中国高新储能技术探讨.doc

1、中 国 高 新 储 能 技 术 探 讨一 、 钒 蓄 能 电 池 产 业 前 景钒电池的发展电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储，目 前 主 流 的 储 能 技 术 包 括 物 理 类 的 储 能和 电 化 学 储 能 两 类 。 物 理 类 的 储 能 有 ： 抽 水 蓄 能 、 压 缩 空 气 、 飞 轮 储 能 及 超 导 储 能 、 开 放 式 循 环 气 体涡 轮 等 。 电 化 学 储 能 有 ： 钠 硫 电 池 、 钒 电 池 、 锂 电 池 、 镍氢电 池 、 超 级 电 容 、 高能密度电容等 。 相变储能包括冰蓄冷储能等。抽 水 蓄 能 受 地 理 位 置 和

2、 缺 水 局 限 ； 压 缩 空 气 建 设 周 期 长 ， 效 率 低 ； 飞 轮 和超 导 储 能 技 术 ， 储 能 时 间 短 ； 开 放 式 循 环 气 体 涡 轮 等 ， 资 金 都 投 入 大 ， 效 率 低 ， 对 环 境 影 响 大 ； 超级 电 容 蓄 电 量 尚 不 能 满 足 动 力 车 需 要 ， 而 且 放 电 电 流 比 较 难 控 制 ， 不 能 在 纯 电 力 系 统 的 车 辆 上 使 用 。中 国 钒电池应用领先企业有：北京普能、北京金能、大连融科储能、大连银河金属、神力科技、上海林洋储能、湖南维邦新能源，后来居上的有洋 泰 能 源 、 优 派 能 源 、

3、 海 南 。 2011 年 03 月 26 日 ， 中 国 首个 钒 电 池 基 地 落 户 湖 北 咸 宁 ， 功 率 可 达 兆 瓦 级 ， 不 用 时 电 量 能 储 存 十 年 。 钒 电 池 与 铅 、 镍 氢 电 池 相 比 ，功 率 大 、 寿 命 长 、 无 污 染 。 崇 阳 是 华 中 地 区 最 大 的 钒 产 品 交 易 集 散 地 ， 境 内 石 煤 、 五 氧 化 二 钒 等 资 源极 丰 富 。 崇 阳 与 北 京 普 能 公 司 签 约 ， 生 产 具 有 完 全 知 识 产 权 的 钒 电 池 产 品 。按照我国新能源汽车产业发展规划和近年来电池行业数据测算，

4、铅酸电池、电动车用电池、电动汽车用电池三块合计大约是 3000 亿元人民币的市场。钒电池所应用的风电储能设备和城市调峰储能设备市场规模将在 11000 亿元左右。近来来国家不断加重对环保低碳领域的关注和政策扶植,在可预见的未来,因为能源价格的高企,会有越来越多的纯电动的交通工具,退一步说,即便以现在的市场规模,交通工具的动力电池也已经是一个巨大的市场。但众所周知的,自今年以来国家对铅酸电池的环保问题抓的很严,江浙长三角地区已经先后关停了 500 家以上的大小电池生产企业,根据相关部门的规划,全国 3000 家铅酸电池企业,要关停整合至 300 家大型的电池企业,其他小型的不符合环保规范的将全部

5、重组兼并,这些是直接摆在电池业和电动车业面前的发展瓶颈问题。这些电池的需求怎么解决,产能怎么转移,都是值得业界同行们思考的问题。一方面可能被锂电池取代,但是根据政府机构的测算,锂电池只能替代 510%的铅酸电池市场份额,即便算上电容器,剩下的大部分还是没有着落。而且锂电池也存在稳定性安全性问题,不能做到铅酸电池的大功率,而铅酸电池又不能解决环保问题。英 利 新 能 源 董 事 长 苗 连 生 在 海 南 宣 布 ， 英 利 正 在 开 发 新 一 代 飞 轮 储 能 ， 英 利 集 团 在 美 国 上 市 ，与 国 内 的 天 威 保 变 合 资 。 飞 轮 储 能 是 将 电 力 转 换 为

6、 高 速 转 动 的 飞 轮 动 能 ， 并 在 需 要 时 利 用 飞 轮 驱 动 发电 机 发 电 。 其 在 1990 年 代 曾 在 日 本 和 美 国 用 于 电 力 储 能 试 验 ， 但 至 今 仍 未 有 大 规 模 储 能 应 用 。 飞 轮重 新 得 到 重 视 ， 得 益 于 利 用 高 温 超 导 在 磁 悬 浮 方 面 的 突 破 。 这 使 磁 悬 浮 轴 承 成 为 可 能 ， 使 其 可 以 消 除轴 承 磨 擦 损 耗 ； 其 二 ， 碳 纤 维 等 高 强 度 材 料 的 出 现 ， 它 可 以 使 飞 轮 有 更 高 的 转 速 ， 从 而 让 飞 轮 储

