中国储能网讯：5月24～26日，由工业和信息化部节能与综合利用司与国家能源局能源节约和科技装备司联合指导，中国化学与物理电源行业协会主办并联合240余家机构共同支持的第十三届中国国际储能大会在杭州召开。

  来自行业主管机构、国内外驻华机构、科研单位、电网企业、发电企业、系统集成商、金融机构等不同领域的1011余家产业链供应链企业，5417位嘉宾参加了本届大会，其中245家企业展示了储能产品，可谓盛装出席，涵盖系统集成、电芯、PCS、BMS、集装箱、消防、检测认证等新型储能全产业链。

  5月25日下午，液流储能科技有限公司总经理郑晓昊受邀在专场分享了主题报告，报告题目为《宽温液流电池的投放优势》。以下是报告主要内容：

  郑晓昊：谢谢各位专家，我是液流储能科技的总经理。

  前面话题大家主要是谈对储能大方向上面一个介绍和判断，我从现场的一些案例去介绍电化学储能在高温运行过程中所遇到的问题。还有我们的一些技术和解决办法。

  谈到高温运行的电化学储能电池，可能我们就必不可少的要聊到高频调用的问题，就是在电网高频调用电化学储能电池的情况下，我们的电池势必会出现大量温度的上升。在大量温度上升的过程中，我们就要去直面散热或者是温度高温运行解决的问题。

  基本上高频次的调用是行业内储能电站的一个核心要求，基本上储能分成发电侧、电网侧和用户侧这三块儿。在发电侧和电网侧对于储能&的调用频次和要求其实非常高的，基本上在发电侧每一次的光伏的发电处理都会对储能电站进行一次调用，基本上耦合程度是非常高的。光伏一天基本上是一次调用，风能基本上一天三到十次调用，潮汐一般是四次调用。而在电网侧因为涉足的一级调频、二级调频，所以说一天的调用频次会超过一千次。因为清洁能源在电网的占比逐步在提高，所以说它的占比已经基本上达到了极限。现在火电承担着对电网的调用的一个主力，而它每天的紧急起停次数已经超过了500次。基本上火电的紧急起停也是电网里面非常危险的动作，现在的电化学储能还暂时没有办法取代火电大规模、多频次调用的状态。

  而在电站方也是希望被高频调用的，这个是来源于山东省电力调度中心的数据，不同的电站在电网上的地位是不一样的，电网调用次数也是不一样的。电网次数高的电站每年的收益率大概在2000万左右，IRR大概在8%。但是调用次数比较低的电站，基本上只能收取容量租赁的费用，这个电站收益率基本上是比较低的，IRR大概低于5%。您知道现在基本上大部分的企业对于储能电站的投资回报率的要求都是在6.5%以上，当你的调用次数非常低的情况下，你的投资回报率是算不过来的，很多的投资方不愿意托底。现在的电力现货市场的收益分差基本上分成四个大块儿，容量租赁费大概是300块钱一千瓦，容量补偿费用大概是60块钱一千瓦，这两个费用基本上对调用的频次没有太多的要求。但是剩下的两部分对调用频次越高，你的收益率会越高，第一块是电能交易，基本上每天一次的调用，如果按照0.52元的峰谷电价差计算，可以做到92块钱一千瓦的收益。如果能够满充满放一天六次，收益率可以达到522块钱一千瓦。这样的话，收益能够远超容量租赁费用和容量补偿费用的部分，收益率可以大幅的提高。调频费用也是这样的，基本上现在的电化学储能电站，尤其是火储联合调频的储能电站，一天参与的一次调频、二次调频的数字一天在20次的样子，它每天调频的收益基本上在40块钱一千瓦。但是如果你能每天参与过300次的调频的需求响应，那你的收益也会到达600块钱一千瓦，基本上也是远超于现在电网能给的补贴金额。

  电网那边有非常大的调频调用的需求，电站这边也有非常大的欲望去被调用，但是实际的调用次数是不理想的。这个也是来自中电联的调研报告和山东省电力调度中心的报告，全国平均的锂电的储能调用的时长每天大概是在1.46个小时，山东省1-4月的平均调用小时数也仅在2.89个小时。你想两个小时的储量的锂电，基本上一充一放调用时长在4.5个小时左右，也就是说其实在30%多的时间里它都没有办法满足一充一放的要求。实际电站的利用率是6.1%和12%的区间。

