全钒液流电池储能系统在风电领域的应用研究
钒电池储能系统的发展现状及其应用前景
正极： Ｖ０２＋＋２ Ｈ＋＋ｅ＝ＶＯ”＋Ｈ２０
Ｖ ｏ＝０．９９９ Ｖ（ｖｓ．ＮＨＥ）
（１）
负极：Ｖ ２＋一ｅ＝Ｖ”Ｖ ｏ＝一０．２５５ Ｖ（ｖｓ．ＮＨＥ）
（２）（２】
式中：ｖｏ为氧化还原电对相对于标准氢电极的标准电势。从
１９９８年，ＵＮＳＷ与Ｐｉｎｎａｃｌｅ矿业公司合作，并将专利权 转授予该公司。表１为ＵＮＳＷ主持的钒电池项目。
之后，ＵＮＳＷ仍然继续钒电池的基础研究并申请了胶体
表１ ＵＮＳＷ主持的钒电池项目 Ｔａｂ．１ ＶＥＢ ｐｒｏｊｅｃｔｓ ｅｓｔａｂｌｉｓｈｅｄ ｂｙ ＵＮＳＷ
合作方 泰国石膏制品公司（Ｔｈａｉ ＧｙｐｓｕｍＰｒｏｄｕｃｔＣｏ．，ｌａｄ）
１９８９年，住友电］Ｚ（ＳＥＩ）的电站调峰用６０ ｋｗ级钒电池建 成。运行５年，循环周期达１ ８１９次。
１９９１年，研究钒电池溶液与碳电极之间的反应，电极材料 有ＧＲＣ（ｇｒａｐｈｉｔｅ ｒｅｉｎｆｏｒｃｅｍｅｎｔ ｃａｒｂｏｎ）和两种碳纤维（ＧＦ．２０ ａｎｄ ＢＷ．３０９），研究证明ＢＷ．３０９最佳，并有多份关于钒电池 结构和溶液制备的专利问世［１９】。
１９９３年，三菱化工（Ｍｉｔｓｕｂｉｓｈｉ Ｃｈｅｍｉｃａｌ Ｃｏｒｐ）从ＵＮＳＷ 获得许可，１９９４年，开发光伏系统用钒电池储能系统。５０ ｋＷ× ５０ ｈ的（单个电堆为２ ｋＷ、１０ ｋＷｈ）钒电池系统建成，电流密 度为１００ ｍＡ／ｃｒｎ２时可以１．２ ｋＷ／ｃｎａ２的功率密度输出［２０ｌ。
１９９７年，横滨大学开展钒电池隔膜商业化的研究。离子 交换膜采用交联技术得到好的性能。钒电池电流效率达 ９３．５‰电压效率达８７．７％，总效率达８２％１２”。
全钒液流电池应用场景
全钒液流电池应用场景《全钒液流电池在能源储存领域的应用场景》随着可再生能源的快速发展和能源储存技术的突破，全钒液流电池作为一种高效、可持续的能源储存解决方案，逐渐在各个领域展示出广阔的应用前景。
具有高能量密度、长寿命、可充电、可重复利用等特点的全钒液流电池被广泛应用于以下场景。
一、太阳能发电场景：太阳能是一种可再生能源，但其不稳定性使得导致在夜晚或阴天时无法满足用户用电需求。
在这种情况下，全钒液流电池可以通过将多余的太阳能转化为化学能进行储存，待需要时再将其转化为电能供应给用户。
这不仅提高了太阳能的利用率，还解决了电力波动的问题。
二、风力发电场景：风能是另一种常见的可再生能源，但其波动性同样导致了能源供应的不稳定。
全钒液流电池可以通过储存风力发电的多余电能，当风力不足时释放出来，以补充不足的电力。
这在解决风力发电系统的存储问题上具有巨大的优势。
三、电网峰谷平衡场景：在传统电网中，用电需求在不同时间段存在着峰谷差异。
全钒液流电池可以在低谷期间进行充电，然后在用电高峰时段释放储存的电能，以平衡负荷，减轻电网负担。
这有助于提高电网的稳定性和电力供应的可靠性。
四、无网电力场景：在某些偏远地区或无电网覆盖的地方，全钒液流电池可以作为独立的能源储存系统，为居民提供稳定的电力供应。
这对于改善当地居民的生活条件和促进社会经济发展至关重要。
五、电动汽车场景：随着电动汽车兴起，全钒液流电池也成为了电动汽车的理想能源储存解决方案之一。
全钒液流电池具有高能量密度和快速充电性能，可以有效提升电动汽车的续航里程和充电速度，进一步推动电动汽车的普及化发展。
综上所述，全钒液流电池在能源储存领域具有广泛的应用场景，可以为可再生能源的稳定利用和能源供应的平衡提供有效的解决方案。
随着技术的不断进步和成本的降低，相信全钒液流电池将在未来迎来更加广泛的应用。
风场配套用全球最大全钒液流电池储能系统
