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胡里清:加快发展不间断电源等液流储能电池

2012-03-06 15:19
孤身万里游
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  胡里清:全国政协委员、上海神力科技有限公司总经理

  新能源、智能电网、电动汽车是我国十二?五期间非常重要的战略新兴产业,而高效、环保、低成本的储能电池将是发展这些战略新兴产业的核心支撑技术。钒液流储能电池具有功率大、容量大、效率高、成本低、寿命长、绿色环保等一系列独特优点,在风电、光伏发电电网调峰、分布电站、通讯基站、UPS电源、电动车充电站、军用蓄电等领域有着极广阔的应用前景。

  一、钒液流储能电池与其他化学储能电池相比最适合中国发展

  现有的化学储能电池中,钠硫电池对充放电有特殊控制要求,需要增加2-3倍的冗余,运行温度高达300℃,金属钠一旦与空气接触容易燃烧爆炸、制造成本也相对高;锂电池的电容量有限,金属锂与空气接触也存在燃烧、爆炸的不安全性,而且在储电容量方面由于散热、安全等因素而受到限制,仅适用电网调频;在充放次数上钠硫电池、锂电池都有固定的上限,最多数千次;而目前最常用的铅酸电池主要应用在小型备用电源领域,而且在寿命、环保方面有较严重的问题,2011年我国3000多家铅酸电池生产企业有90%以上对环境造成了不同程度的铅污染,需要关停或整改;钒电池充放电次数可超过10万次,使用寿命达到10年以上,钒电池可以几乎无限制地多次充放电,且不造成储能材料性能的衰减,钒电池可支持频繁大电流充放电,每天可实现充放电数百次,因此电池容量、持续时间、安全环保性、循环寿命等表现最佳的还是钒电池。

  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,通过自主创新,目前中国多家公司已掌握了世界的钒电池关键技术,相比其他储能电池,钒电池有着容量大、效率高、寿命长、响应速度快、可瞬间充电、安全性高、成本低等众多优点。

  我国近年在中大型钒液流储能电池技术上进步迅速,已有多家国内企业包括北京普能、北京金能、大连融科、上海神力科技等生产的多种型号的液流储能电池产品进入市场示范运行,而且上海神力科技有限公司采用国产非氟高分子聚合物自主研发的钒电池离子交换膜,从材料到加工工艺都与杜邦的离子交换膜不同,具有以下优势:一是规模化生产成本可大幅度降低,为Nafion膜的50%;二是化学稳定性好,使用寿命长;三是阻钒离子渗透性能好;四是机械强度好;五是耐腐蚀能力强。

  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,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。因此,国家经济发展的大趋势又给钒电池产业带来了历史性机遇。

  二、中大型钒液流储能电池是构建新能源、智能电网、电动汽车发展体系不可或缺的环节

  中大型的钒液流储能系统可以适用于风电、光伏、风光互补发电,为新电源发电区、边防哨所、海岛、边远地区等离网用户提供电源,为数据中心、网络管理中心、通讯系统、企业服务器机房、工业制造、医院、社区等作不间断电源和备用电源。

  目前在常规能源领域,新能源技术主要集中在风电、光伏、风光互补发电上。受国内市场消纳能力有限以及国外贸易壁垒的影响,光伏电产业在国内,产能急剧增加处于供过于求的状态,作为全球第四大光伏市场,美国对中国光伏企业启动“双反”(反倾销、反补贴)调查,中国光伏行业遭受严重打击。就风电行业而言,目前限电弃风不可避免,一个装机容量5万千瓦的风电场,年利用小时数本应在2500小时到2800小时,但目前的风电出力只有2100到2200小时,这样算下来一年就会损失500多小时出力,因此,解决光伏电产业内忧外患及风电量就地消纳和上网外送的关键是中大型钒液流储能系统。

  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。随着人民生活水平的提高和产业结构的调整,我国电网峰谷差逐年增大。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,峰谷差的增加幅度远大于负荷的增长幅度。因此,在电网中引入中大型储能系统是实现智能电网平滑输出、调频调幅的迫切需求。

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