什么是液流電池？類型及應用領域介紹

1.什么是液流電池

液流電池是一種規模大且高效的電化學儲能技術，指電池正負極活性物質主要存在于電解液中,分別裝在兩個儲液罐中,通過送液泵送回電池,電池的正負極電解液有離子交換膜隔開的電池裝置。自鐵鉻液流電池開始，液流電池技術在近半個世紀取得了長足的進步，形成了一系列技術路線和示范性產品。不過由于各種技術制約因素和外部環境影響，只有少數液流電池技術進入了工程化、商業化應用階段。

2.液流電池的類型及其應用

(1)鐵鉻液流電池：鐵鉻液流電池是最早被提出的液流電池技術，初期由美國能源部支持，由美國國家航空航天局(NASA)科學家進行研究。目前，相關文獻提出鐵鉻液流電池的循環壽命可達10000次以上，能量效率可達70%~75%。

我國國家電力投資集團公司(國家電投)在鐵鉻液流電池的研發和應用上進行了大量工作。2019年11月，由國家電投集團科學技術研究院有限公司(國家電投中央研究院)研發的首個31.25kW鐵鉻液流電池電堆(“容和一號”)成功下線。國家電投中央研究院后聯合上海發電設備成套設計研究院有限責任公司(上海成套院)開展國內首個百千瓦級鐵鉻液流電池儲能示范項目的建設工作，2020年12月，建成了250MW/1.5MW·h液流電池光儲示范項目(沽源戰石溝光伏電站))。

(2)全釩液流電池：全釩液流電池是目前商業化程度最高和技術成熟度最強的液流電池技術。1978年，意大利Pellegri等人第1次在專利中提及全釩液流電池。

2018年以前，由于液流電池較為高昂的造價，以及對于儲能技術并不旺盛的需求，全釩液流電池儲能電站的規模以百kW至MW級為主，最大規模的電站是住友電工為北海道電力公司提供的15MW/60MW·h儲能電站。近年來，隨著國內外對儲能市場開發的重視以及釩價格的下降，一大批全釩液流電池示范項目在世界范圍內建成。

(3)鋅溴液流電池：鋅溴液流電池最早由美國?？松梨诠?ExxonMobilCorporation)發明。目前，鋅溴液流電池是除全釩液流電池以外商業化較為成功的液流電池技術。

國內方面，技術和產品開發上主要以北京百能匯通科技有限責任公司(百能匯通)、安徽美能儲能系統有限公司、陜西華銀、特變電工股份有限公司等公司為主。大型新能源基地為鋅溴液流電池在發電側提供了很好的應用舞臺。百能匯通在黃河水電百MW光伏發電實證基地20MW儲能項目中提供了1MW·h鋅溴液流電池系統;為華能拓日格爾木光伏電站設計了一個復合型儲能系統，包含采用1MW/4MW·h的鋅溴液流電池。

(4)鋅鎳單液流電池：鋅鎳單液流電池于2007年由防化研究所的程杰研究員、楊裕生院士開發。其同時結合鋅鎳二次電池與液流電池的優勢。

在產業化方面，國內主要有超威集團、張家港智電芳華公司和大連化物所，國外的美國紐約城市大學和英國埃塞克斯大學分別在2009年和2016年進行了該技術的開發。在應用方面，鋅鎳液流電池目前仍處于商業示范階段，我國張北國家風光儲能示范區搭建了存儲容量為50kW·h的單液流鋅鎳電池儲能系統。

(5)鋅鐵液流電池：在美國，鋅鐵液流電池的商業化應用開始較早，且在源網荷端均有應用案例，美國VIZn公司為其中的代表性公司。

在國內，重慶信合啟越科技有限公司同長沙理工大學研發團隊進行了鋅鐵液流電池的產業化工作，并設計出了相應樣機，推進了相關器件的國產化工作[28]，2021年10月，其同國家電投集團中央研究院簽訂了協議，共同開發鋅鐵液流電池。另一方面，大連化物所同金尚新能源科技集團股份有限公司合作進行自主研發的10kW級堿性鋅鐵液流電池儲能示范系統，于2020年在金尚新能源科技股份有限公司廠區內投入運行。

(6)全鐵液流電池：全鐵液流電池由Hruska和Savinell在1981年進行了描述。與釩相比，鐵具有更高的實用性和更低的成本。

2021年4月底，ESS公司簽訂合同在智利部署300kW/2MW·h的全鐵液流電池儲能系統;2021年下半年簽訂合同在西班牙為風光發電提供8.5MW·h的儲能系統。

(7)鋅空氣液流電池：北京化工大學的潘軍青教授在2009年提出了一種鋅空氣液流電池。

目前，對于鋅空氣液流電池的研發，加拿大ZINC8公司和美國EOS公司具有代表性。2020年，加拿大ZINC8公司計劃在紐約市布魯克林區部署一個100kW/1.5MW·h鋅空氣電池儲能系統。

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