全钒液流电池储能系统应用方案研究

孙佳 王栋 韩亚楠 张哲

摘要：随着新能源发电在电网总发电量中所占的比例越来越高，并网的问题更加突出。大容量储能技术的应用将有助于打破新能源发电接入和消纳的瓶颈问题，提高新能源发电并网效率。从安全性、环境友好性、容量可扩展性及寿命等角度考虑，全钒液流电池成为大规模储能的首选方案。

关键词：全钒液流电池；储能系统；新能源发电

引言

根据“可再生能源十三五规划”的目标，到2020年，光伏发电达到1.05亿千瓦（105GW），风电达到2.1亿千瓦（210GW），全部可再生能源发电装机6.8亿千瓦，发电量1.9万亿千瓦时，占全部发电量的27%。大规模的储能（包括储电、储热、储氢）建设已经被定义为解决可再生能源并网消纳的重要手段之一。储能技术支撑可再生能源利用水平、促进电力系统灵活性稳定性、推动用能智能化水平发展。对电网储能应用，尤其是风力发电储能应用来说，全钒电池和钠硫电池是两种主要的已经被市场认可的商用技术。但从安全性、环境友好性、容量可扩展性及寿命等角度考虑，全钒液流电池成为大规模储能的首选方案。

1 全钒液流电池特性分析

全钒液流电池负极和正极分别用V3+/V2+和V5+/V4+作为荷电介质，正、负极钒电解液间用质子交换膜隔开，以避免电池内部短路。正、负极电解液在充放电过程中分别流过正、负极电极表面发生电化学反应，可在5～60 ℃温度范围运行。电极通常使用石墨板并贴放碳毡，以增大电极反应面积。全钒氧化还原液流电池关键部件包括电解液，炭毡电极，离子交换膜，以及将各单电池分隔的双极板；……