全钒液流电池储能开启产业化征程

　　据相关机构统计，截至目前，我国已投运全钒液流电池储能项目累计规模仅次于锂离子电池、铅蓄电池两种传统的电化学储能技术，约占全国电化学储能规模的4%，占全球全钒液流电池储能规模的17.8%。全球氧化还原液流电池市场规模预计将从2018年的1.3亿美元增长到2025年的3.7亿美元。在大量生产或开发的液流电池中，全钒液流电池将占据70%的市场份额。

　　十年了，安装在张华民家的全钒液流电池储能装置依然平稳运行着。“这是我们的第一套原理样机，足以说明全钒液流电池的稳定、安全可靠、长寿命。”张华民告诉记者。

　　张华民是中国科学院大连化学物理研究所(简称“中科院大连化物所”)储能技术研究部的首席研究员，为了验证团队研发的全钒液流电池性能，2009年，他在自己家中安装了这套全钒液流储能装置，不仅起到了检验实验成果的作用，还为家庭用电提供了清洁能源，展示了全钒液流储能技术与可再生能源相结合的良好应用前景。

　　简单来说，全钒液流电池采用含有钒离子的水溶液作为储能介质，通过其价态的变化，实现化学能和电能之间的转换，从而完成充放电的过程。

　　据赛迪智库统计，截至目前，我国已投运全钒液流电池储能项目累计规模仅次于锂离子电池、铅蓄电池两种传统的电化学储能技术，约占全国电化学储能规模的4%，占全球全钒液流电池储能规模的17.8%。

　　用中国标准为世界“充电”

　　“从2000年开始，中科院大连化物所就开始研究液流电池储能技术。目前，中科院大连化物所与融科储能合作团队已形成了包括液流电池关键材料设计制造、电堆及电池储能系统设计集成、储能系统智能控制、工程应用及运行管理等在内的完整自主知识产权体系，获得了200多项授权专利。”张华民说。

　　产业发展需要标准引领。依托技术领先优势和在国内外的学术影响力，张华民全面负责国家能源行业液流电池标准及国际液流电池标准的制定，用中国标准为世界“充电”。“主持国际标准制定，说明我国液流电池技术处于国际领先水平。”与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇说。

　　与其他储能技术相比，全钒液流电池优势明显：一是安全性高，储能介质是钒的化合物的水溶液，电池均匀性好，不会发生爆炸。二是容量大，储能容量可达数百千瓦时至数百兆瓦时，适合大规模储能。三是循环寿命长，电池充放电循环次数在15000次以上，使用年数在15年到20年。四是环境友好，电解液可以反复循环使用。

　　“全钒液流电池的核心部件是电堆，类似于中央处理器，电堆的核心材料包括电解液、离子传导膜等。怎样使材料的性能更好、价格更低，我们一直在努力。”张华民表示，通过电池关键材料和电堆结构设计技术创新，科研团队解决了电池内阻较大的难题，在保证能量密度不低于80%的前提条件下，使电池的工作电流密度由每平方厘米80毫安提高到300毫安，功率密度因此增加近四倍，电堆材料成本降低了70%左右。

　　“全钒液流电池的电解液性能衰减较慢，通过在线或离线再生后可循环使用，且电解液中钒的价值永远存在，其寿命原理上讲是半永久性的。因此，从电池制造、使用到报废后电池系统的无害化处理，放在整个生命周期来看，它的成本其实并不高。”张华民如此回应外界对于全钒液流电池成本较高的误解。他表示，科研团队还将继续开发高性能材料，设计高性能电堆，未来全钒液流电池的成本有望进一步下降。

　　产学研无缝衔接和全产业链布局

　　“我国钒资源丰富，主要集中在四川、湖南、湖北、陕西、河北等省份。从原料基地打造、技术平台建设，到储能产品开发、智能装备生产制造，再到工程化应用等，我国全钒液流电池产业链格局已逐步建立和完善。”刘勇说。