  为什么这些电站的调用率非常低呢？主要还是以下面这些原因，有电网接入位置的问题，有火电力分配的问题，剩下的一些可能是对电池本身的性能的一些担忧。比如说锂电的寿命，在高频次的调用能不能承受，第二个是安全性能有担忧，而且它在需要调用的时候有可能产生在运维的状态，运维时间长也是一个比较关键的原因。

  我们现在就问了，两个小时的电站六充六放，四个小时的电站一日三充三放，也就是说我如果实际利用率到达90%以上的情况下，电化学储能电站会发生什么样的事情。在高频次调用的情况下，电化学储能可以被看作是一个比较大型的热源，我们按照电芯锂电90%的效率，液流95%的效率来看的话，一个百兆瓦的电站，锂电是一个10兆瓦的热源，液流是一个25兆瓦的热源，如果按照水的比热容来算温升的话，在一个绝热的环境下，锂电的每日温升是接近20摄氏度的样子，而液流的每日温升会超过25摄氏度。也就是说，环境、温度大概在30摄氏度左右的时候，你的电池的实际运行温度会到55%摄氏度甚至65摄氏度。在这种情况下，很多的电化学储能电站是没有办法在这种严苛的环境下运行的。

  我们在实际的工况下会添加很多的散热，在有散热的情况下，电池会升温到一个热平衡的状态。比如说50摄氏度左右，并维持在50度相对较高的温度。

  接下来我介绍一下我们实际的电站数据和我们怎么解决这个问题的，这个是我们液流储能公司第一个投放的电站，这个电站总的容量是4兆瓦时，是投放在山东滨海区。这个电站是厂站式的电站，单体结构是一个40尺的集装箱，集装箱的内部是一个正负极的电解液桶，经过水泵连接到串并联的电堆，这一个集装箱的功率是250千瓦，容量是500-1000千瓦时。基本上我们这个电站集装箱内有两个单体模块，每个模块125千瓦，四个小时来完成的调用。我们这个电站基本上没有安装温控装置，只有两个150瓦的主动风冷的风扇。在集装箱侧面开了散热孔，散热孔的位置是寒冷的气流进去，在散热风扇的地方是热的气流出来，只是一个非常简单的散热装置。

  我们整个电站的运行温度基本上从40摄氏度到60摄氏度左右都做了测试，在高温运行下面硫酸型液流电池会面临几个比较大的问题，第一个问题就是它的溶解度会大幅的下降，蓝色的曲线是钒在硫酸中的溶解度的体现，你可以看到，基本上在45度以上的时候， 1.6mol/L的溶解度。但是在超过45摄氏度以后，它的溶解度急剧下降，甚至可能降到70%左右。也就是说，在超过45摄氏度长期运行的过程中，它会出现大量的钒的输出，你的整个钒的容量会减少接近30%，而且这部分的容量衰减是不可逆的。

  我们是怎么解决这个问题呢？我们这个电站使用了盐酸的电解液。在盐酸溶解度，你可以看在45摄氏度以上的时候，基本上是没有变化的。它基本上在65摄氏度左右才开始下降，意思就是说，我的电解液的电化学应该温度拓宽到了65摄氏度左右，整个电站的运行温度也可以稳定运行在65摄氏度以下，这是在电解液上面我们做的突破。当然，盐酸电解液还有另外一个附带的优势，就是盐酸比硫酸黏度低一些，所以说我的泵损就低了。我的泵不需要去驱动黏性更大的液体，而驱动的是一个黏性更低的液体，这样的话我的泵损在我的系统上面损耗占比降低了，我的整个效率提升了大概1%到2%的样子。