7、 存 更多 的 能 量 ， 目 前 项 目 进 展 缓 慢 。因 此 在 各 种 储 能 技 术 中 符 合 清 洁 能 源 发 展 方 向 的 是 电 化 学 储 能 技 术 。 电 化 学 储 能 对 电 网 储 能 应 用 ，尤 其 是 风 力 发 电 储 能 应 用 ， 全 钒 电 池 和 钠 硫 电 池 是 两 种 主 要 的 已 经 被 市 场 认 可 的 商 用 技 术 。 现 有 的 全球 的 储 能 电 池 ， 90%的 兆 瓦 级 项 目 都 是 采 用 钠 硫 电 池 。 在 日 本 ， 钠 硫 电 池 有 接 近 200 兆 瓦 的 商 用 规模 。 但 是 钠 硫 电

8、 池 对 充 放 电 有 特 殊 控 制 要 求 ， 需 要 增 加 2-3 倍 的 冗 余 。 锂 电 池 的 储 能 时 间 有 限 ， 仅适 用 电 网 调 频 。 因 此 电 池 容 量 和 持 续 时 间 表 现 最 佳 的 还 是 钒 电 池 。 国家新 能 源 发展的大趋势给钒电池产业带来了历史性机遇。新 能 源 技 术 开 发 已 经 成 为 全 球 性 的 能 源 产 业 发 展 趋 势 ， 储 能 技 术 已 经 成 为新 能 源 产 业 的 瓶 颈 ， 去 年 全 球 风 险 投 资 光 伏 领 域 排 第 一 ， 储 能 领 域 排 第 二 ， 储 能 技 术 主 要

9、分 为 物 理 类的 储 能 和 电 化 学 储 能 ， 其 中 钒 电 池 是 人 们 关 注 的 焦 点 。 目前关于钒电池，政府与产业界以及学术界都有共识，认为钒电池非常适合在中国发展。因为从储量来看，中国钒矿占全球钒矿的比例为 35%，产量占全球的 48%，都居全球第一位，拥有钒应用核心技术，通过跨国整合，目前中国公司已掌握了世界的钒电池关键技术，钒电池的特点也适合中国电网的需求，寿命长、可重复放电、可靠性高，完全能满足中国建设智能电网的需求。钒电池全称为全钒氧化还原液流电池，是 当 今 世 界 上 规 模 最 大 、 技 术 最 先 进 、 最 接近 产 业 化 的 高 效 可 逆

10、燃 料 电 池 ， 具 有 功 率 大 、 容 量 大 、 效 率 高 、 成 本 低 、 寿 命 长 、 绿 色 环 保 等 一 系 列独 特 优 点 ， 在 光 伏 发 电 、 风 力 发 电 、 智 能 电 网 、 分 布 电 站 、 通 讯 基 站 、 UPS 或 EPS、 电 动 公 交 、 军用 蓄 电 等 广 阔 领 域 有 着 极 其 优 良 的 应 用 前 景 ， 在 美 国 、 加 拿 大 、 欧 洲 、 日 本 、 澳 大 利 亚 已 开 始 商 业 化应 用 。2011 年 11 月 28 日 ， 中 国 泰 州 新 能 源 高 层 论 坛 吸 引 了 全 国 各 地

11、200 多 位 嘉 宾 参 加 。 中 策 集 团洋 泰 能 源 (泰 州 )有 限 公 司 董 事 局 主 席 黄 友 权 怀 揣 着 钒 电 池 在 新 能 源 产 业 的 应 用 报 告 在 台 上 做 了精 彩 的 演 讲 。 依 据 规 划 ， 该 项 目 占 地 1800 亩 ， 一 期 工 程 将 在 明 年 投 产 ， 届 时 可 形 成 25 亿 元 的 销 售额 ， 2013 年 全 部 投 产 后 ， 有 望 形 成 100 亿 元 的 产 业 规 模 ， 届 时 中 策 集 团 旗 下 的 洋 泰 能 源 (泰 州 )有限 公 司 将 成 为 全 球 最 大 的 钒 电

12、 池 生 产 商 。 所 生 产 的 钒 电 池 将 从 泰 州 集 成 后 走 向 全 球 。 另 外 优 派 能 源集 团 香 港 有 限 公 司 下 属 香 港 优 派 金 属 钒 电 池 项 目 已 签 订 投 资 协 议 ， 优 派 总 投 资 131 亿 元 ， 其 中 固 定资 产 投 资 75 亿 元 人 民 币 ， 在 呼 和 浩 特 经 济 技 术 开 发 区 沙 尔 沁 新 区 占 地 5100 亩 ， 主 要 建 设2GW/10GWh 钒 电 池 生 产 基 地 、 储 能 系 统 配 套 材 料 基 地 、 210MW 风 光 储 一 体 化 示 范 项 目 优 派

