大连化物(wu)所开发(fa)出70kW级高功(gong)率密(mi)度全钒液流电池单体电堆,储能,发(fa)电,新能源

（观察者网(wang)讯）据《中国(guo)迷信报》报导，近(jin)日大连化物(wu)所储能技能研(yan)究部（DNL17）李先锋研(yan)究员团队开发(fa)出70千瓦级高功(gong)率密(mi)度全钒液流电池单体电堆。

该单体电堆体积功(gong)率密(mi)度由目前的70kW/m^3提(ti)高至130kW/m^3，在体积保持不变的条(tiao)件下，功(gong)率由30千瓦提(ti)高至70千瓦，成本较目前的30千瓦级电堆降低40%，无望助推全钒液流电池的商业化进程。

据悉，李先锋团队采用自主开发(fa)的新一代高挑(tiao)选性可焊(han)接多孔复合膜和可焊(han)接高导电双极板，计划出短流程、超薄(bao)电池布局(ju)，并结合低流阻、高均(jun)匀分(fen)配流道布局(ju)，研(yan)制出70千瓦级电堆。

经测试，该电堆在70千瓦额外(wai)功(gong)率充放电条(tiao)件下能量效率为81.0%；在60千瓦恒功(gong)率充放电条(tiao)件下能量效率为82.1%。此外(wai)，该电堆连续稳(wen)定(ding)运行1200多个循(xun)环后，能量效率衰减率仅为1.7%。使用该电堆可将一个20尺的250千瓦储能单元模块升级为500千瓦储能单元模块，不仅功(gong)率单元体积大幅减少，还(hai)降低了系(xi)统配套办法的成本。

图片泉(quan)源：大连化物(wu)所

甚么是(shi)全钒液流电池？

全钒液流电池是(shi)我国(guo)下一阶段新能源储能技能的重点发(fa)展方向(xiang)之一。这种电池与我们常见的锂电池等电池分(fen)歧，是(shi)一种以钒为活性物(wu)资呈(cheng)循(xun)环流动液态的电池。其事情道理为使用外(wai)接泵把电解液压(ya)入电堆体内，在机器动力(li)作用下电解液在分(fen)歧的储液罐和半电池的闭合回路中循(xun)环流动、流过电极表面并发(fa)生电化学反(fan)应，随(sui)后双电极板网(wang)络和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能。简单来说就是(shi)依赖电解液流动与电极发(fa)生电化学反(fan)应产(chan)能电能。

全钒液流电池布局(ju) 图片泉(quan)源：开源证券(quan)

这样的布局(ju)意味着，全钒液流电池输(shu)入功(gong)率取决于电堆的大小(xiao)。如果钒离子(zi)液流电池要增(zeng)加输(shu)入功(gong)率，仅需增(zeng)加电堆的数目；而如果要增(zeng)加储能容量，仅需增(zeng)加电解液的体积。

全钒液流电池安装(zhuang)天真(zhen)性很强图片泉(quan)源：开源证券(quan)

为甚么要发(fa)展全钒液流电池？

全钒液流电池是(shi)长时(shi)储能技能（一般(ban)是(shi)指可以持续充放电4小(xiao)时(shi)以上的储能技能）的重要一环。长时(shi)储能着重于办理峰(feng)谷时(shi)期(qi)供需匹(pi)配等经济(ji)性成绩，能够提(ti)升新能源消纳能力(li)。众所周(zhou)知(zhi)，新能源发(fa)电模式取代传统发(fa)电模式最大的妨碍当属(shu)其发(fa)电调峰(feng)能力(li)衰，遇到发(fa)电能力(li)和用电需求不匹(pi)配的环境时(shi)会导致电网(wang)不稳(wen)定(ding)。

风光发(fa)电等如遇到外(wai)部条(tiao)件变更，会在短时(shi)间导致发(fa)电功(gong)率变更，造成包括：发(fa)电电压(ya)的变更局(ju)限过大、电压(ya)短时(shi)间中断、电网(wang)频次不稳(wen)定(ding)甚至发(fa)电机、变电站等硬件毁坏(huai)等严重后果。

某地分(fen)歧天气(qi)光伏发(fa)电的秒-分(fen)钟变更图片泉(quan)源：国(guo)金证券(quan)

