中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：3月10-13日，由工業(yè)和信息化部節(jié)能與綜合利用司指導(dǎo)，中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)主辦并聯(lián)合500余家機(jī)構(gòu)共同支持的第十四屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)暨展覽會(huì)（簡稱“CIES”）在杭州國際博覽中心召開。
CIES大會(huì)以“共建儲(chǔ)能生態(tài)鏈，共創(chuàng)儲(chǔ)能新發(fā)展”為主題，針對(duì)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的機(jī)遇與挑戰(zhàn)等重點(diǎn)、熱點(diǎn)、難點(diǎn)問題展開充分探討，分享可持續(xù)發(fā)展政策機(jī)制、資本市場、國際市場、成本疏導(dǎo)、智能化系統(tǒng)集成技術(shù)、供應(yīng)鏈體系、商業(yè)模式、技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)、示范項(xiàng)目應(yīng)用案例、新產(chǎn)品以及解決方案的普及和深化應(yīng)用。
來自行業(yè)主管機(jī)構(gòu)、國內(nèi)外駐華機(jī)構(gòu)、科研單位、電網(wǎng)企業(yè)、發(fā)電企業(yè)、系統(tǒng)集成商、金融機(jī)構(gòu)等不同領(lǐng)域的2011余家產(chǎn)業(yè)鏈供應(yīng)鏈企業(yè)， 53417位線上注冊(cè)嘉賓將參加本屆CIES大會(huì)，儲(chǔ)能網(wǎng)視頻號(hào)線上直播11萬人參與觀看與交流。其中300余家企業(yè)集中展示了儲(chǔ)能產(chǎn)品，涵蓋系統(tǒng)集成、電芯、PCS、BMS、集裝箱、消防、檢測認(rèn)證、飛輪儲(chǔ)能、液流電池、熔鹽儲(chǔ)熱、壓縮空氣儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能全產(chǎn)業(yè)鏈。
3月11日下午，中石化（大連）石油化工研究院有限公司副研究員曹中琦受邀在長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)及應(yīng)用專場分享主題報(bào)告，報(bào)告題目為《鐵基液流電池技術(shù)開發(fā)與應(yīng)用進(jìn)展》。以下為報(bào)告主要內(nèi)容：
曹中琦：各位專家、各位同仁大家好！
我是來自中石化大連石油化工研究院有限公司的曹中琦，非常榮幸有這個(gè)機(jī)會(huì)向大家分享大連院在鐵基液流電池領(lǐng)域的一些研究進(jìn)展。
雙碳目標(biāo)的提出促進(jìn)了我國能源結(jié)構(gòu)向可再生能源的轉(zhuǎn)變。推動(dòng)了我們儲(chǔ)能領(lǐng)域的快速發(fā)展。許多專家都提到了風(fēng)能，太陽能這些可再生能源發(fā)電面臨著各自的局限性，包括不連續(xù)，不穩(wěn)定，不可控的非穩(wěn)態(tài)特性，使得并網(wǎng)比較困難，而且棄風(fēng)棄光率比較高。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可再生能源普及應(yīng)用的核心技術(shù)，也是國家的重大戰(zhàn)略需求。
我們國家從各個(gè)方面發(fā)布了儲(chǔ)能相關(guān)的政策，推動(dòng)了儲(chǔ)能領(lǐng)域的快速發(fā)展。現(xiàn)在儲(chǔ)能進(jìn)入了萬億級(jí)的賽道，新型的儲(chǔ)能技術(shù)備受研究者的關(guān)注。預(yù)計(jì)在2030年，我們國家和全球的電化學(xué)儲(chǔ)能市場規(guī)模將達(dá)到3600億元以及8000億元。
下面我們對(duì)于各種儲(chǔ)能技術(shù)做了統(tǒng)計(jì)和對(duì)比。由于在前面很多專家還有很多老師都有一些介紹，在這里我不多說了。
全球儲(chǔ)能市場規(guī)模持續(xù)增加，2022年全球儲(chǔ)能新增裝機(jī)容量40.2GW，其中抽水蓄能仍然占據(jù)著主導(dǎo)的地位，但其占比首次低于80%；電化學(xué)儲(chǔ)能異軍突起，新增裝機(jī)容量約20.8GW，占到51.7%，呈現(xiàn)著指數(shù)性增長的趨勢。
我國也是呈現(xiàn)同樣的態(tài)勢。電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展非常迅速。這里需要特別關(guān)注的是我們國家的液流電池領(lǐng)域的技術(shù)成熟度、裝機(jī)規(guī)模都是已經(jīng)處于世界前列的位置。未來，電化學(xué)儲(chǔ)能的市場會(huì)成為市場的主流，長時(shí)儲(chǔ)能、商業(yè)模式的創(chuàng)新、技術(shù)升級(jí)是未來發(fā)展的主要態(tài)勢。
