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釩電池你知多少?

鉅大LARGE  |  點擊量:2413次  |  2018年05月26日  

  一、釩電池工作原理

  釩電池(VRB)是一種新型清潔能源存儲裝置,經(jīng)過美國、日本、澳大利亞等國家的應(yīng)用驗證,與目前市場中的鉛酸蓄電池、鎳氫電池相比,具有大功率、長壽命、支持頻繁大電流充放電、綠色無污染等明顯技術(shù)優(yōu)勢,主要應(yīng)用于再生能源并網(wǎng)發(fā)電、城市電網(wǎng)儲能、遠程供電、UPS系統(tǒng)、海島應(yīng)用等領(lǐng)域。

  公開資料顯示,釩電池一次性充電后,續(xù)航能力可達1000公里,充電時間只需3分鐘—5分鐘,成本造價是目前24V鋰電池的40%,從續(xù)航、充電時間與成本上均被譽為“完美電池”。

  與其它蓄能系統(tǒng)相比,全釩氧化還原液流電池的應(yīng)用優(yōu)點是:

  1、電堆作為發(fā)生反應(yīng)的場所與存放電解液的儲罐分開,從根本上克服了傳統(tǒng)電池的自放電現(xiàn)象。功率只取決于電堆大小,容量只取決于電解液儲量和濃度,設(shè)計非常靈活;當(dāng)功率一定時,要增加儲能容量,只需要增大電解液儲罐容積或提高電解液體積或濃度即可,而不需改變電堆大小;可通過更換或添加充電狀態(tài)的電解液實現(xiàn)“瞬間充電”的目的。可用于建造千瓦級到百兆瓦級儲能電站,適應(yīng)性很強。

  2、充、放電性能好,可以進行大功率的充電和放電,也可以允許浮充和深度放電。對鉛酸蓄電池來說,放電電流越大,電池的壽命越短;放電深度越深,電池的壽命也越短。而釩電池放電深度即使達到100%,也不會對電池造成影響。而且釩電池不易發(fā)生短路,這就避免了因短路而引起的爆炸等安全問題。

  釩電池的基本工作原理示意圖

  3、可充放電次數(shù)極大,理論上壽命是無數(shù)次。充放電時間比為1:1,而鉛酸電池是4:1。而且釩電池充、放切換響應(yīng)速度快,小于20毫秒,非常有利于均衡供電。

  4、能量效率高,直流對直流能量效率可以達到80%以上,而鉛酸電池只有60%左右。釩電池組中的各個單位電池狀態(tài)基本一致,維護簡單方便。

  5、選址自由度大,占地少,系統(tǒng)可全自動封閉運行,不會產(chǎn)生酸霧,沒有酸腐蝕。電解液可反復(fù)利用,無排放,維護簡單,操作成本低。是一種綠色環(huán)保儲能技術(shù)。因此對于可再生能源發(fā)電,釩電池是鉛酸電池理想的替代品。

  二、釩電池能否引領(lǐng)新能源革命

  釩電池(VRB,VanadiumRedoxFlowBattery)是當(dāng)今世界上規(guī)模最大、技術(shù)最先進、最接近產(chǎn)業(yè)化的高效可逆燃料電池,具有功率大、容量大、效率高、成本低、壽命長、綠色環(huán)保等一系列獨特優(yōu)點,在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰、分布電站、特種蓄電、交通市政、通訊基站、UPS電源等廣闊領(lǐng)域有著極其良好的應(yīng)用前景,在日本、加拿大、美國、澳大利亞、西歐等國家和地區(qū)已開始取代容量小、壽命短、污染大的鉛酸電池。

  風(fēng)力發(fā)電

  目前風(fēng)力發(fā)電機需要配備功率大約相當(dāng)于其功率1%的鉛酸電池用于緊急情況時風(fēng)機保護收風(fēng)葉用,另外每一臺風(fēng)機還需要配備功率大約相當(dāng)于其功率4%的后備蓄電池。由于電網(wǎng)已成為風(fēng)電發(fā)展的瓶頸,隨著風(fēng)電的爆炸式發(fā)展,風(fēng)電與電網(wǎng)的矛盾將越來越突出,為了減少對電網(wǎng)的沖擊,大幅度提高風(fēng)電場電力的使用率同時賺取巨額的電網(wǎng)峰谷差價,風(fēng)電場將需要配備功率相當(dāng)于其功率10~50%的動態(tài)儲能蓄電池。對于風(fēng)機離網(wǎng)發(fā)電,則需要更大比例的動態(tài)儲能蓄電池。

