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。
全釩液流儲能 讓城市有了綠色"充電寶"
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。
大連融科儲能技術發展有限公司總經理 王曉麗:這個技術安全性非常好,因為它不存在爆炸起火燃燒的風險,第二壽命非常長,可以達到25年的日歷壽命,那么另外一個從資源角度,它可以循環利用。
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攝氏度的極寒天氣下正常運行,也可以在零上50攝氏度高溫下安全輸電。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,在去年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。如此這么多的設備,最少只需3個人就可以完成整個儲能電站的監視和操作。
大連恒流儲能電站總經理 宮繼禹:我們可以更大程度地去調節整個電網的靈活性,在用電低谷的時候,我們可以盡量多充電,在用電高峰的時候,我們可以去承擔電網發電的這部分任務,我們盡量多去對外輸出電能,來保證我們整個電網的一個平穩運行。
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。
大連恒流儲能電站總經理 宮繼禹:作為一個儲能電站,首先我們可以為城市中比較重要的一些負荷,比方說政府、醫院、應急部門救援設施提供緊急的供電,同時我們也可以用儲能電站來啟動電網中其他的電廠,從而快速地恢復整個電網的供電。
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。
總臺記者 賈鐵生:現在我們看到這些一包包黃色的粉末,是生產釩電解液的原材料,大家可能要問這些是釩礦砂嗎,在這我要告訴你,這并不是釩礦砂,而是煉鋼過程中的副產品,它的含釩量可以達到90%以上。
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。
大連融科儲能集團股份有限公司總經理 郝玥:我們生產釩電解液的原料的來源是釩鈦磁鐵礦,在煉鋼的過程當中,釩會富集到鋼渣當中,鋼渣再經過處理,最終變成釩的初級產品,那么釩的初級產品進入到我們化學和電化學的處理裝置當中,最終變成釩的電解液的最終產品。
漂亮的液體,也有不“釩”的功能,這些功能的發現和利用,都離不開中國科學院大連化學物理研究所的潛心研究。
中國科學院大連化學物理研究所副所長 李先鋒:實際上因為釩是一個多價態的元素,顧名思義是兩側有不同價態的釩離子,通過正負極這種價態的變化,實現得失電子和充電放電的過程。
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。
大連融科儲能集團股份有限公司研發部經理 宋明明:這是一套釩電池的單電池測試系統,我們用這套系統來進行釩電解液的配方研究,我們的目標是提高電池的能量效率,降低釩電池的成本,滿足客戶的需要。
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,如何更好地降本增效,是科研院所與生產企業共同研究的問題。
中國科學院大連化學物理研究所副所長 李先鋒:我們知道這種可再生能源風電光伏,它本身是不連續不穩定,它需要這種大規模儲能實現這種高比例可再生能源的消納,但是我們整個液流電池需要進一步降低成本,推動大規模的產業化。
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。
大連融科儲能技術發展有限公司總經理 王曉麗:我們在今年又開始建設了一個擴產的基地,這一部分是在今年年底我們就會完全建成,整個廠區建成之后,我們會達到一個G瓦(1000兆瓦)每年的產能規模,這個規模到目前來講也是行業的最大的產能規模。
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。
大連市科技局局長 原馳:我們希望通過打造科技創新策源地,來吸引高水平的科技人才在大連的聚集,同時通過科技成果轉化的9項機制,從科技成果轉化的供給端、需求端,還有中間的中介端,還有基金的投入端,保證這些科研成果能夠順利產業化,帶動高質量的工業經濟結構的轉變。
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。
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