(UNSW) 的Skyllas2Kazacos 研究小組對(duì)VRB 開展了一系列的研究工作,并于1991 年開發(fā)出1kW VRB電池組。
從20 世紀(jì)80 年代中期開始,日本有多個(gè)機(jī)構(gòu)參與了VRB 液流電池的研發(fā)工作,并成功開發(fā)出多種不同規(guī)模的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。1985 年,日本住友電工(SEI) 與關(guān)西電力公司(Kansai Electric Power Co. ) 合作進(jìn)行VRB 的研發(fā)工作。在成功研制20kW電池組的基礎(chǔ)上,SEI 于1996年用24 個(gè)20kW的電池組(實(shí)際功率18. 8 kW) 通過模塊化方式串、并聯(lián)連接組成了450kW的VRB 電池組,關(guān)西電力公司把它作為子變壓電站的一個(gè)基本單元進(jìn)行充放電試驗(yàn),530 次循環(huán)電池能量效率均值為82 % 。隨后,SEI 的VRB 開發(fā)工作節(jié)奏明顯加快。2000 —2002 年間SEI 分別完成了用于辦公樓供電的800kWh、用于半導(dǎo)體工廠的115MWh、用于風(fēng)力發(fā)電場(chǎng)的110MWh、用于高爾夫球場(chǎng)光伏電池配套的240 kWh 以及用于大學(xué)校園的5. 0 MWh 的VRB 儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的建設(shè)工作。北海道的一套功率為4MWP6 MWh 的全釩液流儲(chǔ)能電池用于對(duì)30MW風(fēng)電場(chǎng)的調(diào)頻和調(diào)峰。
電工實(shí)驗(yàn)室( Electrotechnical Laboratory ,Tsukuba , Ibaraki , Japan) 也是日本較早從事VRB 研發(fā)工作的機(jī)構(gòu)之一。在電工實(shí)驗(yàn)室的指導(dǎo)下,日本最大的電力公司Kashima2Kita 于1990 年開始開發(fā)VRB 電池及相關(guān)技術(shù),并在1992 年就VRB 的研發(fā)工作與UNSW簽署了專利許可協(xié)議。陸續(xù)開發(fā)成功2kW、10kW VRB 電池組,其中10kW 電池組已經(jīng)過1 000 次循環(huán)試驗(yàn), 平均能量效率保持在80 200kWP800kWh VRB 儲(chǔ)能系統(tǒng)也于1997 年9 月建成并接入公司電網(wǎng)系統(tǒng)進(jìn)行電池性能測(cè)試,650 次循環(huán)能量效率的均值為80 % ,顯示出較好的性能穩(wěn)定性。目前,在日本共有15 套全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)進(jìn)行示范運(yùn)行。
加拿大VRB Power Systems 公司在全釩液流儲(chǔ)電池系統(tǒng)的商業(yè)化開發(fā)方面也做了大量卓有成效的工作 。2003 年11 月14 日VRB Power Systems 公司為澳大利亞King 島Hydro Tasmania 建造的與風(fēng)能及柴油機(jī)混合發(fā)電系統(tǒng)配套的釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)(VRB2ESS) 正式完工并投入運(yùn)行。該系統(tǒng)的容量為800kWh ,輸出功率200kW。VRB2ESS 的使用優(yōu)化了King 島上的混合發(fā)電系統(tǒng)性能,并使風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)定供電,減少了對(duì)柴油機(jī)發(fā)電量的需求,因而減少了燃料費(fèi)用及向環(huán)境中排放的廢氣量。混合電站外觀及VRB2ESS 電解液儲(chǔ)罐及管道系統(tǒng)如圖1 所示。2004 年2 月,VRB Power Systems 公司又為CastleValley, Utah Pacific Corp 公司建造了輸出功率為250kW,儲(chǔ)能容量為2MWh 的全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng),用于電廠的削峰填谷、平衡負(fù)載。近幾年來,VRB Power Systems 公司將其5kW的全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)用于通訊基站備用電源并加以推廣。結(jié)果表明,應(yīng)用全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)不僅使得通訊基站運(yùn)行可靠性增加,還降低了基站運(yùn)營(yíng)成本。美國(guó)南加州空軍國(guó)民警衛(wèi)隊(duì)( South Carolina Air NationalGuard , SCANG) 于2005 年10 月購(gòu)買了一套30kW ×2h 的VRB2ESS 用作戰(zhàn)術(shù)雷達(dá)系統(tǒng)的后備電源。
于2000 年成立的奧地利Cellstrom GmbH 公司在2008 年成功開發(fā)出10kWP100kWh 的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng),系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)到80 %。他們與Solong AG光伏公司合作將該系統(tǒng)與太陽(yáng)能光伏電池配套用作城市電動(dòng)車的充電站,在奧地利維也納進(jìn)行應(yīng)用示范。此外,該公司還積極開展該系統(tǒng)在偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、通訊以及備用電源領(lǐng)域中的應(yīng)用示范。
我國(guó)從20 世紀(jì)80 年代末開始液流儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究工作[2 ] 。中國(guó)地質(zhì)大學(xué)與北京大學(xué)建立了全釩液流儲(chǔ)能電池的實(shí)驗(yàn)室模型,研究了電池的充、放電性能。近年,中國(guó)工程物理研究院電子工程研究所研制了碳塑電極,研究了全釩液流儲(chǔ)能電池正極溶液的濃度及添加劑對(duì)反應(yīng)的影響。東北大學(xué)在釩硫酸溶液中添加適量的硫酸鈉和甘油提高了釩離子的溶解度和溶液的穩(wěn)定性。中南大學(xué)與攀枝花鋼鐵研究院合作,開展了全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)及其關(guān)鍵材料的研究開發(fā),在高濃度、高穩(wěn)定性電解質(zhì)溶液的基礎(chǔ)研究工作方面取得重要進(jìn)展。清華大學(xué)在全釩液流電池的離子交換膜材料選擇方面進(jìn)行了研究。
大連化學(xué)物理研究所自2002 年開始全釩液流儲(chǔ)能電池關(guān)鍵材料和系統(tǒng)集成的研究與開發(fā)工作。在全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的材料選擇、結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)、密封技術(shù)、組裝技術(shù)、循環(huán)操作及測(cè)試方法等方面取得了大量實(shí)踐經(jīng)驗(yàn)和顯著進(jìn)展。10kW 全釩液流儲(chǔ)能系統(tǒng)于2006 年3 月通過遼寧省科技廳組織的專家組成果鑒定,專家組一致認(rèn)為該成果達(dá)到“國(guó)內(nèi)領(lǐng)先、國(guó)際先進(jìn)”水平 。2008 年,采用自主研發(fā)的技術(shù)制備了除離子交換膜之外的全釩液流儲(chǔ)能電池的關(guān)鍵材料和部件,在國(guó)內(nèi)首先成功研制出10kW電池模塊和100kW級(jí)的全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng),如圖2 所示。研制的額定輸出為10kW 的電池模塊,充放電能量效率為81 % ,最大穩(wěn)定放電功率達(dá)到2818kW 以上;研制的全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的額定輸出功率為100kW,能量效率達(dá)到75 % ,系統(tǒng)運(yùn)轉(zhuǎn)情況良好。鑒定委員會(huì)專家一致認(rèn)為:成果達(dá)到國(guó)內(nèi)領(lǐng)先,國(guó)際先進(jìn)水平 。100kW 級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的研制成功,為全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)的規(guī)模放大、示范應(yīng)用及產(chǎn)業(yè)化奠定了堅(jiān)實(shí)的技術(shù)基礎(chǔ)。