13、钒 电池 ， 有 望 2012 年 8 月 开 工 建 设 ， 项 目 达 产 后 ， 预 计 年 销 售 收 入 为 574 亿 元 人 民 币 ， 年 实 现 利 税122 亿 元 人 民 币 。为 什 么 急 需 发 展 储 能 技 术 ?黄 友 权 介 绍 说 ， 目 前 在 常 规 能 源 领 域 ， 新 能 源 技 术 主 要 集 中 在 风 能 、 太 阳 能 、 水 力 发 电 上 。新 能 源 不 像 普 通 的 火 力 发 电 ， 存 在 较 大 的 不 可 预 测 和 多 变 特 性 ， 比 如 风 电 ： 由 于 风 力 的 随 意 性 ， 导 致风 电 直 接 上 网

14、 对 电 网 的 可 靠 性 造 成 很 大 的 冲 击 ， 所 以 储 能 技 术 及 其 产 业 对 于 目 前 以 风 能 、 太 阳 能 产 业为 代 表 的 产 业 日 趋 重 要 。 另 外 ， 对 于 智 能 电 网 ， 通 过 分 配 存 储 的 电 力 来 满 足 高 峰 时 期 的 电 力 需 求 ， 可以 增 加 输 配 电 系 统 的 容 量 及 优 化 效 率 。目 前 ， 世 界 受 日 本 核 泄 漏 事 件 的 影 响 ， 核 电 受 到 了 环 保 界 很 大 的 误 解 ， 在 安 全 性 的 顾 虑 消 除 前 ，新 建 核 电 都 会 很 谨 慎 ， 尤

15、 其 是 最 近 欧 洲 的 谨 慎 态 度 。 正 是 由 于 新 能 源 的 发 展 ， 储 能 技 术 可 以 提 供 紧急 状 态 下 的 备 用 电 力 以 及 为 偏 远 的 岛 屿 地 区 解 决 电 力 供 应 问 题 。 因 此 在 整 个 电 力 行 业 的 所 有 环 节 ， 发电 、 输 送 、 配 电 以 及 使 用 等 各 个 环 节 都 可 以 应 用 储 能 技 术 。关 于 储 能 技 术 应 该 应 用 在 电 力 系 统 的 哪 个 环 节 最 合 适 、 以 及 带 给 电 力 系 统 的 效 益 究 竟 有 多 大 ?全 世 界 都 在 研 究 ， 最

16、 前 沿 的 研 究 是 美 国 电 力 科 学 院 研 究 院 ， 我 国 在 这 方 面 的 研 究 相 对 滞 后 。 目 前 主 流的 储 能 技 术 包 括 物 理 类 的 储 能 和 电 化 学 储 能 两 类 。 物 理 类 的 储 能 有 ： 抽 水 蓄 能 、 压 缩 空 气 、 飞 轮 储能 及 超 导 储 能 、 开 放 式 循 环 气 体 涡 轮 等 。 电 化 学 储 能 有 ： 钠 硫 电 池 、 钒 电 池 、 锂 电 池 、 超 级 电 容 等 。综 合 表 现 最 佳 的 还 是 钒 电 池 。为 什 么 钒 电 池 是 储 能 技 术 的 方 向 ?黄 友

17、权 介 绍 说 ， 钒 电 池 的 主 要 优 点 是 可 深 度 大 电 流 密 度 放 电 、 循 环 寿 命 长 、 充 电 迅 速 、 价 格 相 对于 其 他 储 能 装 置 设 备 低 廉 ， 钒 电 池 非 常 适 用 于 大 型 静 态 储 能 。 但 是 钒 电 池 也 有 缺 点 ， 能 量 密 度 低 ， 体积 较 大 ， 距 离 大 规 模 储 能 应 用 、 储 能 成 本 价 格 稍 高 。 虽 然 每 种 储 能 技 术 ， 都 有 其 优 缺 点 ， 因 此 在 可 以预 见 的 将 来 ， 储 能 领 域 必 然 存 在 钠 硫 电 池 、 钒 电 池 、 锂

18、 电 池 等 技 术 共 存 的 局 面 ， 相 互 竞 争 ， 并 不 存 在一 种 技 术 垄 断 整 个 市 场 的 局 面 。 目 前 关 于 钒 电 池 ， 政 府 层 面 与 产 业 界 以 及 学 术 界 都 有 共 识 ， 认 为 钒 电池 最 适 合 中 国 发 展 。 首 先 中 国 钒 矿 资 源 丰 富 ， 拥 有 核 心 技 术 ， 通 过 跨 国 整 合 ， 目 前 中 国 公 司 已 掌 握 了世 界 的 钒 电 池 关 键 技 术 ， 钒 电 池 的 特 点 也 适 合 中 国 电 网 的 需 求 ， 寿 命 长 、 可 重 复 放 电 、 可 靠 性 高 ，

19、完全 能 满 足 中 国 建 设 智 能 电 网 的 需 求 。黄 友 权 认 为 ， 全 面 开 发 应 用 调 峰 储 能 电 池 ， 将 大 幅 提 高 电 力 系 统 的 运 行 效 率 。 他 举 例 说 ，2010 年 全 国 发 电 设 备 容 量 为 96219 万 千 瓦 ， 其 中 火 电 70663 万 千 瓦 ， 占 73.4%;水 电 21340 万 千 瓦 ，占 22.2%;风 电 3107 万 千 瓦 ;核 电 1082 万 千 瓦 。 火 电 在 发 电 中 的 调 峰 能 力 差 ， 虽 然 我 国 实 行 了 分 时 电价 ， 但 峰 谷 发 电 量 的 差