一般(ban)以为，以风光为代表的不稳(wen)定(ding)新能源发(fa)电需要依照(zhao)10%~30%的比例配备储能办法。

近(jin)年来，多地已经发(fa)出文件强制要求新能源发(fa)电办法强制依照(zhao)一定(ding)比例配属(shu)储能办法。

2021年1月11日，宁夏自治区发(fa)改委发(fa)布收(shou)罗《关于加快促进自治区储能健康有序发(fa)展的引导看法（收(shou)罗看法稿）》看法的函，夸大“十四五”期(qi)间，储能办法依照(zhao)容量不低于新能源装(zhuang)机的10%、连续储能时(shi)长2小(xiao)时(shi)以上的原则逐年配置。

2月山(shan)东省印发(fa)了《2021年全省能源事情引导看法》，夸大新能源场站原则上配置不低于10%储能办法，并在以后发(fa)布了《关于开展储能示范应用的实施(shi)看法》。

2021年5月，国(guo)家能源局(ju)发(fa)布《关于2021年风电、光伏发(fa)电开发(fa)扶植有关事项的通知(zhi)》，提(ti)出在确保安全条(tiao)件下，勉励有条(tiao)件的户用光伏项目配备储能。

以后多地就强制储能办法促进都(dou)发(fa)布了相关规定(ding)。包括但不限于江苏昆(kun)山(shan)市、浙(zhe)江诸暨市、浙(zhe)江金华、江苏苏州市、山(shan)东枣庄市、河北、河南等多省市自治区，都(dou)发(fa)布了漫衍式光伏配储相关文件，配储要求在装(zhuang)机容量的8%~30%之间。

常见的长时(shi)储能技能包括：电化学储能、重力(li)储能、氢能储能等多种。而全钒液流电池作为电化学储能的一种，虽然其能量密(mi)度明(ming)显低于锂电池、钠电池等电池，但是(shi)全钒液流电池相比于其他主流电池也(ye)有安全性高、寿命长、效率高、环境敌对等特点。并且(qie)由于其布局(ju)简单、钒电池安装(zhuang)天真(zhen)、扶植周(zhou)期(qi)短，所所以大规模储能的首选技能之一。

几(ji)种电化学储能技能对比图片泉(quan)源：国(guo)信证券(quan)

此外(wai)，在2022年，国(guo)家能源局(ju)在《防备电力(li)生产(chan)事故的二十五项重点要求(2022 年版)(收(shou)罗看法稿)》中出于安全考虑，提(ti)出中大型电化学储能电站禁(jin)用三元锂电池和钠硫电池，这也(ye)进一步刺激了全钒液流电池的发(fa)展。

全钒液流电池周(zhou)全商用难点在哪？

目前发(fa)展全钒液流电池首要有如下成绩：1）电池合适的事情温区在5~40℃，绝对较窄；2）能量密(mi)度低，体积较大；3）初始投资额高，根(gen)据国(guo)信证券(quan)报告，钒电池系(xi)统初始投资成本在2.1~7.5元/Wh，显著(zhu)高于磷酸铁锂电池（1.0~1.5元/Wh）。但根(gen)据银河证券(quan)报告显示，目前全钒液流电池初始单千瓦投资已经到达约3000元，度电成本约0.68元，已接近(jin)锂离子(zi)电池储能。国(guo)网(wang)新疆研(yan)究院估计2030/2060年每千瓦投资降至2100元/1680元，度电成本降至0.42元/0.36元。

由于全钒液流电池寿命擅长锂电池，长期(qi)看，其全寿命成本大概会低于锂电池储能。

此次中科院化物(wu)所研(yan)制出的70千瓦级电堆，首要瞄准的是(shi)全钒液流电池的第二个商用难点。此前一般(ban)以为，全钒液流电池能量密(mi)度约莫为15~50Wh/kg，远低于磷酸铁锂电池130~200Wh/kg和钠硫电池100~250Wh/kg的能量密(mi)度。

该团队通过将全钒液流电池中的单一电堆体积功(gong)率密(mi)度由目前的70kW/m^3提(ti)高至130kW/m^3，可以通过减少同功(gong)率电池体积大小(xiao)的方式，显著(zhu)提(ti)升电池的全体能量密(mi)度。这样将极大有益于全钒液流电池尽大概减少与锂电池等在能量密(mi)度上的差距，进一步提(ti)高未来全钒液流电池的适装(zhuang)性和适用性。