構建以新能源為主體的新型電力系統,是保證能源安全,實現可持續發展的重要一環。在遼寧大連,自主研發全球領先的全釩液流電池儲能技術落地生根,不僅給城市加裝了巨型“充電寶”,也給當地工業經濟結構轉型提供了新動能。
走進遼寧大連的融科儲能全釩液流電池生產基地,首先看到的是一排排集裝箱整裝待發。這些即將運往各地的集裝箱,并不是普通運貨用的集裝箱,而是一個個全釩液流電池模塊。
一個裝的是電池電堆,另一個裝是釩電解液,把兩個集裝箱上下摞在一起,就組成了一個綠色儲能電站。這里面可以一次性儲存3000度的風光電,如果按一個家庭每月用200度電計算,它可以為一個家庭提供15個月的用電量。與常見的鋰離子電池、鉛酸電池等不同,全釩液流電池不僅安全性高,循環使用壽命長,對環境也更加友好。
風電、光電是來自大自然的綠色能源,但穩定性較差。如何把風、光能源儲存起來,是構建新型電力系統的首要問題。這樣的電池可以在零下35℃的極寒天氣下正常運行,也可以在零上50℃高溫下安全輸電。無論環境多么惡劣的風光電站,有了這種集裝箱式的“充電寶”,就可以大大減少風光電峰值時的浪費,提高并網發電的效率。
這些集裝箱式的“充電寶”還能相互連接,形成更大規模的城市儲能電站。在大連液流電池儲能調峰電站,記者看到一個個更大的集裝箱整齊碼放。在一層兩個足球場大小的面積上,有700多個釩液罐整齊排列。第二層則是集成度更高的釩電池組。這個國家能源局批準建設的首個國家級大型化學儲能示范項目,在2022年5月實現并網,10月底實現滿負荷充放電,最多可存放40萬度電。以我國居民每日人均用電2度計算,該電站可供20萬居民一天的用電需求。這么多的設備,最少只需3個人就可以完成整個儲能電站的監視和操作。
眼下,北方正陸續進入冬季供暖期,這樣的巨型綠色“充電寶”,不僅能保證城市電網的平穩,還能在城市遇到極端災害斷電時提供電力輸出,保障城市快速恢復運轉。
自主創新 讓煉鋼渣不同“釩”響要發展全釩液流電池綠色儲能,釩礦資源是首要條件。勘探數據顯示,我國釩礦儲量居世界第一,占全球總產量的47%以上。但在之前,我國對釩的利用大多用在鋼鐵冶煉中。而現在,煉鋼的副產品有了新的“釩”響,全釩液已成為儲存能源家族的新成員。
在大連融科儲能集團釩電解液生產基地,企業負責人告訴記者,這里用的釩主要來自鋼鐵冶煉后產生的鋼渣。
這漂亮的液體也有不“釩”的功能,這個功能的發現和利用,都離不開中國科學院大連化學物理研究所的潛心研究。
釩電池的隔膜是非常關鍵的技術之一,它必須抑制正負極電解液中不同價態的釩離子的交叉混合,還不能阻礙氫離子通過隔膜傳遞電荷。而釩電解液充電放電的過程,就是電解液中釩離子價態變換的過程。
早在2000年,中國科學院大連化學物理研究所就開始對全釩液流電池進行研究。從關鍵材料、電堆、系統集成控制等方面開展全面研究工作。20多年來,申報300多項國家發明專利,形成了較完整的自主知識產權體系,并牽頭國內外標準的制定。近些年,中國科學院大連化學物理研究所與大連融科儲能深度合作,將科研成果一步步進行轉化。
記者在生產基地了解到,電解液是釩電池的關鍵材料,占到電池成本的一半。隨著全釩液流儲能電池產業的快速發展,如何更好本增效是科研院所與生產企業共同研究的問題。
全鏈條生產服務 讓新儲能揚“釩”起航記者在調研中了解到,遼寧大連這個目前世界最大的全釩液流電池儲能生產基地,正在打造全鏈條的生產服務,讓新能源儲能加足馬力、揚帆起航。
2008年,中國科學院大連化學物理研究所依托釩電池核心技術,與大連博融控股集團共同組建了融科儲能。15年來,他們潛心研究、不斷開發,現在已成為目前全球唯一掌握全釩液流電池完整自主知識產權,擁有全產業鏈開發和高端制造能力的生產企業和產品服務商。
目前,科研攻關團隊正在不斷優化產品性能,研發出效能更高的釩電池。最新研發的70千瓦電堆樣機,相比上一代30千瓦電堆產品,同樣的體積功率提高了一倍多。
企業負責人告訴記者,融科儲能每年的釩電池生產能力可以達到300兆瓦,國內市場占有率第一,但產能仍然無法滿足市場的需求。
全釩液流電池產業,在大連已形成總部研發、材料基地、裝備基地的“三位一體”全產業鏈發展格局,而這一切離不開政策的扶持。
近年來,大連推進體制機制創新,建立科技成果轉化開放式工作平臺和全生命周期服務制度。重點加強成果轉化中間環節資源導入,做好資本、市場、人才、平臺、政策有機銜接,促進技術交易、科技金融、創新孵化協同發展。
實現高質量發展,還需要更多融科儲能這樣的科創企業揚帆起航。如今,大連正在加緊建設英歌石科學城創新策源中心,致力于打造全球領先的潔凈能源創新中心、高端創新要素匯聚樞紐和新興產業策源地。吸引頂尖專家和科研院所入駐,形成高端產業集聚效應,從而帶動整個城市經濟結構的轉型升級。
(關鍵字:全釩液流電池 釩電解液 釩電池)