20、 还 是 很 大 。 解 决 电 力 调 峰 是 全 世 界 的 课 题 ， 钒 电 池 是 能 源 存 储 技 术 的 一 次 重 大革 命 ， 有 望 突 破 新 能 源 产 业 发 展 的 瓶 颈 问 题 。“近 来 来 我 国 不 断 加 重 对 环 保 低 碳 领 域 的 关 注 和 政 策 扶 植 ， 在 可 预 见 的 未 来 ， 会 有 越 来 越 多 的 纯电 动 的 交 通 工 具 ， 退 一 步 说 ， 即 便 以 现 在 的 市 场 规 模 ， 交 通 工 具 的 动 力 电 池 也 已 经 是 一 个 巨 大 的 市 场 。但 是 众 所 周 知 ， 自 今 年 以

21、来 国 家 对 铅 酸 电 池 的 环 保 问 题 的 关 注 ， 长 三 角 地 区 已 经 先 后 关 停 了 500 家以 上 的 大 小 铅 酸 电 池 生 产 企 业 ， 根 据 相 关 部 门 的 规 划 ， 全 国 3000 家 铅 酸 电 池 企 业 ， 要 关 停 整 合 至300 家 大 型 的 铅 酸 电 池 企 业 ， 其 他 小 型 的 不 符 合 环 保 规 范 的 将 全 部 重 组 兼 并 ， 这 些 是 直 接 摆 在 电 池 业和 电 动 车 业 面 前 的 发 展 瓶 颈 问 题 。 这 些 电 池 的 需 求 怎 么 解 决 ， 产 能 怎 么 转 移

22、， 都 是 值 得 业 界 同 行 们 思考 的 问 题 ”。 面 对 我 国 电 池 企 业 发 展 状 况 ， 黄 友 权 认 为 ， “一 方 面 可 能 被 锂 电 池 取 代 ， 但 是 根 据 政府 机 构 的 预 测 ， 锂 电 池 只 能 替 代 510%的 铅 酸 电 池 市 场 份 额 ， 即 便 算 上 电 容 器 ， 剩 下 的 大 部 分 还 是没 有 着 落 。 而 且 锂 电 池 也 存 在 稳 定 性 安 全 性 问 题 ， 而 铅 酸 电 池 最 大 的 问 题 还 是 环 保 问 题 ”。黄 友 权 欣 喜 地 告 诉 记 者 ， 目 前 的 固 态 电 解

23、 质 钒 动 力 电 池 已 经 在 电 功 率 、 充 放 电 、 比 能 量 等 方 面 都已 经 接 近 锂 电 池 的 水 平 ， 在 安 全 性 、 使 用 寿 命 和 成 本 等 方 面 比 锂 电 池 和 铅 酸 电 池 有 相 对 的 优 势 。 目 前中 国 年 产 铅 酸 电 池 1.3 亿 KVAH， 2011 年 1-6 月 共 生 产 6800 万 KVAH。 如 果 以 12V/120AH 的 汽 车 蓄 电池 计 算 ， 大 约 年 产 9000 万 只 。 中 国 的 产 量 占 了 全 球 的 50%。 2010 年 全 球 铅 酸 电 池 的 销 售 额 约

24、 为660 亿 美 元 。按 我 国 新 能 源 汽 车 产 业 发 展 规 划 和 近 年 来 电 池 行 业 数 据 测 算 ， 铅 酸 电 池 、 电 动 车 用 电 池 、电 动 汽 车 用 电 池 三 块 合 计 是 大 约 3000 亿 人 民 币 的 市 场 。 大 型 钒 电 堆 所 应 用 的 风 电 储 能 设 备 和 城 市 调峰 储 能 设 备 市 场 规 模 将 在 11000 亿 左 右 。 这 就 是 国 家 经 济 发 展 的 大 趋 势 给 钒 电 池 产 业 带 来 了 历 史 性 机遇 。钒 电 池 将 从 泰 州 走 向 全 球中 策 资 本 集 团 是

25、 一 家 在 香 港 注 册 的 大 型 资 本 集 团 ， 据 黄 友 权 介 绍 ， 投 资 涉 及 钢 铁 、 有 色 金 属 、 非金 属 、 新 能 源 及 城 建 开 发 等 领 域 ， 大 陆 投 资 总 额 已 逾 300 亿 元 ， 合 资 企 业 近 百 家 。 黄 友 权 表 示 ， 泰州 将 作 为 钒 电 池 项 目 的 总 部 ， “主 要 进 行 产 品 的 集 成 和 研 发 ”。 黄 友 权 说 ， 在 日 本 ， 用 于 电 站 调 峰和 风 力 储 能 的 钒 电 池 发 展 迅 速 ， 大 功 率 的 钒 电 池 储 能 系 统 已 投 入 使 用 ，

