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，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，該系統將與龍源電力的臥牛石50兆瓦風電場配套，用于實現跟蹤計劃發(fā)電、平滑風電功率輸出、進而提升風力發(fā)電接入電網的能力。此外，還將在風電并網運行中發(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的設計、制造、集成安裝與調試。

據介紹，該示范電站包含液流儲能單元模塊系統、電池管理系統(BMS)、儲能逆變器、就地監(jiān)控系統、遠程監(jiān)控系統等。截止目前，液流儲能單元模塊系統能夠迅速、靈活的實現預期充、放電運行模式，系統控制、保護、通訊功能完善，電池系統各項性能指標完全滿足項目要求。儲能單元模塊系統從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的直流端和交流端的系統能量效率(含系統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，與電網友好互動，提升電網接納可再生能源的能力、整體運行質量和可靠性。

張宇指出，該系統已穩(wěn)定運行五年時間，運行效果得到電網公司、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)、成套產品生產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。

據了解，此后，融科儲能相繼又實施了位于錦州的風電并網用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，從項目設計、項目建設到系統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成本與系統優(yōu)化，為實現其實用化和商業(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)協會儲能應用分會秘書長劉勇表示，融科儲能已經在遼寧法庫、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，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、智能微網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