5月18日,中国科学院院士、南方科技大学碳中和能源研究院院长、机械与能源工程系讲席教授赵天寿受央视财经《中国经济大讲堂》邀请,聚焦"新型储能" 这一绿色能源领域的核心议题,深度解析我国新型储能产业的发展现状、技术突破与未来前景。

旁白:理想的储能技术不仅要存的多,还要放的久,传统锂电池储能系统只能供电4小时,但风光发电每天间歇超过10小时,跨区域输电网络需应对6小时的供电低谷,工商业用户每天面临着6小时的电价高峰,这些场景都要求储能技术具备4小时以上的持续供电能力,于是一种安全稳定的常识,储能技术逐渐得到关注,它就是全钒液流电池储能。20241224日,全国首套大型全钒液流电池共享储能电站在吉林松原正式投产,装机容量10万千瓦每40万千瓦时,与传统锂电池不同,全钒液流电池的能量储存在液态电解液,中电堆仅负责充放电

这种能量罐与发电器分离的设计,让它的储能时长可以拓展到4小时以上,并且水系电解液彻底规避了电电池起火爆炸的风险,安全性先天优越,尤其适用于大规模储能场景。然而尽管技术进步和政策推动,使得全钒液流电池行业步入商业化运营初期,并实现小批量出货,但目前全钒液流电池系统成本显著高于主流锂电储能方案,导致其在新型储能市场中的渗透率处于低位。2024年上半年累计装机规模仅占新型储能总规模的0.4%,我们该如何突破成本难关,让它真正走向大规模应用呢?一起去看看超长待机的液流储能

赵天寿院士:全钒液流电池,它有非常多的一些优势,它的容量损失非常小,副反应少,可靠性非常高,循环寿命长,但是它的广泛的应用的瓶颈是成本,如何来突破成本的瓶颈,全钒液流电池降低成本的关键在于提升电池的功率密度和电解液利用率。但是自从1984年全钒液流电池概念提出以来,很长时间其功率密度没有突破2000瓦每平方米,后来我就提出了热物理和电化学的耦合理论,这个理论能精确的描述电池内部的复杂的传输和反应的耦合这种行为。

后来我们又结合数据科学方法对电池展开高通量的设计和筛选,不断的迭代,我们团队成功突破了电池核心部件的设计方法和制备技术,那么我们团队研发的液流电池的功率密度已经达到了过去30年来最高值的3.75倍,而且它的循环寿命超过了15,000次,能够稳定的循环的充放电是公开报道的最高的一个记录。我们团队研发的电堆的功率密度达到了5000瓦每平方米,电解液的利用率也超过了80%,这也是全球最高的一个记录。那么系统成本可以降低35%以上。

我们团队研发的高性能的电堆正在内蒙古进行示范应用,验证它实际的运行效果。那么我们国家在液流电池方面,已经在它的关键材料的国产化做得非常好,打破了国外技术的壁垒,成本快速的下降,比如说电极原来是进口德国,质子膜进口美国,现在我们都可以自主来生产这些关键的材料。液流电池它不仅用在发电侧,也可以是电网侧,也可以在用户侧,甚至在楼宇的地下停车场,也可以用液流电池,它最大的特征是安全,风光电是波动的,电网的波动性很大,那么这个时候需要这种稳定的电源,比如说核电来调节它的功率,但是核电的设计是按照额定功率来设计的,你让它低负荷运行的时候就会带来一些问题,例如它的运行的效率会降低,综合运行的成本会升高,而且某种程度上会影响它的安全性

储能技术的发展为核电功率调节提供了一个新的选择。全钒液流电池它非常安全,它的容量可以做得很大,因为规模非常灵活,功率也可以大幅度提高。在核电的应用方面,我们必须保证储能技术是安全的,而且在功率方面是非常灵活的,容量方面非常灵活,全钒液流电池满足这样的一些要求,它不仅可以存储多余的电能,还可以作为应急备用电源,进一步保障核电的安全。所以全钒液流电池在核电的调峰是一个很好的选择。

旁白:2025年,政府工作报告明确将新型储能列为快速发展的新兴产业之一,并强调其作为国家能源战略转型的重要支撑作用。2025年一季度,各地加速推进新型储能项目的建设,装机规模快速增长。在新疆吉木萨尔100万千瓦光伏+100万千瓦时液流储能一体化项目正在积极推进,建成后可满足大规模长时储能需求。

《储能产业研究白皮书2025》显示,十四五期间我国新增新型储能年符合增长率超100%以上,2025年我国新增新型储能项目装机有望超过30吉瓦。

液流电池(Flow Battery)是一种可充电电池,它通过液体电解质的流动来存储电能。与传统的固态电池(如锂离子电池)不同,液流电池的能量存储组件(电解质)是分离的,通常储存在外部容器中,在充放电过程中通过电池单元循环。
液流电池是一种活性物质存在于液态电解质中的电池技术,电解液在电堆外部,在循环泵的推动下流经电堆,实现化学能与电能的转换。国际上液流电池主要有全钒液流电池、锌溴电池、铁铬电池、多硫化钠溴电池4种技术路线。
其中全钒液流电池目前产业链建设和技术成熟度相对较高。全钒液流电池系统由功率单元(电堆),能量单元(电解液和电解液储罐),电解液输送单元(管路、阀、泵、传感器等辅助部件)以及电池管理系统等组成。其中,电堆由离子交换膜、电极、双极板、电极框、密封等材料构成。液流电池生产线包括(双极板,膜裁切,碳毡裁切,电堆堆叠组装)等。欢迎申请加入微信群。
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作者 808, ab