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央视丨不同“钒”响,让新型储能扬“钒”起航
来源: | 作者:admin | 发布时间: 2023-11-13 | 37 次浏览 | 分享到:

构建以新能源为主体的新型电力系统,是保证能源安全,实现可持续发展的重要一环。在辽宁大连,自主研发全球领先的“全钒液流电池储能”技术落地生根,不仅给城市加装了巨型“充电宝”,也给当地工业经济结构转型提供了新动能。

全钒液流储能 让城市有了绿色"充电宝"

走进辽宁大连的融科储能全钒液流电池生产基地,首先看到的是一排排集装箱整装待发。这些即将运往各地的集装箱,并不是普通运货用的集装箱,而是一个个全钒液流电池模块。一个装的是电池电堆,另一个装是钒电解液,把两个集装箱上下摞在一起,就组成了一个绿色储能电站,这里面可以一次性储存3000度的“风光电”,如果按一个家庭每月用200度电计算,它可以为一个家庭提供15个月的用电量。与常见的锂离子电池、铅酸电池等不同,全钒液流电池不仅安全性高,循环使用寿命长,对环境也更加友好。


大连融科储能技术发展有限公司总经理 王晓丽:这个技术安全性非常好,因为它不存在爆炸起火燃烧的风险,第二寿命非常长,可以达到25年的日历寿命,那么另外一个从资源角度,它可以循环利用。

风电、光电是来自大自然的绿色能源,但稳定性较差。如何把“风光”能源储存起来,是构建新型电力系统的首要问题。这样的电池可以在零下35摄氏度的极寒天气下正常运行,也可以在零上50摄氏度高温下安全输电。无论环境多么恶劣的风光电站,有了这种集装箱式的“充电宝”,就可以大大减少风光电峰值时的浪费,提高并网发电的效率。

这些集装箱式的“充电宝”还能相互连接,形成更大规模的城市储能电站。在大连液流电池储能调峰电站,记者看到一个个更大的集装箱整齐码放,在一层两个足球场大小的面积上,有700多个钒液罐整齐排列,第二层则是集成度更高的钒电池组。这个国家能源局批准建设的首个国家级大型化学储能示范项目,在去年5月实现并网,10月底实现满负荷充放电,最多可存放40万度电。以我国居民每日人均用电2度计算,该电站可供20万居民一天的用电需求。如此这么多的设备,最少只需3个人就可以完成整个储能电站的监视和操作。


大连恒流储能电站总经理 宫继禹:我们可以更大程度地去调节整个电网的灵活性,在用电低谷的时候,我们可以尽量多充电,在用电高峰的时候,我们可以去承担电网发电的这部分任务,我们尽量多去对外输出电能,来保证我们整个电网的一个平稳运行。

眼下,北方正陆续进入冬季供暖期,这样的巨型绿色“充电宝”,不仅能保证城市电网的平稳,还能在城市遇到极端灾害断电时,提供电力输出,保障城市快速恢复运转。

大连恒流储能电站总经理 宫继禹:作为一个储能电站,首先我们可以为城市中比较重要的一些负荷,比方说政府、医院、应急部门救援设施提供紧急的供电,同时我们也可以用储能电站来启动电网中其他的电厂,从而快速地恢复整个电网的供电。

自主创新 让炼钢渣不同“钒”响

要发展“全钒液流电池”绿色储能,钒矿资源是首要条件。勘探数据显示,我国钒矿储量居世界第一,占全球总产量的47%以上。但在之前,我国对钒的利用,大多用在钢铁冶炼中。而现在,炼钢的副产品有了新的“钒”响,全钒液已成为储存能源家族的新成员。

总台记者 贾铁生:现在我们看到这些一包包黄色的粉末,是生产钒电解液的原材料,大家可能要问这些是钒矿砂吗,在这我要告诉你,这并不是钒矿砂,而是炼钢过程中的副产品,它的含钒量可以达到90%以上。

在大连融科储能集团钒电解液生产基地,企业负责人告诉记者,这里用的钒主要来自钢铁冶炼后产生的钢渣。


大连融科储能集团股份有限公司总经理 郝玥:我们生产钒电解液的原料的来源是钒钛磁铁矿,在炼钢的过程当中,钒会富集到钢渣当中,钢渣再经过处理,最终变成钒的初级产品,那么钒的初级产品进入到我们化学和电化学的处理装置当中,最终变成钒的电解液的最终产品。