26、并 全 力 推 进 其 商 业 化 进 程 。 但在 国 内 ， 钒 电 池 产 业 还 处 于 起 步 阶 段 。 为 此 ， 中 策 资 本 集 团 通 过 股 权 纽 带 引 进 了 日 本 、 韩 国 钒 电 池 新技 术 ， 再 进 行 吸 收 、 消 化 和 创 新 ， 组 建 了 中 日 韩 工 程 技 术 联 合 研 发 中 心 ， 并 与 攀 钢 钒 钛 合 作 钒 电 池技 术 研 究 ， 并 在 全 球 150 多 个 国 家 申 请 了 专 利 。黄 友 权 说 ， 中 策 资 本 集 团 凭 借 在 矿 产 能 源 领 域 的 广 泛 投 资 ， 目 前 在 徐 州

27、、 南 阳 等 地 建 立 了 原 材 料生 产 基 地 ， 并 在 国 内 最 大 的 风 力 发 电 基 地 甘 肃 玉 门 建 立 了 风 、 光 、 电 储 一 体 化 的 国 家 级 示 范 基 地 。 此外 ， 在 德 国 和 韩 国 还 分 别 建 立 了 钒 电 池 生 产 基 地 和 研 发 基 地 。 “我 们 钒 电 池 项 目 在 泰 州 的 总 投 资 额为 2.98 亿 美 元 。 依 据 规 划 ， 该 项 目 占 地 1800 亩 ， 一 期 工 程 将 在 明 年 投 产 ， 届 时 可 形 成 25 亿 元 的销 售 额 ， 2013 年 全 部 投 产 后

28、 ， 有 望 形 成 100 亿 元 的 产 业 规 模 ， 届 时 香 港 中 策 资 本 集 团 旗 下 的 洋 泰 能源 (泰 州 )有 限 公 司 将 成 为 全 球 最 大 的 钒 电 池 生 产 商 。 所 生 产 的 钒 电 池 将 从 泰 州 集 成 后 走 向 全 球 ”。黄 友 权 充 满 信 心 的 对 记 者 说 。钒 电 池 优 点与 其 它 化 学 电 源 相 比 ， 钒 电 池 具 有 明 显 的 优 越 性 ， 主 要 优 点 如 下 ： 1.功 率 大 ： 电 堆 作 为 发 生 反 应 的 场 所 与 存 放 电 解 液 的 储 罐 分 开 ， 从 根 本

29、上 克 服 了 传 统 电 池 的 自 放电 现 象 。 功 率 只 取 决 于 电 堆 大 小 ， 容 量 只 取 决 于 电 解 液 储 量 和 浓 度 ， 设 计 非 常 灵 活 ； 当 功 率 一 定 时 ，要 增 加 储 能 容 量 ， 只 需 要 增 大 电 解 液 储 罐 容 积 或 提 高 电 解 液 体 积 或 浓 度 即 可 ， 而 不 需 改 变 电 堆 大 小 ；通 过 增 加 单 片 电 池 的 数 量 和 电 极 面 积 ， 即 可 增 加 钒 电 池 的 功 率 ， 目 前 美 国 商 业 化 示 范 运 行 的 钒 电 池 的功 率 已 达 6 兆 瓦 。2.容

30、 量 大 ： 通 过 任 意 增 加 电 解 液 的 体 积 ， 即 可 任 意 增 加 钒 电 池 的 电 量 ， 可 达 吉 瓦 时 以 上 ； 通 过 提高 电 解 液 的 浓 度 ， 即 可 成 倍 增 加 钒 电 池 的 电 量 。 可 用 于 建 造 千 瓦 级 到 百 兆 瓦 级 储 能 电 站 ， 适 应 性 很强 。3.效 率 高 ： 由 于 钒 电 池 的 电 极 催 化 活 性 高 ， 且 正 、 负 极 活 性 物 质 分 别 存 储 在 正 、 负 极 电 解 液 储 槽中 ， 避 免 了 正 、 负 极 活 性 物 质 的 自 放 电 消 耗 ， 钒 电 池 的 充

31、 放 电 能 量 转 换 效 率 高 达 75%以 上 ， 远 高 于铅 酸 电 池 的 45%。 钒 电 池 组 中 的 各 个 单 位 电 池 状 态 基 本 一 致 ， 维 护 简 单 方 便 。4.寿 命 长 ： 由 于 钒 电 池 的 正 、 负 极 活 性 物 质 只 分 别 存 在 于 正 、 负 极 电 解 液 中 ， 充 放 电 时 无 其 它 电池 常 有 的 物 相 变 化 ， 可 深 度 放 电 而 不 损 伤 电 池 ， 电 池 使 用 寿 命 长 ， 可 充 放 电 次 数 极 大 ， 理 论 上 寿 命是 无 数 次 。 目 前 加 拿 大 VRBPowerSys

