直到20世紀末期,液流電池技術才零星地得到示范應用。在當時,日本企業成功開發出了數十千瓦級的鐵鉻液流電池系統,但由于Cr的反應可逆性差等問題,鐵鉻液流電池的能量效率較低,后續相關研究逐漸減少。
中國是在進入21世紀后才真正在液流儲能電池領域取得進展。2016年,國家能源局批復了第一個百兆瓦級全釩液流電池儲能電站項目。由大連恒流儲能電站有限公司建設和運營,電池系統由大連融科儲能技術發展有限公司提供,總建設規模為200兆瓦(MW)/800兆瓦時(MWh)。這個項目于2022年10月30日正式并網發電那一刻起,標志著中國在液流電池儲能技術領域取得了重要突破。由于其技術成熟度高、商業化程度高,在很多種場合中,我們講液流儲能電池基本等同于全釩液流電池。這種電池有什么好處?為什么值得專門被討論?
液流電池“特性”鮮明
我們平常所說的液流儲能電池,其實是一類產品的統稱。全釩液流電池、鐵鉻液流電池、全鐵液流電池、鐵溴液流電池,都是液流電池。這幾種液流電池各具特色,其中全釩液流電池技術成熟度最高,商業化進程最快,短期內被市場賦予了更高的期待值!并且液流電池類產品以“安全性高”而著稱。電化學儲能項目最怕的就是安全事故,現在有了一種電池可以充分避免事故問題,自然會被行業所關注。這種電池其電解液與電極材料是分開的,且采用水溶液體系,不含易燃易爆成分,會避免因電極材料失效或短路等原因引發的安全隱患。
在充電過程中,正極電解液中的正離子和負極電解液中的負離子分別被吸附到正負極上,形成高能量狀態。放電時,正負離子在電極上發生還原反應,釋放出能量,從而將化學能轉化為電能。
液流電池就如同一個“特長生”,特性鮮明,優勢突出。長時儲能也是它的強項。液流電池的功率單元(電堆)和能量單元(電解液和電解液儲罐)相互獨立。功率只取決于電堆大小,容量只取決于電解液儲量和濃度。這意味著可以根據不同的應用場景需求,靈活地設計系統功率與儲能時長。當需要增大儲電容量時,只需要增大電解液儲罐容積或提高電解液濃度;如果想增大功率,只需要增加電堆功率或是增加電堆數量,適應性很強。在技術的不斷進步和商業化應用加速推進中,液流電池在國內外儲能市場中的地位將更加重要。
液流儲能正進入招投標視野
在新能源領域有個不成文的“江湖規矩”,新技術要想在市場中被接納,成為主流,首先得學會在大型招投標項目中嶄露頭角、占據席位。曾經一度,液流儲能項目都以“示范性項目”偏居一隅。在鋰電的天下中,液流儲能項目獲得招投標集采的機會,何其艱難!液流儲能技術也是經過了長達10多年的示范考核,才拿到機會。并且其大規模儲能的工程效果已得到了充分的驗證,產業配套成熟,可以支撐起百兆瓦級儲能項目的設計與開發。此外,全釩液流電池系統的單瓦時成本已經可以控制在2-2.5元的水平,具備了商業化應用的條件。根據儲能頭條的統計,2024年全釩液流電池平均中標價格在2.1元/Wh上下,同比2023年已經有了20%左右的下降。隨著儲能時長的遞增,5-6小時儲能已經能做到2元/Wh以下??稍偕茉幢戎卦絹碓酱?,儲能時長需求會向長時拓展,這必然會要求儲能設施具備十幾個小時乃至幾天的儲能時長,以滿足吉瓦級別的再生能源并網和長時間削峰填谷的需求。
然而,在目前的儲能電池技術水平下,鋰離子電池儲能時長此前以2小時居多,現下已經提升至4小時,但要達到6小時及以上的儲能時長則會面臨成本與產品安全等方面的諸多挑戰。低成本、長時儲能電池的發展將成為電力系統轉型的關鍵。液流儲能是最接近于能夠滿足這兩種條件的技術與系統。2024市場上已經出現了GWh級全釩液流儲能系統的集采,由新華水力發電主導,大連融科、星辰新能、中車株洲所、液流儲能技術、四川偉力得這五家企業中標。此外,去年中國電氣裝備集團儲能科技有限公司也進行了液流儲能項目集采。
雖然截至目前僅有中核匯能、國家電投、中國電氣裝備集團、中國電建等為數不多的幾家央國企單位在實際項目上關注到了“液流儲能”。樂觀一點的話,我們看到的是,經過10多年的沉淀,液流儲能終于進入了招投標視野。意味著液流儲被市場所需要。但比起鋰電池的市場化進展速度,液流儲能還是慢了很多?;旧箱囯姵匾呀浾紦?小時儲能市場的半壁江山,液流儲能若想真正被市場采納,可能更大的機會在6小時,甚至8小時的儲能時長。
來源:儲能頭條