全釩液流電池工作原理示意圖
在實踐考驗中成長起來的液流電池
液流電池發(fā)展至今，實施的各類項目有百余項，累計裝機容量約達40兆瓦。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、功能從單一到綜合，目前已經處于產業(yè)化的初期階段。
以目前應用較多的全釩液流電池為例，在其發(fā)展初期，多以數千瓦到數十千瓦規(guī)格的電池系統開發(fā)為主，主要面向于以風—光—儲或光—儲方式，為離網或弱電網地區(qū)的通訊基站、邊遠地區(qū)、邊防海島供電。前加拿大vrb公司、大連融科儲能技術發(fā)展有限公司（以下簡稱融科儲能）、奧地利的gildermester公司都推出了典型產品。
隨著智能微網和大規(guī)?？稍偕茉窗l(fā)電技術發(fā)展，百千瓦級到兆瓦級的電池系統的設計技術得到快速發(fā)展。日本住友電工公司（sei）作為液流電池行業(yè)的領軍企業(yè)，自上個世紀80年代就開始進行全釩液流電池技術的研究，并且將液流電池作為其整個集團在能源領域的經濟增長點。在2005年建立了4兆瓦/6兆瓦時全釩液流電池儲能系統，這是國際上首套兆瓦級全釩液流電池儲能系統示范工程，與30.6兆瓦風力發(fā)電站匹配，用于風電平滑輸出并網和調幅調頻的示范驗證實驗。該系統運行了3年時間，最為頻繁的電堆的充放電循環(huán)達到27萬次。該項目充分驗證了全釩液流電池優(yōu)異的耐久性，并證明了全釩液流電池是適合風力發(fā)電的儲能設備。2012年，sei應用其新一代技術，以城市智能微電網為目標市場，在橫濱建造了一座由200千瓦聚光型太陽能發(fā)電設備（cpv）和一套1兆瓦/5兆瓦時全釩液流電池儲能系統構成的并與外部商業(yè)電網連接的電站。可以實現：調節(jié)電網對工廠供電量；提高受天氣影響的cpv的供電穩(wěn)定性，實現太陽能發(fā)電的有計劃使用；對于橫濱制作所內的削峰填谷運作以及事先制定用電計劃，隨著電力負載的變化對放電量進行調整。
我國從上世紀80年代末期開始全釩液流電池的基礎研究工作。2000年開始，在以中國科學院大連化學物理研究所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。在市場的驅動力作用下，成長出一批以科研院所技術為基礎，以全釩液流電池產品化和市場化為目標的新興企業(yè)，如最具代表性的融科儲能。
融科儲能與大連化物所堅持緊密的產學研合作模式，2012年，設計集成出當前全球最大規(guī)模的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。該系統已穩(wěn)定運行一年半時間，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。
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。
在項目的成功案例和各國政策導向下，未來的幾年內，將有一定數量的液流電池項目進入電力市場。美國unienergytechnologies（uet）公司得到了美國能源部（doe）的大力支持，在華盛頓清潔基金的支持下，建立3兆瓦項目用于電網側變電站，延緩變電站擴容帶來的建設投資，并且提高電網的利用效率。日本sei公司與北海道電力公司合作，在日本政府的支持下，將在2015年建成15兆瓦/60兆瓦時全釩液流電池電站，用于解決北海道局部區(qū)域大規(guī)模太陽能電站并網帶來的調峰和電能質量壓力。另外，奧地利gildmeister公司、英國redt公司、印度deya公司等也將在近期推出多個全釩液流電池項目。
另外，液流電池的另一個成員——鋅/溴液流電池，在zbb、primuspower、premiumpower、redflow和安徽美能、百能匯通等企業(yè)的努力下，在技術開發(fā)與應用上也取得實質性進展。
