中國儲能網(wǎng)訊：隨著可再生能源的滲透率逐漸提升，多時間尺度的儲能需求顯現(xiàn)。長時儲能可以為電網(wǎng)提供充足的靈活性資源，有望成為調(diào)頻主力。液流電池歷經(jīng)十余年的發(fā)展，終于迎來產(chǎn)業(yè)化窗口開啟，逐漸成為最具競爭力的儲能技術(shù)之一。
中國科學院院士趙天壽表示，2023年將成為液流電池產(chǎn)業(yè)邁向關(guān)鍵轉(zhuǎn)折的一年。
行業(yè)數(shù)據(jù)顯示，2023年3-5月，國內(nèi)在建和規(guī)劃的液流電池產(chǎn)線超過5條，技術(shù)路線包括全釩、鋅鐵、鐵鉻等，產(chǎn)能規(guī)劃合計超過6.2GW/24.8GWh，潛在年產(chǎn)值超過700億元。
科技部的“十四五”儲能重大專項中提到，將研發(fā)“4小時儲能技術(shù)”，并在“十四五”期間推動大容量、中長時間尺度儲能技術(shù)示范，包括液流電池、壓縮空氣儲能、熔鹽儲熱、氫儲能等多種長時儲能技術(shù)。
液流電池共有二十多種細分技術(shù)路線，但市場普遍認為，由于性能單一導致應(yīng)用場景局限，初始成本過高導致經(jīng)濟性不足，液流電池發(fā)展受到限制。秦源儲能董事長趙云在公開演講中表示，即便在碳酸鋰價格普遍下降的情況下，液流電池仍然具有競爭力。秦源儲能的液流電池成本已降至1.3元/Wh，與鋰電池價格持平。
西安秦源智科儲能科技有限公司自2011年成立液流儲能技術(shù)團隊以來，已取得一系列科技成果，擁有九項授權(quán)發(fā)明專利，并形成了鉛鹽單液流電池完整的專利池。
2023年9月10-11日，秦源儲能作為重點支持企業(yè)參加“碳中和能源院士高峰論壇暨第三屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會”。該論壇由中國化學與物理電源行業(yè)協(xié)會、南方科技大學碳中和能源研究院、南方電網(wǎng)能源發(fā)展研究院等100余家單位共同舉辦。
秦源儲能是依托西安理工大學科研成果轉(zhuǎn)化成立的新能源公司，提供完整的儲能系統(tǒng)集成解決方案，包括雙極板、電解液、電堆、BMS、PCS、EMS、儲能系統(tǒng)設(shè)計、安裝、運維等相關(guān)產(chǎn)品和服務(wù)。
去除離子隔膜使成本降低
液流電池的成本主要由電堆、電解液和周邊設(shè)備三部分組成，其中電堆成本約占35%，而隔膜是電堆的核心，成本約占電堆的40%。
秦源儲能研發(fā)的綠色鉛鹽單液流電池儲能技術(shù)，為未來大規(guī)模長時儲能提供了一個新的選擇。
鉛鹽單液流電池技術(shù)是一種新型的儲能技術(shù)，工作原理包括正極、負極和總反應(yīng)。該技術(shù)的電解液冰點低至-65℃，沸點高達130℃，庫倫效率在22℃時高達99%，在50℃和-40℃時均高于95%。這些特性使得該技術(shù)在極端溫度下仍能保持高效穩(wěn)定的性能。
秦源儲能的液流電池成本是如何做到與鋰電池價格持平，秦源儲能董事長趙云表示，“降低成本的關(guān)鍵在于消除了電堆中的一層隔膜，在正極和負極之間以高分子聚合物銜接。這一改變不會影響電流效率，秦源儲能目前可達到81%的轉(zhuǎn)化率。”
據(jù)了解，該公司主要研發(fā)生產(chǎn)綠色鉛鹽單液流電池儲能系統(tǒng)及相關(guān)的配套服務(wù)，產(chǎn)品采用單一電解液雙極性結(jié)構(gòu)不使用離子隔膜。雙極性結(jié)構(gòu)設(shè)計使其具有更高的能量密度和功率密度，同時也降低了系統(tǒng)的復雜性和成本。
據(jù)介紹，該技術(shù)的耐候性強，運轉(zhuǎn)和停止切換容易，電堆不需要充電均衡和充電量計量值復位，在-40℃至50℃的溫度范圍內(nèi)均可正常使用，無需空調(diào)等溫度補償系統(tǒng)。
多項核心專利轉(zhuǎn)化落地
2023年的6月，秦源儲能與位于西安北郊的一家加工制造企業(yè)達成了一項重要的合作協(xié)議。根據(jù)這份協(xié)議，雙方簽署了總金額為400萬元的儲能電池訂單，標志著秦源儲能邁入了規(guī)?；a(chǎn)的新階段。
值得關(guān)注的是，這些儲能電池所采用的核心技術(shù)最初源自實驗室的研究成果，包括獨特的單一電解液雙極性結(jié)構(gòu)設(shè)計、負極枝晶抑制技術(shù)以及高效寬耐候性電解液等專利技術(shù)，這些技術(shù)正在逐步轉(zhuǎn)化為市場應(yīng)用。
綠色鉛鹽單液流儲能電池等技術(shù)的研發(fā)，是在秦源儲能技術(shù)負責人劉政的帶領(lǐng)下完成的。
劉政，獲英國謝菲爾德大學博士學位，曾成功開發(fā)出具導電功能的復合材料及高耐久性密封膠得到廣泛應(yīng)用。
2011年，劉政在西安理工大學成立液流電池研發(fā)團隊，并與英國南安普頓大學合作，成功的研制出綠色鉛鹽單液流電池，首次解決了電池耐極寒高溫性及雙極性結(jié)構(gòu)等國際關(guān)鍵技術(shù)問題，獲得中國核心發(fā)明專利共9項，研制出10kW級綠色鉛鹽單液流電池，2017年通過了中電五十四研究所合格驗收。
劉政和團隊致力于提高液流電池循環(huán)次數(shù)，通過自行合成配制添加劑，搭配不同化學物質(zhì)進行合成制備。經(jīng)過上百種化學物質(zhì)搭配和上千次實驗驗證，最終合成了一種無機非金屬添加劑，使電池單次循環(huán)壽命從低于百次提高到千次，總循環(huán)壽命可達萬次以上。
據(jù)介紹，綠色鉛鹽單液流儲能電池具有高安全（水基電解液無起火熱失控風險）、寬耐候（-40C°至50C°之間充放電庫侖效率達了95%以上）、長壽命（10000次以上）等特點，可廣泛的用于發(fā)電測新能源配儲、電網(wǎng)側(cè)調(diào)峰調(diào)谷，工商業(yè)用戶峰谷套利及穩(wěn)定應(yīng)急電源，也可用邊防軍工、通訊機站等。
秦源儲能運營總監(jiān)張成斌表示，即將交付的這批產(chǎn)品，可以在電價低谷時一次儲存4000度電，供電價高峰時使用。按照西安市目前工業(yè)用電價格，可幫助客戶每度電節(jié)約0.83元的使用成本。
秦源儲能的綠色鉛鹽單液流電池儲能技術(shù)是突破性創(chuàng)新，為儲能市場帶來了新的機遇和挑戰(zhàn)。該技術(shù)不僅在極端溫度下保持高效穩(wěn)定的性能，還將為客戶帶來實際的經(jīng)濟效益，為解決儲能技術(shù)的瓶頸問題提供了新的思路，也為推動儲能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用注入了新的動力。
