9月29日,由中國科學院大連化學物理研究所(以下簡稱“大連化物所”)李先鋒研究員團隊提供技術支撐的百兆瓦級大連液流電池儲能調峰電站進入並網調試最後階段,預計10月中旬正式投入使用。該電站是迄今為止全球功率最大、容量最大的液流電池儲能調峰電站。
電站可供20萬居民一天的用電需求,緩解大連電網調峰壓力
當前,我國能源結構中,化石能源占比約85%,減碳工作任重道遠。實現能源結構的低碳轉型、增加清潔可再生能源使用比例是實現“雙碳”目標的有力手段。
可再生能源發電具有間歇性和波動性,其大規模接入電網後,要求電力系統必須具備一定的應變和響應能力,才能保證可再生能源供電的可靠性。而儲能技術就能夠有效解決電力系統的運行安全、電力電量平衡、可再生能源消納等方面的問題,是可再生能源充分開發利用的必要技術支撐。
百兆瓦級大連液流電池儲能調峰電站航拍圖。大連化物所供圖
大連液流電池儲能調峰電站是國傢能源局於2016年4月批準建設的首個國傢級大型化學儲能示范項目,總建設規模為200兆瓦(MW)/800兆瓦時(MWh)。本次即將投用的是該電站的一期工程,規模為100兆瓦(MW)/400兆瓦時(MWh),即電站的額定功率為10萬度電/小時,最多可存放40萬度電。按照中國居民日常生活每日人均用電2度左右計算,電站可供20萬居民一天的用電需求,有效緩解大連乃至遼寧電網的調峰壓力,提高大連南部地區供電可靠性。
該電站相當於城市的“電力銀行”,在整個電力系統中起到“削峰填谷”的作用:在電網用電低谷時,利用風能、太陽能等可再生能源發電給電池充電,將電能轉化為化學能儲存於電池中;在電網用電高峰時,將儲存於電池中的化學能轉化為電能,進行放電。
此外,它也能配合常規火電、核電等能源,為電力系統運行提供調峰調頻等輔助服務,提高電力系統的靈活性。大連液流電池儲能調峰電站將提升可再生能源並網率、平衡電網穩定性並提高電網可靠性,對加快推進我國大規模儲能在電力調峰及可再生能源並網中的應用具有重要意義。
全釩液流電池儲能技術安全性高、對環境友好
大連液流電池儲能調峰電站基於大連化物所研發的全釩液流電池儲能技術。該項技術安全性高、可靠性好、輸出功率和儲能容量規模大、壽命長、性價比高、電解液可循環利用、對環境友好,在大規模儲能領域具有很好的應用前景。
全釩液流電池活性物質為金屬釩的水溶液,在常溫常壓下運行,不會發生燃耗和爆炸。經過長時間運行,即使離子傳導膜發生破裂,正負極活性物質發生互混,也不會發生爆炸和燃燒。系統運行過程中,電解液在電堆和電解液儲罐之間循環流動,電堆產生的熱量可以有效排出,因而熱管理簡單。在循環壽命上,全釩液流儲能電池的充放電循環壽命可達1萬次以上。
據悉,電站的儲能車間分為兩層,一層為電解液儲罐區,二層為電池集裝箱區。屋面為儲能逆變器及升壓變壓器區,車間西側為半戶外式220kV變電站。
儲罐中儲存著不同價態的釩離子溶液。充電時,儲能電站將電網中的電能轉為化學能,儲存於電站的電解液中;放電時,一層的正負極電解液通過循環泵進入二層電池集裝箱中,不同價態的釩離子在電極表面發生氧化還原反應,將電解液中的化學能轉為直流電能,然後通往車間屋頂,經過逆變器和35kV變壓器轉換為35kV交流電,最終通過220kV變壓器,升壓為220kV交流電並入電網。
電站由大連融科儲能技術發展有限公司設計制造,據該公司總經理王曉麗介紹,中國是全球最大的釩儲量和產量國傢,中國具有發展釩電池產業的資源優勢。另外,釩電池的釩電解液是獨立於釩電池之外存在的。釩電池20年充電周期期滿後,電池部分老化衰減,但釩電解液仍然可以循環使用,在資源上不會發生損失和消耗,因此其價格也會根據供需保持在合理區間。