32、tems 商 业 化 示 范 运 行 时 间 最 长 的 钒 电 池 模 块 已 正 常 运 行 超 过 9年 ， 充 放 循 环 寿 命 超 过 18000 次 ， 远 远 高 于 固 定 型 铅 酸 电 池 的 1000 次 。 5.响 应 速 度 快 ： 钒 电 池 堆 里 充 满 电 解 液 可 在 瞬 间 启 动 ， 在 运 行 过 程 中 充 放 电 状 态 切 换 只 需 要0.02 秒 ， 响 应 速 度 1 毫 秒 。 可 通 过 更 换 或 添 加 充 电 状 态 的 电 解 液 实 现 “瞬 间 充 电 ”的 目 的 。6.可 瞬 间 充 电 ： 通 过 更 换 电 解

33、液 可 实 现 钒 电 池 瞬 间 充 电 。 充 放 电 时 间 比 为 1： 1， 而 铅 酸 电 池是 4： 1。 而 且 钒 电 池 充 、 放 切 换 响 应 速 度 快 ， 非 常 有 利 于 均 衡 供 电 。 充 、 放 电 性 能 好 ， 可 以 进 行 大 功率 的 充 电 和 放 电 ， 也 可 以 允 许 浮 充 和 深 度 放 电 。 对 铅 酸 蓄 电 池 来 说 ， 放 电 电 流 越 大 ， 电 池 的 寿 命 越 短 ；放 电 深 度 越 深 ， 电 池 的 寿 命 也 越 短 。 而 钒 电 池 放 电 深 度 即 使 达 到 100%， 也 不 会 对 电

34、 池 造 成 影 响 。7.安 全 性 高 ： 钒 电 池 无 潜 在 的 爆 炸 或 着 火 危 险 ， 即 使 将 正 、 负 极 电 解 液 混 合 也 无 危 险 ， 只 是 电 解液 温 度 略 有 升 高 。 钒 电 池 不 易 发 生 短 路 ， 这 就 避 免 了 因 短 路 而 引 起 的 爆 炸 等 安 全 问 题 。8.成 本 低 ： 除 离 子 膜 外 ， 钒 电 池 部 件 多 为 廉 价 的 碳 材 料 、 工 程 塑 料 ， 材 料 来 源 丰 富 ， 易 回 收 ， 不需 要 贵 金 属 作 电 极 催 化 剂 ， 成 本 低 。 9.钒 电 池 选 址 自 由

35、 度 大 ， 可 全 自 动 封 闭 运 行 ， 不 会 产 生 酸 雾 ， 没 有 酸 腐 蚀 ， 无 污 染 ， 维 护 简 单 ，电 解 液 可 反 复 利 用 ， 无 排 放 ， 维 护 简 单 ， 操 作 成 本 低 。 是 一 种 绿 色 环 保 储 能 技 术 。 因 此 对 于 可 再 生 能源 发 电 ， 钒 电 池 是 铅 酸 电 池 理 想 的 替 代 品 。钒 电 池 缺 陷目 前 钒 电 池 存 在 的 技 术 问 题 主 要 有 两 个 ：第 一 ， 钒 电 池 正 极 液 中 的 五 价 钒 在 静 置 或 温 度 高 于 45 摄 氏 度 的 情 况 下 易 析

36、 出 五 氧 化 二 钒 沉 淀 ，析 出 的 沉 淀 堵 塞 流 道 ， 包 覆 碳 毡 纤 维 ， 恶 化 电 堆 性 能 ， 直 至 电 堆 报 废 ， 而 电 堆 在 长 时 间 运 行 过 程 中 电解 液 温 度 很 容 易 超 过 45 摄 氏 度 。 第 二 ， 石 墨 极 板 要 被 正 极 液 刻 蚀 ， 如 果 用 户 操 作 得 当 ， 石 墨 板 能 使用 两 年 ， 如 果 用 户 操 作 不 当 ， 一 次 充 电 就 能 让 石 墨 板 完 全 刻 蚀 ， 电 堆 只 能 报 废 。 在 正 常 使 用 情 况 下 ，每 隔 两 个 月 就 要 由 专 业 人

37、士 进 行 一 次 维 护 ， 这 种 高 频 次 的 维 护 费 钱 、 费 力 。 另 外 ， 钒 电 池 成 本 过 高 。 以 一 个 五 千 瓦 电 池 为 例 ， 电 解 液 （ 一 立 方 ， 1.8mol/L） 17 万 、 控 制 系统 10 万 、 隔 膜 7 万 、 板 框 4 万 、 石 墨 板 1.5 万 、 泵 0.7 万 、 碳 毡 0.4 万 ， 总 共 40.6 万 ， 这 只 是 主要 材 料 成 本 ， 没 计 入 次 要 材 料 成 本 和 人 力 成 本 。 因 此 ， 一 个 五 千 瓦 钒 电 池 的 成 本 在 四 十 万 以 上 ， 高 出相

