當(dāng)前，我國(guó)既是世界上最大的能源生產(chǎn)國(guó)，也是世界上最大的能源消費(fèi)國(guó)，能源結(jié)構(gòu)中化石能源占比約85%，減碳工作任重道遠(yuǎn)。實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的低碳轉(zhuǎn)型、增加清潔可再生能源使用比例成為實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的有力手段。
大規(guī)模儲(chǔ)能是可再生能源充分開(kāi)發(fā)利用的必要技術(shù)支撐，能夠有效解決電網(wǎng)運(yùn)行安全、電力電量平衡、可再生能源消納等方面的問(wèn)題。 全釩液流電池具有安全性好、穩(wěn)定性好、性價(jià)比高、可循環(huán)利用等優(yōu)勢(shì)，在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
不平“釩”的能量轉(zhuǎn)換原理
全釩液流電池利用不同價(jià)態(tài)釩離子之間的可逆相互轉(zhuǎn)化，完成充電、放電、再充電的循環(huán)過(guò)程，即可實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能之間的“定制”轉(zhuǎn)化，如同電力“銀行”，潛力巨大。
在全釩液流電池中，不同價(jià)態(tài)的釩離子儲(chǔ)存在正負(fù)極儲(chǔ)罐的電解液中，利用循環(huán)泵讓電解液在對(duì)應(yīng)的電極與儲(chǔ)液罐中循環(huán)流動(dòng)，并使用離子傳導(dǎo)膜將正負(fù)極隔開(kāi)，利用正極發(fā)生的四價(jià)和五價(jià)釩離子的氧化還原反應(yīng)和負(fù)極發(fā)生的二價(jià)與三價(jià)釩離子的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)換。
不平“釩”的特點(diǎn)
全釩液流為典型的水系液流電池，活性物質(zhì)溶解在水中，可以避免著火、爆炸等風(fēng)險(xiǎn)，安全性高，同時(shí)具有環(huán)境友好的優(yōu)勢(shì)；
活性物質(zhì)只有釩離子，在電化學(xué)反應(yīng)過(guò)程中不涉及相變，有效避免了活性物質(zhì)的損失，因此電池的使用壽命長(zhǎng)；可深度放電而不會(huì)損壞電池，電解液可循環(huán)使用，長(zhǎng)期運(yùn)行性價(jià)比高；
全釩液流電池可以方便地組成電池組，充滿電解液可以瞬間啟動(dòng)，充放電狀態(tài)切換僅需0.02秒，響應(yīng)速度為1毫秒；電池組輸出功率可達(dá)數(shù)百兆瓦，儲(chǔ)能容量可達(dá)數(shù)百兆瓦時(shí)。
全釩液流電池具有獨(dú)特的優(yōu)勢(shì)，在大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域具有很好的應(yīng)用前景。
不平“釩”的項(xiàng)目
從1985年提出全釩液流電池至今，全釩液流電池在關(guān)鍵材料、電堆、電池系統(tǒng)的設(shè)計(jì)與集成等方面都取得了重大進(jìn)展。隨著太陽(yáng)能、風(fēng)能等可再生能源的快速發(fā)展，對(duì)電網(wǎng)調(diào)峰及安全、穩(wěn)定性提出了新的挑戰(zhàn)，電力系統(tǒng)對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能的需求逐漸增加。技術(shù)已成熟的全釩液流電池從眾多儲(chǔ)能技術(shù)中脫穎而出，并用大量的應(yīng)用示范驗(yàn)證了其技術(shù)的有效性和成熟性，得到了市場(chǎng)的認(rèn)可。
近年來(lái)，全釩液流儲(chǔ)能以“業(yè)界黑馬”的姿態(tài)迅速覆蓋全國(guó)多個(gè)省份，各地液流電池儲(chǔ)能示范項(xiàng)目落地、穩(wěn)定運(yùn)行并獲得技術(shù)驗(yàn)證。2020年底，全國(guó)最大光伏側(cè)全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目并網(wǎng)，邁出了實(shí)現(xiàn)“雙碳目標(biāo)”的一大步；2021年7月，國(guó)家發(fā)改委和能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》，文件提出要堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化，實(shí)現(xiàn)液流電池等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期；高工產(chǎn)研新能源研究所(GGII)預(yù)測(cè)，"十四五"期間全釩液流電池憑借著更為成熟的產(chǎn)業(yè)配套和產(chǎn)品技術(shù)、更低的初次投入成本，將成為主流的液流電池技術(shù)路線，2025年全釩液流電池國(guó)內(nèi)裝機(jī)量有望突破1GW。
一直以來(lái)，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所與大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司（融科儲(chǔ)能）產(chǎn)、學(xué)、研緊密合作，在全釩液流電池技術(shù)的研究開(kāi)發(fā)和示范應(yīng)用方面取得重大突破。研究團(tuán)隊(duì)完成了從單電池到百千瓦及兆瓦級(jí)系統(tǒng)的逐級(jí)放大。技術(shù)跨度大，產(chǎn)業(yè)鏈長(zhǎng)，基本實(shí)現(xiàn)了全釩液流電池材料的國(guó)產(chǎn)化，電池性能處于世界領(lǐng)先地位，推進(jìn)了國(guó)內(nèi)外全釩液流電池技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。
不平“釩”的愿景
全釩液流電池作為一種已經(jīng)成熟運(yùn)行的大規(guī)模儲(chǔ)能裝置，在提高清潔能源利用率方面嶄露頭角。在電網(wǎng)側(cè)，起到削峰填谷的作用，助力能源續(xù)航；在用戶側(cè)，作為能量轉(zhuǎn)換裝置，照亮萬(wàn)家燈火。隨著電解液租賃等新商業(yè)模式的提出，全釩液流電池將更有力地服務(wù)于國(guó)家以及世界能源結(jié)構(gòu)的轉(zhuǎn)型升級(jí)。
