給城市電網裝上超級“充電寶”

當我們的手機電量不足時，隨身攜帶的充電寶可以幫助消除“電量焦慮”。如果一座城市因特殊情況停電了，有可以用於城市電網的超級“充電寶”嗎？由位於大連市高新區的大連融科儲能技術發展有限公司（以下簡稱“融科儲能”）研發的釩液流電池所組成的大型儲能電站，就可以完成這一使命。

融科儲能是一家由大連融科儲能集團股份有限公司（以下簡稱“融科集團”）和中國科學院大連化物所合資成立的企業，主要從事釩液流電池儲能技術研發與儲能裝備銷售。面向可再生能源併網、電網穩定運行和高耗能企業綠色轉型三大目標市場領域，公司累計項目規模超過380萬千瓦時（含在建）。

產研協同

今年年初，大連融科新型儲能技術創新及產業孵化平臺開始建設。該平臺將打造“技術研發—工程實證—產業孵化”全鏈條創新生態體系，引領新型儲能向高端化、多元化、綠色化高質量發展。

“平臺依託中國科學院大連化物所與融科儲能多年來在儲能技術研發方面的積累，聚焦液流電池等儲能前沿領域，搭建起一座連通原始創新與產業化應用的橋樑。化物所將充分發揮自身在儲能領域的技術優勢，爲平臺提供全方位、多層次、全週期的技術支撐。”中國科學院大連化物所副所長李先鋒說。

融科儲能與化物所的產學研協作發展由來已久。2005年，化物所成功研製出當時國內規模最大的10千瓦全釩液流電池儲能系統，邁出了全釩液流電池儲能技術應用的第一步。那時，從事高純釩化學品生產的大連博融新材料有限公司（融科集團前身）看到了儲能產業未來廣闊的發展前景，開始與化物所合作。2008年，融科儲能成立。2016年，融科儲能建成規模大、現代化程度高的釩液流電池核心材料及儲能裝備研發和產業化製造基地。

如今，隨着新能源產業不斷髮展，我國電力系統迎來更多挑戰，構建新型電力系統已成爲必然要求。新型儲能從安全高效、低碳清潔、柔性靈活、智慧融合等多個方面支撐新型電力系統建設，成爲新型電力系統高質量發展的重要抓手。

“釩液流電池是通過釩離子的價態變化實現化學能與電能轉換，進而實現電能存儲與釋放的新型儲能技術。與其他儲能技術相比有諸多特色優勢。比如，安全性高，無起火、爆炸風險；壽命較長，日曆壽命25年以上。同時，釩在電池裡不會消耗，可實現無限循環使用，電池材料回收、處理較爲簡單，生命週期內環境負荷低。”融科儲能總經理王曉麗告訴記者，釩電池的技術特性決定了其適用於“大型新能源基地+儲能+特高壓”、規模化集中儲能等場景，可作爲解決大規模新能源消納和保障電網安全穩定運行的基礎設施進行配建。

“要想推動釩液流電池儲能技術創新和高質量發展，光靠企業或者光靠高校科研院所都不行，必須強強聯合，實現‘1+1>2’的效果。”王曉麗說，化物所有較強的基礎科研實力，側重上游的高性能、低成本關鍵材料核心技術研發；融科儲能則更側重下游的釩液流電池材料、電堆的批量化產業化以及大規模儲能系統的設計和集成，並可爲廣大客戶提供定製化的儲能解決方案。

持續創新

走進融科儲能展示車間，紫、綠、藍、黃等顏色的釩電解液引人注目。“以前釩主要應用於鋼鐵合金領域，以提高鋼的防腐性和韌性。而我們應用的釩則主要來自鋼鐵冶煉後產生的鋼渣。”融科儲能總工程師劉宗浩說，生產釩電解液的原料來自釩鈦磁鐵礦，在鍊鋼過程中，釩會富集到鋼渣中，再經過處理，最終變成釩的初級產品。從釩的初級產品到系統控制集成，融科儲能一步步持續創新，不斷取得新突破。

隨着“雙碳”目標的持續推進，釩液流電池儲能迎來了巨大的發展機遇。王曉麗坦言：“我國正加快推進經濟社會綠色低碳轉型，持續不斷的研發創新讓我們有了在市場上廣泛應用的底氣。”

釩液流電池儲能的快速發展，離不開釩電解液等關鍵材料以及電堆、系統集成與控制集成的持續創新。“公司通過研發創新，提升產品性價比，滿足市場需求。”王曉麗介紹，公司研發團隊持續進行配方開發，增大能量密度，提高釩的利用率，擴大釩電解液的溫度窗口，用更寬的窗口降低輔助能耗。在生產環節，公司推進流程優化，減少中間環節，降低釩電解液的生產成本，增加規模效應。在電堆創新方面，公司進行結構設計升級，提高電堆的功率密度。

從釩材料到電解液、電堆研發和製造，再到整個系統的集成，融科儲能持續推進產業鏈創新。劉宗浩告訴記者，材料、電堆都是“部件”，而系統集成與控制集成更爲關鍵。公司正不斷提高系統集成率，並積極建設全自動化車間，提升智能化水平。

推廣應用

5月28日，在新疆昌吉州吉木薩爾縣，吉木薩爾20萬千瓦/100萬千瓦時釩液流新型儲能項目併網發電。該項目使用的儲能裝備就是由融科儲能供應的。

“這些儲能裝備具有調峰調頻的作用，是保證電網安全穩定運行的關鍵因素。”劉宗浩說，電力供應有明顯的峰谷期，用電低谷時雖用電量下降，但發電廠並不會停工，會造成部分電力浪費。這時儲能調峰電站就會收集餘電，將電能轉化爲化學能儲存起來；在用電高峰時，將之前儲存於電池中的化學能轉化爲電能進行放電釋放出來，保證電網的安全穩定運行。

“在特殊情況下，我們的釩液流電池儲能裝備可以爲大連市一級負荷提供緊急供電。”王曉麗告訴記者。另外，在一些地方的城中村改造項目過程中，隨着用電負荷增加，如果原有的電力配套不能滿足需求，釩液流電池也可以有效延緩擴容問題。

如果只是城市用電系統的線路斷了，而發電廠沒問題，全釩液流電池儲能裝備可以變爲“充電寶”；但如果發電廠停機，沒有發電源，就要輪到“黑啓動電源”發揮作用。

黑啓動，是一個電力學術語，是指整個系統因故障停運後，系統幾乎全部停電，處於全“黑”狀態，不依賴別的網絡幫助，通過系統中具有自啓動能力的發電機組啓動，帶動無自啓動能力的發電機組，逐漸擴大系統恢復範圍，最終實現整個系統的恢復。“一旦整個電網失電，由釩液流電池所組成的大型儲能電站可以立刻成爲電網發電機‘黑啓動電源’，它會啓動鄰近的電廠來恢復整個電網的正常運行。”王曉麗說。

“新型儲能產業將延續快速發展態勢，在未來的電力系統中扮演不可或缺的重要角色。”融科集團董事長劉延輝說，“我國的釩儲量和產量均居世界首位，爲釩液流電池儲能行業發展提供了資源優勢。同時，經過融科儲能及產業鏈合作伙伴的共同努力，目前已經實現技術端和產業端的完全自主可控。未來，釩液流電池儲能將成爲新型電力系統關鍵基礎裝備，我們對此很有信心。”（經濟日報記者 溫濟聰）