38、同 规 格 铅 酸 电 池 的 成 本 数 倍 。 从 环 保 的 角 度 来 说 ， 钒 电 池 压 根 就 不 环 保 ， 配 制 电 解 液 用 到 的 原 料 、 正 极 沉 淀 以 及 泄 漏 的 正 极 液经 风 干 后 形 成 的 薄 层 都 有 一 样 相 同 东 西 ， 那 就 是 五 氧 化 二 钒 ， 它 是 一 种 剧 毒 化 学 品 。 因 此 ， 钒 电池 还 有 很 多 问 题 需 要 解 决 ， 让 人 无 法 乐 观 的 是 ， 钒 电 池 在 国 内 被 研 究 十 多 年 来 还 没 有 哪 家 科 研 机 构 取得 了 突 破 。 钒 的 新 应 用钒

39、电 池 是 目 前 发 展 势 头 强 劲 的 优 秀 绿 色 环 保 蓄 电 池 之 一 ， 钒 电 池 成 本 与 铅 酸 电 池 相 近 ， 它 还 可制 备 兆 瓦 级 电 池 组 ， 大 功 率 长 时 间 提 供 电 能 ， 因 此 钒 电 池 在 大 规 模 储 能 领 域 具 有 锂 离 子 电 池 、 镍 氢 电池 不 可 比 拟 的 性 价 比 优 势 。 钒 电 池 生 产 工 艺 简 单 ， 价 格 经 济 ， 电 性 能 优 异 ， 与 制 造 复 杂 、 价 格 昂 贵 的燃 料 电 池 相 比 ， 无 论 是 在 大 规 模 储 能 还 是 电 动 汽 车 动 力

40、 电 源 的 应 用 前 景 方 面 ， 都 更 具 竞 争 实 力 。 钒电 池 制 造 、 使 用 及 废 弃 过 程 均 不 产 生 有 害 物 质 ， 它 具 有 特 殊 的 电 池 结 构 ， 可 深 度 大 电 流 密 度 放 电 ； 充电 迅 速 ； 比 能 量 高 ； 价 格 低 廉 ； 应 用 领 域 十 分 广 阔 ： 如 可 作 为 大 厦 、 机 场 、 程 控 交 换 站 备 用 电 源 ； 可作 为 太 阳 能 等 清 洁 发 电 系 统 的 配 套 储 能 装 置 ； 为 潜 艇 、 远 洋 轮 船 提 供 电 力 以 及 用 于 电 网 调 峰 等 。国 外 发

41、 展钒 电 池 （ VRB） 是 一 种 新 型 清 洁 能 源 存 储 装 置 ， 经 过 美 国 、 日 本 、 澳 大 利 亚 等 国 家 的 应 用 验 证 ，与 目 前 市 场 中 的 铅 酸 蓄 电 池 、 镍 氢 电 池 相 比 ， 具 有 大 功 率 、 长 寿 命 、 支 持 频 繁 大 电 流 充 放 电 、 绿 色 无污 染 等 明 显 技 术 优 势 ， 主 要 应 用 于 再 生 能 源 并 网 发 电 、 城 市 电 网 储 能 、 远 程 供 电 、 UPS 系 统 、 海 岛应 用 等 领 域 。 早 在 60 年 代 ， 就 有 铁 铬 体 系 的 氧 化 还

42、 原 电 池 问 世 ， 但 是 钒 系 的 氧 化 还 原 电 池 是 在1985 年 由 澳 大 利 亚 新 南 威 尔 士 大 学 的 Marria Kacos 提 出 ， 经 过 十 多 年 的 研 发 ， 钒 电 池 技 术 已 经 趋 近成 熟 。 在 日 本 ， 用 于 电 站 调 峰 和 风 力 储 能 的 固 定 型 （ 相 对 于 电 动 车 用 而 言 ） 钒 电 池 发 展 迅 速 ， 大 功 率的 钒 电 池 储 能 系 统 已 投 入 实 用 ， 并 全 力 推 进 其 商 业 化 进 程 。 国 内 发 展前 期 工 作 ： 我 单 位 从 1995 年 率 先

43、在 国 内 开 始 钒 电 池 的 研 制 。 先 后 研 制 成 功 了20W、 100W、 500W 的 钒 电 池 样 机 ， 在 钒 电 池 的 关 键 技 术 上 有 所 突 破 ， 填 补 了 国 内 空 白 。 成 功 开 发 了 四价 钒 溶 液 制 备 、 导 电 塑 料 成 型 及 批 量 生 产 、 中 型 电 池 组 装 配 和 调 试 等 技 术 。 1998 年 ， 500w 的 钒 电池 样 机 用 于 电 瓶 车 的 驱 动 。 现 已 研 制 出 800W 的 产 品 样 机 。 2008 年 ， 大 连 化 物 所 与 大 连 博 融 产 业 投 资 有 限

