液流电池储能技术——让能源“存取”更自如

为了实现“双碳”目标，清洁可再生能源的使用比例不断提高，其中以风电、光电为代表。由于这类可再生能源的发电具有波动性，对电网稳定运行与能源持续供应有一定的挑战。为此，人们开始寻求电池储能技术的帮助。

液流电池是一种高效大规模储能电池，可以有效地帮助电网进行流量调节。目前，液流电池已经形成了多种类型和体系，其中最主要的有全钒液流电池、多硫化钠—溴液流电池、锂离子液流电池、铁—铬液流电池、锌—溴液流电池、锌—铈液流电池以及锌—镍液流电池等多种体系。

液流电池单体主要由正负电极、隔膜、集流体、外部储液罐、密封圈、推送泵以及连接管道等构成。这些部分在反应过程中各司其职，隔膜主要用来隔绝两侧正负极活性物质和传导离子；外部储液罐主要存储正负极活性物质；推送泵主要用于将存储于外部储液罐中的正负极活性物质推送到电池中进行反应。

大连液流电池储能调峰电站已经正式并网发电。该电站总建设规模200兆瓦/800兆瓦时，最多可存放40万度电，按每日人均用电2度左右计算，可满足20万居民一天的用电需求。在其帮助下，能源的存取可以有所“中转”，用电低谷时，它可以利用风能、太阳能等可再生能源给自己充电；用电高峰时，它又可以将储存于电池中的化学能转化为电能进行放电。电网起到了“削峰填谷”的作用，有效解决了清洁能源的波动性弊端，因此有人形象地将其称作城市的“电力银行”。另外，它也能配合火电、核电等，提供调峰调频等辅助服务，从而灵活机动发挥电站存储、释放电力的能力。

全钒液流电池是指电池正、负极电解液为不同价态的钒离子在电极表面发生氧化还原反应来实现电池的充放电过程。由于全钒液流电池正极和负极为钒离子不同价态，有效地解决了液流电池在充放电过程中由于正负极不同，离子穿过隔膜交叉污染而导致的电池寿命下降的问题。

安全性好是全钒液流电池储能技术最为突出的特点。全钒液流电池储能通过钒的电解液储存能量，正常工作温度在20℃~40℃之间，即使在能量全部释放前提下，整个系统最高温度不会超过70℃，温度能够得到有效控制。

同时，全钒液流电池在全生命周期内容量不衰减，对环境的影响比较小。即使在生命周期结束后，依旧可以继续利用。当项目生命周期结束后，全钒液流电池仍存在剩余价值，占整个电站建设成本的30%~40%，有一定的投资收益优势。

中国科协科普部

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