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1、全钒液流电池支撑新能源大规模并网中国储能网讯：张华民有多重身份，既是大连融科储能公司总工程师，也是中科院大连化学物理所研究员。在张华民的带领下，由两家机构组成的联合研发团队针对“全钒液流电池储能技术及应用”开展了十余年的研发攻关。在2015年国家科学技术奖中，该成果荣获国家科学技术发明二等奖。这是一项怎样的技术发明又开创了一条什么样的自主创新与产业化应用之路本报记者在采访中得到了答案。全钒液流电池满足新能源并网技术要求风能、太阳能等可再生能源发电具有不连续、不稳定、不可控等特性，大规模并网会给电网安全稳定运行带来冲击，也造成了大量的弃风弃光问题。在当初选择液流电池开发时，张华民便笃定，可再生能
2、源将逐渐由辅助能源转为主导能源，而风能、太阳能等可再生能源普及应用的瓶颈技术就是储能。“大规模储能技术可以有效实现可再生能源发电的随机性、间歇性和波动性等问题，实现调幅调频、平滑功率输出、跟踪计划发电，从而提高电网对可再生能源发电的消纳能力，解决弃风弃光问题。”张华民说。国内从2000年开始液流电池技术的开发，在技术路线选择上，张华民认为，必须满足三个条件：安全性好、生命周期性价比高、生命周期的环境负荷低。“全钒液流电池储能技术因其具有储能规模大，适合于百千瓦到百兆瓦级的应用范围；充放电切换应答速度快；储能介质为水溶液，安全可靠；电池均匀性好，使用寿命可达15年以上，而钒电解液可以半永久性地反
3、复使用，寿命周期性价比高，环境友好等突出优势，是大规模储能的首选技术之一。”张华民回忆说。在敲定技术路线后，进入到研发阶段，张华民发现技术门槛还是非常高的。“全钒液流电池储能系统的开发要求多学科交叉，涉及到材料学、电化学、化学工程、自动控制等学科，而且技术在国际上都是处在同一位置，无既有经验可资借鉴。”在挑战面前，研发团队立足自主创新，十多年来坚持基础研究与应用开发并重，关键材料、核心部件研发及电池系统集成创新与示范应用的研究开发理念，取得了一系列重大技术突破。自主产权奠定产业化基石张华民告诉记者，研究团队始终坚持政产学研用紧密合作的创新研究开发机制，形成了包括液流电池关键材料设计制造、电堆及
4、电池储能系统设计集成、储能系统智能控制、工程应用及运行管理、液流电池新体系在内的完整自主知识产权体系。第一，突破了液流电池关键材料包括非氟离子传导膜、电解质溶液、液流电池双极板的设计与制备技术，原创性地研制成功液流电池用高选择性、高传导性、高稳定性非氟离子传导膜，高导电性、高活性碳素复合双极板材料及高稳定性电解质溶液。第二，突破了全钒液流电池电堆的设计集成技术，发明了大功率、高功率密度电堆结构设计方法和制造技术，设计集成出32千瓦大功率液流电池单体电堆，突破了单体电堆工程化制造技术。第三，突破了高功率、大容量、高集成度全钒液流电池储能系统设计方法及多体耦合控制技术。原创性地提出了模块化设计理念
5、，开发出不同规模等级、可独立运行的全钒液流电池单元系统模块。突破了多系统耦合控制技术，实现了多个液流电池单元系统模块高效、经济与稳定运行。发明了大规模储能系统控制管理策略，实施了迄今世界上最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池储能系统的商业化应用工程。此外，在技术开发过程中，张华民非常重视标准的制定，通过全钒液流电池的开发，研究团队主持起草了3项行业标准、5项国家标准和1项国际标准，领军能源行业国家及国际液流电池标准的制定，引导了全球液流电池技术的发展。产业应用已见成效在液流电池储能系统产业化应用上，张华民的夙愿已见成效。通过全钒液流电池储能系统的开发，实施了为海岛、边远地区可再生能源发电、
6、分布式供电及风电场平滑输出、计划发电等提供储能解决方案的近30余项商业化示范工程，积累了丰富的工程技术和运行管理经验。与此同时，依托自主知识产权的技术优势和经验积累，积极开展国际合作，开拓国际市场。产品已出口美国、欧洲、日本等多个国家和地区，自2003年至今，大连融科储能公司的全钒液流电池用电解液已出口300多兆瓦时，约占全球市场份额的75%；2014年，成功中标欧洲首套兆瓦以上级商业全钒液流电池储能项目，并已在德国分布式电网中获得应用。对进一步扩大产业化应用，张华民建议，储能也应该像其他产业一样，有产业政策的支持。“储能产业必将是战略性新兴产业，是一个万亿美元的战略性新兴产业，现在国家得赶快出台扶持政策。”