44、 公 司 合 作 成 立 大 连 融 科 储 能 技 术 发 展 有 限 公 司 ，专 门 从 事 液 流 储 能 电 池 工 程 化 和 产 业 化 开 发 。 目 前 在 全 钒 液 流 储 能 电 池 关 键 材 料 、 系 统 集 成 、 测 试 方法 及 应 用 示 范 等 方 面 取 得 一 系 列 进 展 。 首 先 ， 融 科 储 能 公 司 已 掌 握 了 百 千 瓦 级 自 主 知 识 产 权 的 全 钒 液流 储 能 电 池 系 统 设 计 、 集 成 技 术 。 建 成 年 产 能 300MWh 的 全 钒 液 流 储 能 电 池 电 解 液 生 产 线 和 产 能10

45、0MW 的 双 极 板 生 产 线 ， 开 发 出 输 出 功 率 为 22kW 的 电 池 单 模 块 ， 集 成 出 输 出 功 率 为 260kW、 储 能 容量 为 1MW 的 电 池 系 统 。 其 次 ， 在 决 定 电 池 性 能 和 成 本 的 核 心 组 件 离 子 交 换 膜 材 料 方 面 ， 融 科 储 能 公 司在 国 际 上 率 先 开 发 出 高 离 子 选 择 性 、 低 成 本 的 离 子 交 换 膜 。 “解 决 了 全 钒 液 流 储 能 电 池 产 业 化 的 瓶颈 ， 率 先 实 现 关 键 材 料 和 核 心 部 件 的 全 国 产 化 。 ”另 外

46、 ， 通 过 寿 命 加 速 试 验 对 自 主 研 发 的 2kW 全 钒液 流 储 能 电 池 耐 久 性 进 行 考 察 。 自 2007 年 7 月 6 日 开 始 运 行 以 来 ， 已 无 故 障 、 连 续 运 行 1100 多 天 ，累 计 运 行 时 间 近 2.8 万 小 时 ， 实 现 充 /放 电 循 环 8100 多 次 ， 目 前 仍 在 继 续 运 行 。 与 此 同 时 ， 2009年 7 月 张 华 民 团 队 还 在 西 藏 自 治 区 成 功 安 装 一 套 “太 阳 能 光 伏 系 统 与 5kW/50kWh 液 流 储 能 电 池 联 合供 电 系 统

47、 ”， 进 行 示 范 应 用 。 该 系 统 已 无 人 值 守 ， 平 稳 运 行 1 年 多 ， 稳 定 性 得 到 充 分 验 证 。 “全 钒液 流 储 能 电 池 优 异 的 可 靠 性 与 稳 定 性 为 其 工 程 化 和 产 业 化 开 发 奠 定 了 基 础 。 ”大 连 融 科 于 2012 年 1 月 实 现 全 钒 液 流 储 能 电 池 单 模 块 小 批 量 生 产 ， 这 种 液 流 储 能 电 池 ， 属 世 界第 二 大 “全 钒 液 流 储 能 电 池 单 模 块 ”。 它 的 输 出 功 率 达 260 千 瓦 ， 可 以 储 能 500 千 瓦 时 ，

48、 这 些 单 模块 组 合 在 一 起 ， 就 可 以 为 兆 瓦 级 风 电 厂 有 效 解 决 风 能 储 存 问 题 。 大 连 融 科 储 能 技 术 发 展 有 限 公 司 副 总 经 理 张 华 民 ： “储 能 电 池 就 像 一 个 大 的 储 水 池 一 样 ， 多 的 我 吸 收 ， 少 的 时 候 我 再 补 充 ， 输 出 的往 电 网 上 并 网 的 电 非 常 平 滑 ， 这 个 时 候 可 以 安 全 稳 定 地 供 电 。 ”风 能 、 太 阳 能 是 清 洁 能 源 ， 但 由 于发 电 不 连 续 、 不 稳 定 ， 目 前 我 国 有 超 过 三 分 之

49、一 的 风 电 被 闲 置 。 2005 年 ， 国 内 首 台 10 千 瓦 液 流 储能 电 池 由 大 连 化 物 所 和 大 连 融 科 储 能 公 司 合 作 研 发 成 功 ， 2008 年 ， 它 们 又 成 功 组 装 了 具 有 国 际 先 进水 平 的 100 千 瓦 液 流 储 能 电 池 系 统 。 这 次 ， 融 科 储 能 公 司 又 在 电 池 材 料 的 国 产 化 和 制 造 工 艺 上 取 得 突破 ， 实 现 产 业 化 。 主 要 参 数如 下 ： 单 体 数 ： 10 个 电 极 面 积 ： 784cm2； 单 体 电 池 厚 度 ： 13mm； 电 解 液 浓 度 ： 1.5M VOSO4+2M H2SO4； 电 解 液 量 ： 10L； 理 论 容 量 ： 200Ah； 最 大 充 电 电 流 ： 80A（ 电 流 密 度 102mA/cm2） ； 充 电 电压 （ 50充 电 状 态 ） ： 40A 充 电 电 压 为 15.0V， 80A 充 电 电 压 为 16.5V； 充 电 容 量 ： 40Ah； 最 大 放 电电 流 ： 80A（ 电 流 密 度 102mA/cm2） ； 放 电 电 压 （ 50放 电 状 态 ） ： 40A 放 电 电 压 为 11.5V， 80A 放 电电 压 为 1