风场配套用全球最大全钒液流电池储能系统刘宗浩;张华民;高素军;马相坤;刘玉峰【期刊名称】《储能科学与技术》【年(卷),期】2014(003)001【摘要】风力发电具有明显的随机性、间歇性、不可控性和反调峰特性,风力发电的大规模并网给电网调峰和稳定、安全运行带来了巨大压力,造成弃风限电现象愈加严重,严重影响了风力资源的有效利用和经济效益.全钒液流电池储能电站在能量管理系统的调度下,对风力发电输出功率进行平滑,配合风电场功率预报系统,提高风电场跟踪计划发电能力,改善了风电场并网电能质量,降低了对电网的冲击与影响,同时也提高了风电场输出功率可控性,有利于提高电网对风电的接纳能力.国电龙源卧牛石风电场配套的5 MW/10 MW·h全钒液流电池储能系统为目前世界上最大规模的全钒液流电池储能系统.本文介绍了该全钒液流电池技术特点和储能系统的设计、成组方案及功能,并对储能技术在可再生能源发展中的作用进行了展望.【总页数】7页(P71-77)【作者】刘宗浩;张华民;高素军;马相坤;刘玉峰【作者单位】大连融科储能技术发展有限公司,辽宁大连116025;大连融科储能技术发展有限公司,辽宁大连116025;中国科学院大连化学物理研究所,辽宁大连116023;大连融科储能技术发展有限公司,辽宁大连116025;大连融科储能技术发展有限公司,辽宁大连116025;大连融科储能技术发展有限公司,辽宁大连116025【正文语种】中文【中图分类】TK02【相关文献】1.基于ASCAT微波散射计风场与NCEP再分析风场的全球海洋表面混合风场 [J], 刘宇昕;张毅;王兆徽;叶小敏2.建全球最大锂电池储能系统 [J], ;3.面向电网需求的钒液流电池储能系统多时间尺度模型 [J], 黄际元;戴文莉;李欣然;杨俊;黎淑娟4.面向电网需求的钒液流电池储能系统多时间尺度模型 [J], 黄际元;戴文莉;李欣然;杨俊;黎淑娟;5.特斯拉推出全球最大电池储能系统 [J],因版权原因，仅展示原文概要，查看原文内容请购买。
钒电池简介
全钒液流储能电池全钒液流电池（vanadium redox batty,简称VRB）是一种新型清洁能源存储装置，其研究始于20世纪80年代的澳大利亚新南威尔士大学。
在美国、日本、澳大利亚等国家有应用验证，鉴于钒电池具有功率大、寿命长、可靠性高、操作和维修费用少、支持频繁大电流充放电等明显技术优势。
被认为是太阳能、风能发电装置配套储能设备、电动汽车供电、应急电源系统、电站储能调峰、再生能源并网发电、城市电网储能、远程供电、UPS系统等领域的优先选择。
一、工作原理全钒液流电池是一种新型储能和高效转化装置，将不同价态的钒离子溶液分别作为正极和负极的活性物质，分别储存在各自的电解液储罐中，通过外接泵把电解液泵入电池堆体内，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用离子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，使储存在溶液中的化学能转换成电能。
这个可逆的反应过程使钒电池可顺利完成充电、放电和再充电。
钒电池的工作原理请见下图。
二、钒电池技术钒电池技术中主要包括：电堆技术、电解液技术、系统集成技术1).电堆技术(1).膜膜可以说是钒电池核心中的核心，它基本决定了钒电池的寿命、效率。
钒电池使用的膜，并不限制一定使用某种膜，关键是使用的膜一是耐腐蚀，就是寿命；二是离子交换能力要足够好，就是电池效率；三是一致性要好。
(2).电极材料目前钒电池的电极材料主要有石墨毡和碳毡两类。
石墨毡烧制温度高、石墨化程度高；碳毡烧制温度低一些、石墨化程度相对低。
两者导电性能不同，价格不同。
具体使用何种电极材料取决于钒电池电堆的设计。
好的电极材料可提高钒电池的电流密度，而且对双极板的抗腐蚀有一定的保护作用。
这里的技术含量不算高，但各家需根据自己的钒电池堆的设计寻找和测试不同厂家的产品，需要一定的时间。
(3).双极板双极板材料的要求很综合：耐腐蚀、面积、韧性、强度、导电性、价格。