我們中石化也在積極布局儲(chǔ)能領(lǐng)域。中石化發(fā)布了2030年碳達(dá)峰的行動(dòng)方案，也提出儲(chǔ)能技術(shù)要為綠電的制備，消納，綠氫煉化發(fā)展提供技術(shù)基礎(chǔ)，是我們中石化自從雙碳目標(biāo)提出之后面臨著自己的轉(zhuǎn)型發(fā)展。提出了一基兩翼三新的發(fā)展戰(zhàn)略，為我們中石化發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)奠定了基礎(chǔ)。
眾所周知，大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)在安全性、環(huán)境友好性、以及經(jīng)濟(jì)性方面提出了高的要求。我們大連院開展了液流電池領(lǐng)域的研究，主要考慮液流電池具有安全的特性，容量和功率可以獨(dú)立的設(shè)計(jì)，對(duì)環(huán)境是比較友好的，是電化學(xué)長時(shí)儲(chǔ)能首選的技術(shù)路線。 并從成本和資源的角度考慮，重點(diǎn)開展鐵基液流電池的研究，主要包括鐵鉻液流電池和全鐵液流電池兩種技術(shù)。
我們首先從電極，電解液，隔膜主要的部件對(duì)液流電池技術(shù)作為比較詳細(xì)的分析。從電極方面主要影響電壓效率，電密，壽命，也是決定負(fù)反應(yīng)的程度。電解液主要影響的是能量密度，還有容量的穩(wěn)定性。對(duì)于隔膜來說是主要成本的所在，也會(huì)影響效率。
基于上述的分析，大連院主要從關(guān)鍵材料出發(fā)，進(jìn)行單電池的研究和測試，為電堆的設(shè)計(jì)奠定基礎(chǔ)，最后進(jìn)行系統(tǒng)集成方面的研究工作。
對(duì)于鐵鉻液流電池方面，我們針對(duì)的是鐵鉻液流電池電化學(xué)反應(yīng)活性比較差，動(dòng)力學(xué)差的問題開展研究，而且也是為了解決負(fù)極析氫的問題，我們主要通過電極的改性，可以使能量效率提高到84.5%，和處理前相比提高了9.7%，經(jīng)過1000圈的測試，效率穩(wěn)定性良好。進(jìn)行了改性電極的放大研究，為后面電堆的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。
在鐵鉻液流電池穩(wěn)定性方面，主要考慮容量衰減的問題。無論是全釩液流電池還是鐵鉻液流電池，都面臨著容量衰減的問題。我們主要從電解液的角度開展研究，對(duì)容量衰減的機(jī)理進(jìn)行了分析；在此基礎(chǔ)上對(duì)鐵鉻液流電池電解液的組成進(jìn)行優(yōu)化，包括鐵、鉻、鹽酸濃度和用量的優(yōu)化；并開展了電解液添加劑的研究，通過添加劑進(jìn)一步的使容量衰減率進(jìn)一步的降低。目前可將鐵鉻液流電池充放電過程中的單圈容量衰減降低到千分之六左右。
之后開展了關(guān)于容量恢復(fù)方面的工作。其方法主要包括添加劑，和容量恢復(fù)裝置的使用，都可以使容量恢復(fù)到原來初始的狀態(tài)，為系統(tǒng)的開發(fā)奠定基礎(chǔ)。此外，也開展了容量衰減SOC監(jiān)測等方面的一些研究工作。
隔膜和雙極板也是液流電池的重要部件，在該方面主要開展了優(yōu)選的工作，希望能夠有機(jī)會(huì)和各個(gè)相關(guān)的材料方面的企業(yè)多多交流。
對(duì)于全鐵液流電池的思路是進(jìn)一步降低液流電池的成本。本研究考慮的是全溶性全鐵液流電池，我們重點(diǎn)在于電解液的開發(fā)。主要開展了全鐵液流電池配體的研究，通過配體的設(shè)計(jì)開發(fā)性能優(yōu)良的電解液，從電解液的黏度、形成沉淀的情況等方面進(jìn)行電解液組成的優(yōu)化。構(gòu)筑了全溶性全鐵液流電池，進(jìn)行了500圈充放電的測試，表明了全鐵液流電池穩(wěn)定性比較良好，能量效率比較高，達(dá)到80%以上。
在千瓦級(jí)的系統(tǒng)中對(duì)全鐵液流電池進(jìn)行評(píng)價(jià)，在這里展示了其中一部分的測試結(jié)果，其能量效率可達(dá)到80.8%，在已報(bào)道的全鐵液流電池情況看是比較高的水平，具有比較良好的應(yīng)用前景。
進(jìn)一步開展了電堆的設(shè)計(jì)方面的研究工作。主要包括流場結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，基于之前在關(guān)鍵材料方面的開發(fā)和優(yōu)選，進(jìn)行電堆的設(shè)計(jì)、均勻性的評(píng)價(jià)，通過模型和試驗(yàn)反饋流場結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)，最后開發(fā)高功率密度的電堆。
這是我們現(xiàn)在主要開展的示范項(xiàng)目，是30kW/120kWh鐵基液流電池的光儲(chǔ)示范，在中石化內(nèi)部開展的示范工作?，F(xiàn)在已經(jīng)完成了儲(chǔ)能方面的建造，完成了密封性和充放電性能的測試。預(yù)計(jì)今年6月份完成示范。
對(duì)中石化大連院在液流電池方面的工作進(jìn)行小結(jié)，這是大連院主要的研究工作即主要產(chǎn)品。包括高活性改性電極，高性能電解液（包括鐵鉻液流電池電解液和全鐵液流電池電解液），電堆，以及液流電池BMS的內(nèi)容。最后開發(fā)了30kW/120kWh鐵基液流電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)。
希望借這個(gè)機(jī)會(huì)和各位專家，各位同仁多多交流，謝謝！
