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【解析】全钒液流电池技术与产业发展状况

北极星输配电网  来源:储能科学与技术    2015/9/14 8:49:54  我要投稿  

北极星输配电网讯:储能不仅可以提高常规发电和输电的效率、安全性和经济性,也是实现可再生能源平滑波动、调峰调频、满足可再生能源大规模接入的重要手段,同时它也是分布式电源、智能电网系统的重要组成部分,在能源互联网中具有举足轻重的地位。国际权威咨询机构麦肯锡将储能技术定位为影响未来世界发展的12项颠覆性技术之一,2025年储能技术对全球经济价值贡献将超过1万亿美元。

全钒液流电池是一种电化学储能装置,通过电解液中活性物质——钒离子的价态变化,实现电能与化学能的转化,从而实现电能的存储与释放。全钒液流电池因其安全性高、使用寿命长、可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的首选储能设备之一。近年,在可再生能源大规模应用和智能电网建设的有力推动下,全钒液流电池在技术开发、工程应用、质量标准等方面取得突破性进展,产业链初步建立,产业规模不断发展壮大。

截至2014年底,全钒液流电池储能项目总装机容量约为28 MW/86 MW˙h,2015年规划和在建项目约51 MW/215 MW˙h,增长势头很强。在2001—2005年期间掀起了第一轮全钒液流电池应用热潮,这主要是由日本住友电工公司和加拿大的VRB公司引领的,以验证产品可靠性以及寻找合适的商业机会为目的的项目应用。由于2005年后钒资源价格的增长和2008年内的经济危机,随后全钒液流电池进入发展的低潮期。随着太阳能、风能等可再生能源的快速发展,对电网调峰及安全、稳定性提出新的挑战,电力系统对大规模储能的需求逐渐增加,因此从2011年开始全钒液流电池装机容量呈逐年上升趋势。尤其是根据目前各主要全钒液流电池供应商披露的数据,2015年规划及在建的项目规模预计将达到52 MW,是2014年前累计装机量的1.8倍,呈现了迅猛增长的态势。除了市场需求增加的因素外,各国对大规模储能激励政策的出台有效地起到了刺激市场和行业发展的作用。

从全钒液流电池项目的应用领域分布看,可再生能源接入、偏远地区供电以及微电网是目前全钒液流电池的主要应用领域。全钒液流电池的技术特点能够很好地满足这些应用场景对大规模、大容量、长寿命储能的技术要求。

我国液流电池的标准化工作由能源行业液流电池标准化技术委员会(NEA/TC 23)归口,NEA/TC 23的主要职责是梳理液流电池标准体系,制、修订液流电池国家标准和行业标准。

截至2015年4月,能源行业液流电池标准化技术委员会已经颁布实施了一项国家标准和三项行业标准,分别为《GB/T 29840—2013全钒液流电池术语》、《NB/T 42006—2013全钒液流电池用电解液测试方法》、《NB/T 42007—2013全钒液流电池用双极板测试方法》和《NB/T 42040—2014全钒液流电池通用技术条件》。另有一项国家标准正在进行报批审查(《全钒液流电池通用技术条件》,计划号:20130685-T-604)。以上发布及报批标准为液流电池制造商的内部生产、经营和质量检验提供了重要的依据和判定标准,为推进液流电池产业化进程发挥了重大作用。NEA/TC 23还在制定多项液流电池标准,标准内容涉及液流电池关键材料、部件、性能和安全等方面。

此外,全国电力储能标准化技术委员会(SAC/TC 550)从应用角度也开始储能系统相关标准的制定。液流电池作为储能设备,是SAC/TC 550标准体系的重要内容之一。该标委会是国际电工委员会储能系统技术委员会(IEC/TC120)的对口单位。

我国正处在能源和经济发展转型的关键时期,大规模可再生能源正逐步从辅助能源变为主导能源。但与此同时,风能、太阳能等可再生能源大规模装机集中并网所产生的弃风、弃光、电网调峰难度大和电网稳定性差等问题日益凸显。在这种情况下,大规模储能技术及产业的发展已经引起了我国的高度重视。国务院办公厅发布的《能源发展战略行动计划(2014—2020年)》,要求加强电源与电网统筹规划,科学安排调峰、调频、储能配套能力,切实解决弃风、弃光问题。并将大规模储能技术与分布式能源、智能电网和先进可再生能源等一起列为九大重点创新领域。另外,随着智能电网、分布式能源的发展,储能的重要性越来越受到关注。2015年7月6日,国家发展改革委员会和国家能源局下发了关于促进智能电网发展的指导意见(发改运行[2015]1518号),储能作为构建智能电网的重要设备,要求分布式能源、储能系统与电网协调优化运行技术,平抑新能源波动性,并鼓励在集中式风电场、光伏电站配置一定比例储能系统,鼓励因地制宜开展基于灵活电价的商业模式示范。新一轮的电改,特别是电价改革和用电侧的开放政策,都将为储能开拓出新的增长点。2015年中共中央第九号文件《关于进一步深化电力体制改革的若干意见》明确指出应积极发展融合先进储能技术,以促进分布式能源的快速发展,提高电网系统消纳可再生能源的能力和能源利用效率。

总体看,我国储能虽被国家作为战略性发展方向,但目前出台的都是框架性、指导性文件,没有具体支持政策和细化补贴,所以市场驱动力略显不足,储能产业发展相对缓慢。

结语

从1986年提出全钒液流电池概念至今,全钒液流电池在关键材料、电堆、电池系统设计与集成上都取得了重大进展,大量的应用示范不仅验证了技术的有效性和成熟性,也越来越多的得到了市场认可,产业链逐步完善,整体产业已经进入市场化初期阶段。随着大规模可再生能源的应用,为全钒液流电池提供了广阔的市场空间,随着电力体制改革的深入和激励政策的出台,全钒液流电池将很快迎来第一轮市场爆发期。

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