钒液流电池应用电力系统的若干特性实验分析
Ｏ 简 介
随着风 力发 电 、 阳能 发 电等 新 能 源 的迅 速 太
个不 同 的反 应所 形 成 的 电极 反应 对 运 行 ， 离 子 钒
具有 ＋２ ＋３ ， ，＋４ ＋５四 个 价 态 且 都 可 稳 定 存 ， 在 ， 几种 钒离 子在 钒 电池 中都 有 涉及 。放 电反 这
应 过程 如公 式 （ ） １ 所示 ：
系统 的 优 缺 点 及 相 关 特 性 。 关键词 ： 流电池； 液 规模 储 能 ； 路 特 性 短 中图 分 类 号 ： Ｍ９ ２ ９ Ｔ １． 文 献 标 识 码 ： Ａ 文章 编 号 ：０ ３ ９ ７ （ ０ １ １ —０ １ ４ １０ —１１ ２ １ ）２００ ． ０
Ｔｅ ｔａ ｄ Ａｎ ｌ ｓｓｏ ａ ａ ｔ ｒｓｉｓ ｏ ｎ ｄ ｕ Ｒｅ ｏ ｌ ｗ ｓ ｎ ａ ｙ ｉ ｎ Ｃｈ ｒ ｃ ｅ ｉｔｃ ｆＶａ ａ ｉ ｍ ｄ ｘ Ｆ ｏ
负极： 三 俨 一 ＋ ＋ 。
充 电过 程是 放 电过程 的逆反 应 。
（） １
电堆 由相 同 的 电池 单元 串联 而成 。见 图 １ 、
全 钒液 流 电池 具 有循 环 寿 命 长 ， 量 大 的特 容
点 ， 常适用 于 电力 系统 的规模 储 能 、 急 电源 、 非 应
Ｎ ．２ ２ １ ｏ １ ０ １
华 北 电力 技 术
Ｎ Ｒ Ｈ Ｃ Ｉ Ａ Ｅ Ｅ Ｔ Ｉ Ｏ Ｒ Ｏ Ｔ Ｈ Ｎ Ｌ Ｃ ＲＣ Ｐ ＷＥ
9_已阅_全钒液流电池储能进展与应用
中国储能网讯：作为解决可再生能源大规模接入、传统电力系统削峰填谷、分布式区域能源系统负荷平衡的关键支撑技术，大容量储能技术已成为世界未来能源技术创新的制高点。
由于产业链长、产业规模大，储能产业已成为战略性新兴产业，得到了工业发达国家产业界的重点关注。
2016年4月1日国家能源局颁布的《2016年能源工作指导意见》中明确提出“加快全钒液流电池”等领域技术定型。
这些无疑为全钒液流电池储能技术的研究开发和商业化应用的提供了重大机遇。
技术特点对于大规模储能技术而言，由于系统功率和容量大，有其自身的技术要求，主要包括以下三个方面：安全性好;生命周期的性价比高(生命周期的经济性好);生命周期的环境负荷小(生命周期的环境友好)。
全钒液流电池储能技术能很好地满足上述要求。
对规模储能技术而言，由于系统功率和容量大，发生安全事故造成的危害和损失大，因此规模储能技术的首要要求是安全可靠性。
全钒液流电池是通过钒离子的价态变化，实现化学能到电能的往复转换，从而实现电能存储与释放的一种储能技术。
与其他储能技术相比，全钒液流电池储能技术具有以下优点：安全性好：全钒液流电池的储能活性物质为钒离子的水溶液，常温常压运行，不会发生燃烧。
经过长时间运行，即使离子传导膜发生破裂，正负极活性物质发生互混，也不会发生爆炸和燃烧。
系统运行过程中，电解液在电堆和电解液储罐之间循环流动，电堆产生的热量可以有效排出，热管理简单。
全钒液流电池体系的技术特性使得单体电池间一致性好，消除了像锂离子电池那样因为一致性差而导致的系统安全性问题。
循环寿命长：全钒液流储能电池的充放电循环寿命可达13000次以上，日历寿命超过15年。
由于全钒液流储能电池的活性物质——钒离子存在于液态的电解液中，在电池反应过程中，钒离子仅发生价态变化，而无相变，且电极材料本身不参与反应，因此电池寿命较长。
日本住友电工制造的25kW的全钒液流电池模块在实验室中运行，充放电循环次数超过16000次。
全钒液流电池在光储用一体化电站中的应用
全钒液流电池可以完成深度的充放电，此电池的能量转化效率较高，也就是在电池中存放的电量可以尽可能多的进行输出，此电池正负极都是采用钒离子作为活性物安装的，因此可以完成深度放电，并不会对电池结构产生影响，转换率高达百分之九十以上。在运行的时候，还可以将已经充满的电解液进行储存，将深度放电后的电解液进行更换，使整体电池的能量效率在使用过程中可以达到百分之八十以上，比其他二次电池高出许多。