  由于風(fēng)機現(xiàn)在使用的鉛酸電池存在容量小、壽命短、穩(wěn)定性差、維護費時費力、污染大等嚴(yán)重缺陷,風(fēng)機制造廠家一直在尋找更好的可以替代鉛酸電池的產(chǎn)品,相信擁有眾多杰出優(yōu)點的釩電池完全可以取代現(xiàn)有的鉛酸電池,進而構(gòu)建風(fēng)電場的動態(tài)能源儲存系統(tǒng),大幅度提高風(fēng)電場的效率和效益,推動風(fēng)電產(chǎn)業(yè)更好更快地發(fā)展。

  光伏發(fā)電

  據(jù)權(quán)威機構(gòu)統(tǒng)計,近幾年全球光伏組件的年均增長率高達30%,光伏產(chǎn)業(yè)成為全球發(fā)展最快的新興行業(yè)之一。特別是2008年,全球光伏發(fā)電裝機總量達到3吉瓦。

  顧名思義,光伏發(fā)電需要太陽光,一旦到了晚上和陰雨天就發(fā)不了電,因而需要蓄電池為其儲存電力,由于鉛酸電池功率、容量、壽命均非常有限,相信集眾多杰出優(yōu)點于一身的釩電池將作為光伏發(fā)電儲能電池的首選。

  電網(wǎng)調(diào)峰

  電網(wǎng)調(diào)峰的主要手段一直是抽水蓄能電站。近二三十年來,世界發(fā)達國家抽水蓄能電站發(fā)展越來越快。世界上抽水蓄能電站發(fā)展最快、裝機容量最多的是日本,其次是美國、意大利、德國、法國、西班牙等,日本和美國抽水蓄能電站裝機容量均已超過2000萬千瓦。

  由于抽水蓄能電站需建上、下兩個水庫,受地理條件限制較大,在平原地區(qū)不容易建設(shè),而且占地面積大,維護成本高。釩電池蓄能電站不受地理條件限制,選址自由,占地少,維護成本低。可以預(yù)期,隨著釩電池技術(shù)的發(fā)展,釩電池蓄能電站將逐步取代抽水蓄能電站,在電網(wǎng)調(diào)峰中發(fā)揮重要的作用。

  交通市政

  隨著世界城市化進程的不斷加快和汽車保有量的持續(xù)增加,汽車尾氣污染已經(jīng)成為城市空氣污染的頭號污染源。大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保的電動汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車,已成為了人們的共識。隨著釩電池技術(shù)的快速發(fā)展,可以預(yù)期,擁有眾多杰出優(yōu)點的釩電池將在電動汽車(特別是城市公交客車)、電動機車、電動自行車、電動船舶、交通信號、風(fēng)光互補路燈等廣闊領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

  通訊基站

  通信基站和通信機房需要蓄電池作為后備電源,且時間通常不能少于10小時。對通訊運營商來講,安全穩(wěn)定可靠性和使用壽命是最重要的,在這一領(lǐng)域,釩電池有著鉛酸電池?zé)o法比擬的先天優(yōu)勢。

  UPS電源

  賽迪顧問研究顯示,2007年UPS市場出現(xiàn)了持續(xù)增長的態(tài)勢,主要原因是中國經(jīng)濟的持續(xù)高速發(fā)展帶來的UPS用戶需求分散化,使得更多的行業(yè)和更多的企業(yè)對UPS產(chǎn)生了持續(xù)的需求。未來幾年,UPS產(chǎn)品發(fā)展的方向是更高的可用性、安全性以及功能的集成化、智能化和人性化。

  目前中國的UPS市場強烈需求功率大、安全、穩(wěn)定可靠的蓄電池,釩電池在這一領(lǐng)域,相對于鉛酸電池?zé)o論在功率、安全穩(wěn)定性、還是使用壽命上都有著絕對優(yōu)勢。

  分布電站

  當(dāng)今社會對能源與電力供應(yīng)的質(zhì)量、效率、環(huán)保以及安全可靠性要求越來越高,大電網(wǎng)由于自身的缺陷已經(jīng)不能滿足這種要求。隨著分布電站的崛起,大型中心電站將逐步走向衰落。相信釩電池將首先在醫(yī)院、指揮控制中心、數(shù)據(jù)處理和通訊中心、商業(yè)大樓、娛樂中心、政府要害部門、制藥和化學(xué)材料工業(yè)、精密制造工業(yè)的分布電站中發(fā)揮重要作用。

  特種蓄電

  釩電池還可以在特種基地、指揮中心等特種部門的特種蓄電中發(fā)揮重要作用。

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