中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能技術(shù)被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)供電波動(dòng)調(diào)節(jié)以及作為應(yīng)急能源使用，在有效解決可再生能源發(fā)電所存在的間歇性、波動(dòng)性、隨機(jī)性等問(wèn)題的基礎(chǔ)上，能夠?yàn)殡娋W(wǎng)提供快速響應(yīng)容量，緩解棄風(fēng)棄光問(wèn)題，成為大量可再生清潔能源接入電網(wǎng)最可行的解決方案之一。在新能源分布式發(fā)電技術(shù)不斷發(fā)展和新能源汽車的廣袤前景下，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)也將迎來(lái)發(fā)展高峰，其中全釩液流電池與鋰電池混合儲(chǔ)能具有相當(dāng)優(yōu)勢(shì)優(yōu)勢(shì)，發(fā)展迅速。
一、目前主要儲(chǔ)能方式
目前，主要的儲(chǔ)能方式可以分為機(jī)械儲(chǔ)能（抽水儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能）、電磁儲(chǔ)能（電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能）和電化學(xué)儲(chǔ)能（鋰電池儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能）。抽水儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)能具有容量大、成本低的特點(diǎn)，但其特殊安裝環(huán)境限制了其在城市中的布局；飛輪儲(chǔ)能具有高功率密度，但能量密度低、噪聲大；電容器儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能響應(yīng)速度快，但容量密度低、成本高，限制了其發(fā)展。
而電化學(xué)儲(chǔ)能借助化學(xué)能和電能的相互轉(zhuǎn)化通過(guò)電池的充放電進(jìn)行能量長(zhǎng)時(shí)間存儲(chǔ)，并且可以根據(jù)用電需求進(jìn)行儲(chǔ)電容量配置。目前，電化學(xué)儲(chǔ)能在能量容量和壽命上均有一定優(yōu)勢(shì)，并且技術(shù)成熟，設(shè)備體積小、不受地域條件限制、安裝方便，無(wú)疑是未來(lái)配備快速充電站的儲(chǔ)能系統(tǒng)的能量型儲(chǔ)能首選。下表展示了不同儲(chǔ)能方式的主要性能與成本對(duì)比[1]。
表1 不同儲(chǔ)能方式的主要性能對(duì)比[1]
表2 不同儲(chǔ)能方式的成本對(duì)比[1]
二、全釩液流電池與鋰電池儲(chǔ)能及混合儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)
蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)中鋰電池儲(chǔ)能由于其優(yōu)異的比容量、高比功率、污染小、長(zhǎng)循環(huán)壽命以及自放電小的特點(diǎn)，是當(dāng)前電動(dòng)汽車儲(chǔ)能系統(tǒng)的最佳選擇，但其在大倍率以及頻繁充放電會(huì)造成電池不可逆的容量衰減，從而導(dǎo)致電池的加速老化，這是鋰電池目前正在研究克服的挑戰(zhàn)與難關(guān)。而全釩液流電池（VRB）的突出特點(diǎn)為功率大、容量大、壽命長(zhǎng)、安全性高以及具有穩(wěn)定的充放電性能，其儲(chǔ)能效率可最高達(dá)90%，并且可以與分布式電源配合，實(shí)現(xiàn)不連續(xù)能源發(fā)電的電能存儲(chǔ)。與常規(guī)蓄電池儲(chǔ)能不同，液流電池活性物質(zhì)分布在不同儲(chǔ)液罐中，因此可以突破常規(guī)電池容量限制，使其具有大規(guī)模接入電力系統(tǒng)的獨(dú)特優(yōu)勢(shì)。
國(guó)際研究機(jī)構(gòu)Navigant對(duì)混合系統(tǒng)定義是：結(jié)合兩種及以上的互補(bǔ)操作特性的儲(chǔ)能技術(shù)的穩(wěn)定儲(chǔ)能系統(tǒng)。而在在全釩液流電池和鋰電池中，兩種儲(chǔ)能技術(shù)具有的各自優(yōu)勢(shì)，即鋰電池的高比功率，全釩液流電池的高容量，再結(jié)合成本、技術(shù)成熟度、效率以及壽命等因素，全釩液流電池與鋰電池混合儲(chǔ)能綜合來(lái)說(shuō)可以較好地滿足電力系統(tǒng)對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的要求，使得儲(chǔ)能系統(tǒng)同時(shí)具有高電力和高能效的特點(diǎn)。當(dāng)然，也有不少研究嘗試將蓄電池儲(chǔ)能和超級(jí)電容器儲(chǔ)能進(jìn)行結(jié)合的混合儲(chǔ)能方式，目前也進(jìn)入了示范站建設(shè)初期階段，在未來(lái)也有非常大的發(fā)展空間。不同蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)比較如下表所示[2]。
表3 不同蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)比較[2]
三、全釩液流電池和鋰電池混合儲(chǔ)能站
目前，全釩液流電池和鋰電池混合儲(chǔ)能站的建設(shè)已取得較大進(jìn)展，目前處于示范站建設(shè)階段。2021年12月，國(guó)內(nèi)的國(guó)家電投海陽(yáng)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目電站并網(wǎng)試運(yùn)行，項(xiàng)目占地46畝，總投資約4.4億元，設(shè)計(jì)總?cè)萘?01兆瓦/202兆瓦時(shí)，其中磷酸鐵鋰電池儲(chǔ)能100MW/200MWh，全釩液流電池儲(chǔ)能1MW/2MWh。同期，山西省發(fā)改委也對(duì)首批“新能源+儲(chǔ)能”試點(diǎn)示范項(xiàng)目進(jìn)行了公示，其中“磷酸鐵鋰+全釩液流電池”的混合儲(chǔ)能站建設(shè)項(xiàng)目有3項(xiàng)，約占全部項(xiàng)目的1/5。
國(guó)家電投海陽(yáng)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目電站
國(guó)外方面，英國(guó)牛津超級(jí)能源樞紐項(xiàng)目（ESO）于2021年12月進(jìn)入帶電調(diào)試階段。ESO將50MW/50MWh的鋰離子電池系統(tǒng)和2MW/5MWh全釩液流電池系統(tǒng)結(jié)合，是迄今為止最大的全釩液流電池和鋰電池混合儲(chǔ)能站，并且將于不久在英國(guó)市場(chǎng)開(kāi)始交易。
英國(guó)牛津超級(jí)能源樞紐項(xiàng)目（ESO）