一、全钒液流电池工作原理
全钒液流电池技术是一种十分高效的电化学储能技术，其正负极电活性物质便是不同价态的钒离子。工作的时候，正负极的钒电解液通过循环泵到各自的反应室进行循环流动，参与到电化学反应中。在充电时电池进行电源外接，将其转化成为化学能在电解质溶液中进行储存，在放电时在外进行负载连接，使化学能向电能转化，以供负载进行使用，从而完成充电和放电过程。
二、全钒液流电池技术特点
全钒液流电池在大规模的电能储存系统中十分实用，在太阳能、风能等发电装置的功率超过了额定功率的时候，可以通过全钒液流电池将电能转化成为化学能在其中进行储存，在发电装置不能将额定输出功率进行满足的时候，其电池便开始放电，使化学能向电能转化，将电功率输出进行稳定。与其他的化学电源进行比较，全钒液流电池具有一定的优势。全钒液流电池在进行电极材料、电解液、隔膜材料选择时都需要十分慎重，这些材料对电池的能量效率以及安全起到了十分重要的作用。
三、全钒液流电池在光储用一体化电站中的应用
由于全钒液流电池的性能极佳，与其他储能电池相比优越性较强，因此在光储一体化电站中的应用前景十分广泛。
（一）可作为太阳能、风能等新型间歇性发电系统的储能
现阶段环境污染问题越来越严重，化石燃料作为不可再生资源在急剧减少，运用太阳能、风能等新型的清洁能源已经成为了发展趋势，但是太阳能、风能都属于间歇性能源，用于发电会出现稳定性差，电压出现闪变和波动的情况，不能稳定的进行供电，所以需要将其与成本低、效率高、稳定性强的储能系统配套进行使用，钒电池可以将这一要求很好的进行满足，并且具有灵活调节存储量的优点，可以非常容易的进行荷电状态的监测，从而根据需要对充放电电压进行灵活的调整。
储能技术在风力发电系统中的应用研究
储能技术在风力发电系统中的应用研究摘要：近年来，人们越来越重视如何合理地提供能量，以达到节能减排的目的。
由于其特殊的特性，风光储气作为一种新型的、具有良好的节能效果，已成为一种有效的、具有潜力的新型能源替代方案。
近年来，储能技术成为能源领域的一个热点，它在电力系统的削峰填谷、微电力系统稳压稳流以及可再生能源的消纳中起着举足轻重的作用。
本文主要分析储能技术在风力发电系统中的应用。
关键词：储能技术；风力发电系统；应用研究引言能源企业是我国电力发展的主要组织，为了保障人们的生活，必须加强对风力发电设备的研究，并在适当的情况下，利用最先进的能量储存技术，为人们提供稳定的电力能源。
当然，通过上述分析，可以看到，由于我国目前的储能技术是多种多样的，所以在采用这种技术时，必须根据自己的实际情况选择合适的存储技术，才能保证企业的长期发展。
1、储能技术在新能源电力系统中的应用意义储能技术主要指电能储存技术，储存的电能能够作为应急能源使用，也可以被用于削峰填谷，保障电网运行的稳定性。
储能技术大致可以分为四种类型。
在新能源电力系统中，对于新能源的开发利用主要集中在风能发电和太阳能光伏发电等方面，对比传统化石能源，新能源的应用能够带动储能技术的革新，凭借自身清洁可再生的优势，新能源能够迎合可持续发展理念的要求。
储能技术在新能源电力系统中的应用意义体现在以下几个方面。
（1）可以提高新能源电力系统运行的稳定性和可靠性。
如果因为特殊原因，用户对电力系统提出了突发性的高需求，可能导致电力系统失稳的情况。
应用储能技术可以为电力系统提供电能补充，保障系统的可靠运行。
（2）能够提高系统运行的灵活性。
储能技术的合理应用可以帮助电力工作人员更好地控制系统运行情况，如可以通过储能设备的调整提高电能用量或者电能的储备量，利用好储能技术的动态可控性，可以确保新能源电力系统在人工可调控的状态下运行。
（3）能够为新能源电力系统的普及提供良好支撑。