漂亮的液体,也有不“钒”的功能,这些功能的发现和利用,都离不开中国科学院大连化学物理研究所的潜心研究。

中国科学院大连化学物理研究所副所长 李先锋:实际上因为钒是一个多价态的元素,顾名思义是两侧有不同价态的钒离子,通过正负极这种价态的变化,实现得失电子和充电放电的过程。

钒电池的隔膜是非常关键的技术之一,它必须抑制正负极电解液中不同价态的钒离子的交叉混合,还不能阻碍氢离子通过隔膜传递电荷。而钒电解液充电放电的过程,就是电解液中钒离子价态变换的过程。早在2000年,中国科学院大连化学物理研究所就开始对全钒液流电池进行研究。从关键材料、电堆、系统集成控制等方面开展全面研究工作,20多年来,申报300多项国家发明专利,形成了较完整的自主知识产权体系,并牵头国内外标准的制定。近些年,中国科学院大连化学物理研究所与大连融科储能深度合作,将科研成果一步步进行转化。


大连融科储能集团股份有限公司研发部经理 宋明明:这是一套钒电池的单电池测试系统,我们用这套系统来进行钒电解液的配方研究,我们的目标是提高电池的能量效率,降低钒电池的成本,满足客户的需要。

记者在生产基地了解到,电解液是钒电池的关键材料,占到电池成本的一半。随着全钒液流储能电池产业的快速发展,如何更好地降本增效,是科研院所与生产企业共同研究的问题。


中国科学院大连化学物理研究所副所长 李先锋:我们知道这种可再生能源风电光伏,它本身是不连续不稳定,它需要这种大规模储能实现这种高比例可再生能源的消纳,但是我们整个液流电池需要进一步降低成本,推动大规模的产业化。

全链条生产服务 让新储能扬“钒”起航

记者在调研中了解到,辽宁大连这个目前世界最大的“全钒液流电池储能”生产基地,正在打造全链条的生产服务,让新能源储能加足马力、扬帆起航。

2008年,中国科学院大连化学物理研究所依托钒电池核心技术,与大连博融控股集团共同组建了融科储能。15年来,他们潜心研究、不断开发,现在已成为目前全球唯一掌握全钒液流电池完整自主知识产权,拥有全产业链开发和高端制造能力的生产企业和产品服务商。

目前,科研攻关团队正在不断优化产品性能,研发出效能更高的钒电池。最新研发的70千瓦电堆样机,相比上一代30千瓦电堆产品,同样的体积,功率提高了一倍多。

企业负责人告诉记者,融科储能每年的钒电池生产能力可以达到300兆瓦,国内市场占有率第一,但产能仍然无法满足市场的需求。


大连融科储能技术发展有限公司总经理 王晓丽:我们在今年又开始建设了一个扩产的基地,这一部分是在今年年底我们就会完全建成,整个厂区建成之后,我们会达到一个G瓦(1000兆瓦)每年的产能规模,这个规模到目前来讲也是行业的最大的产能规模。

全钒液流电池产业,在大连已形成总部研发、材料基地、装备基地的“三位一体”全产业链发展格局,而这一切离不开政策的扶持。近年来,大连推进体制机制创新,建立科技成果转化开放式工作平台和全生命周期服务制度,重点加强成果转化中间环节资源导入,做好资本、市场、人才、平台、政策有机衔接,促进技术交易、科技金融、创新孵化协同发展。


大连市科技局局长 原驰:我们希望通过打造科技创新策源地,来吸引高水平的科技人才在大连的聚集,同时通过科技成果转化的9项机制,从科技成果转化的供给端、需求端,还有中间的中介端,还有基金的投入端,保证这些科研成果能够顺利产业化,带动高质量的工业经济结构的转变。实现高质量发展,还需要更多融科储能这样的科创企业扬帆起航。

如今,大连正在加紧建设英歌石科学城创新策源中心,致力于打造全球领先的洁净能源创新中心、高端创新要素汇聚枢纽和新兴产业策源地,吸引顶尖专家和科研院所入驻,形成高端产业集聚效应,从而带动整个城市经济结构的转型升级。


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