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钒电池取代锂电池(钒电池技术突破是真的)

放大字体  缩小字体 发布日期:2023-02-10   来源:节能风电   作者:风力发电   浏览次数:109
核心提示:一‬、‬液流电池大规模储能技术概述液流电池优点:可扩展性好,循环寿命长 (≥15000次循环),能量效率高 (≥75-80%),安全性好(水系,不可燃),残值高(钒电解液占总成本的50-60%,不消耗,易回收)。 应用场景:稳定风电、光伏发电;电网削峰填谷;用户侧谷电峰用,节约电费。二、全钒液流电池产业化面临的挑战及应对策略挑战一:价格较高目前钒电池产业处于发展初期,其零部件采购单价较高,且钒电池性能较差,运行电流密度仅120 mA cm-2,导致电堆成本较高;钒电解液价格较高,且其利用率较低,仅60%,

   

一‬、‬液流电池大规模储能技术概述液流电池优点:可扩展性好,循环寿命长 (≥15000次循环),能量效率高 (≥75-80%),安全性好(水系,不可燃),残值高(钒电解液占总成本的50-60%,不消耗,易回收)。
应用场景:稳定风电、光伏发电;电网削峰填谷;用户侧谷电峰用,节约电费。
二、全钒液流电池产业化面临的挑战及应对策略挑战一:价格较高目前钒电池产业处于发展初期,其零部件采购单价较高,且钒电池性能较差,运行电流密度仅120 mA cm-2,导致电堆成本较高;钒电解液价格较高,且其利用率较低,仅60%,导致电解液成本较高。
应对策略:培育产业链规模,降低隔膜、电极、双极板等部件价格;提升电堆性能,降低电堆成本,提升钒电解液利用率。
具体技术措施包括:优化电解液配方,开发高活性电极,优化电堆结构 ,优化运行工况。
挑战二:系统效率较低目前,钒电池电堆直流侧效率可达到80% ,但钒电池系统交流侧效率仅65左右% ;究其原因,是系统层面损耗较高,其中泵功损耗(3-6%),散热损耗(4-7%),逆变损耗(5-8%),旁路电流损耗(1-5%), 系统效率总体偏低。
应对策略:优化管道系统设计,同时降低平衡泵功损耗及旁路电流损耗;提高运行温度,采用高效散热技术,降低散热损耗 ;开发大功率钒电池模块,匹配大功率逆变器,消除二级逆变,降低逆变损耗。
挑战三:长期运行可靠性全钒液流电池在长期运行过程中,是否存在漏液,是否存在能量效率衰减,容量衰减快慢,是否能实现容量的自动化恢复等等问题,将会对长期运行能否稳定可靠产生直接影响。
应对策略:开发高可靠性电堆密封方案;开发耐久性高性能电极;抑制副反应,明晰容量衰减机制,开发容量自动化恢复方案。
​三、 液流电池大规模储能技术最新进展进展一:电极性能显著提升电极性能提高100%,可实现300 mA cm-2高电流密度运行,能量效率超过80%,且循环超过1000次效率保持稳定!进展二:提出钒电池用新型分级叉指形流场设计液流电池大规模储能的关键问题是大面积电池中泵功损失过大,严重制约电池性能。
经过多年的摸索和研究,目前我们创新性地提出分级叉指形流场,其采用分层级的流道,高效输配电解液至整个电极平面。
经测试,新型流场泵功损失降低66%,综合效率提高5.3%,其成果发表于能源领域顶级期刊Applied Energy (影响因子11.4),并入选ESI高被引论文。
进展三:电堆开发取得较大进步一是2kW高性能全钒液流电池电堆样机。
5片电池电堆,每片电极面积1500cm2 运行电流密度 200 mA/cm2 ,总电流300A,直流侧能量效率82%,电堆泵功损失仅为1.7%。
二是联合企业研发的10kW铁铬液流电池样机,运行电流密度可达140 mA cm-2 , 行业水平仅为70 mA cm-2。
进展四:成功开发出百千瓦级液流储能系统 联合企业开发的100kW/400kWh全钒液流电池储能系统,系统能量效率69% 。
四、液流电池发展目标目前钒电池价格较高,4小时放电场景,钒电池设备价格约为3700元/kWh。
我们预计,未来1-2年内,其价格将降至2500元/kWh。
考虑到钒电池具有长寿命、高安全、高残值等的优点,该价格下的钒电池,对比磷酸铁锂电池(1700-2000元/kWh),将在大规模储能领域具有明显的优势。
​重点提示:我的朋友,是钒电池专家……

 
关键词: 风电网 风力发电
 
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