  除了电解液以外，在膜在高温下面的运行也是有非常大的挑战。蓝色的曲线是基本上行业内用的比较多的，在高温下面一个实际的运行曲线，就是我们在现场运维的电站上面取下来的。您可以看到，基本上在十次到二十次的运行的过程中，膜的容量保持率就下去了。原因是什么呢？原因是有一个正负极渗透压不一样的问题。因为液流电池在正极是氧钒离子，离子尺寸相对比较大，在负极是钒离子，钒离子尺寸相对比较小。在高温运行的状态下，它的小尺寸的离子会倾向于往大尺寸离子的方向去移动，也就是说从负级到正级有一个正向的渗透压。在常温运行的过程中，这个渗透压不会太大，但是在高温运行下面这个渗透压非常的高，在运行了十次二十次左右的时候，有一部分的负级金属离子就会被压到正极去，在这种情况下，就会出现正负极电解液的偏差，就会导致容量的损耗。

  而上面这个黄色的线是我们自己的多孔膜的结果，你可以看到，基本上我们解决了正负极渗透压的问题，整个电站的能量效率基本上能够保持在73%左右。

  这是我们在核心材料复合多孔膜上面解决了交换膜的问题，之前我说过了，容易造成正负极电解液的浓度差造成了浓度的衰减，我们基本说通过了致密有序排列的微孔膜能够解决浓度偏移的问题。

  在高温运行下面还有另一个问题，就是碳塑性的双基板在高温下面的导电率会急剧的下降。基本上现在行业内用的两种双极板，第一种是通过高纯石墨做出来的柔性双基板，导电性能非常好。在高温下面的表现性能也非常好，唯一的缺点就是成本高昂。而现在行业内其他的一些公司在使用碳塑型的双基板，它的成本相对比较低廉，但是它的导电率比较低，尤其是在高温的性能下面，因为有高分子的收缩扩张，导致了它的面电阻，就是平行于双基板方向的电阻，降低的程度非常的高。（这个地方有口误我在文案上改过了）

  我们的解决方案是什么呢？我们的解决方案是高导电的复合双极板，也就是说我们在碳塑性双极板上面我们添加了高纯石墨的双极板的结构，也就是两层板的结构。在常温下面基本上还是使用碳塑性双基板一系列的性能指标，但是在高温性能下面，双基板的面电阻急剧下降的情况下，我可以使用上面一层的柔性石墨双基板来弥补面电阻不足的问题。

  这是我们实际的运行数据，我们这个电站基本上在2022年的7—9月最热的时间稳定运行，运行电站基本上来自于120千瓦的模块数据。之前我介绍过，我们整个电站大概是500千瓦，大概每一个集装箱是250千瓦，每一个集装箱内是两个模块。我们基本上所有的运行数据都是采自于一个模块的直流母线上面，基本是这个模块数据收集了2022年从7月—9月所有的数据，蓝色的线是我们实际的环境温度，基本上是30摄氏度到35摄氏度左右。而实际电站运行温度是55摄氏度到60摄氏度，而且在这个温度下面，基本上保持了一个热平衡，持续的在正常的运行。

  我们整个电站只配置了两个150瓦的冷却风机，风机的整个在两个月内的开启率是低于2%。我们四个小时系统每天是完成了两次的满充满放，充电的时间稍微比较长，一天没有办法完成三次的充放电。

  基本上环境温度和电池温度在20摄氏度左右的差异，稳定下来了。基本上在高温的运行状态下，我们的电池保持了比较稳定的运行状态，基本上每天两次到三次的充放电是没有任何故障和问题的。我们的充放电的策略基本上都是横功率充放电，也就是说在SOC的末期，我们的电流可以达到300到350毫安每平方厘米。

  介绍完了我们实际的电站情况，我们介绍一下我们公司。我们公司成立于2022年2月，是一家相对比较年轻的公司，但是我们这个团队已经在液流电池行业深耕了大概十年以上了。我们这个团队基本上由海归团队进行管理，是立足于液流电池的全产业链核心技术和产业化的应用。我们现在的公司是在山东潍坊，现在在美国硅谷和通辽有研发基地。我们原材料的生产和集成我们是跟两家上市公司一起来合作的，我们的电解液生产是和山东海化一起成立了合资公司平台，我们跟亚迅化学成立了合资公司平台，在做液流电池的集成。而且我们在各个新能源比较发达的基地都设置了我们的生产线，我们整个团队分成三个大块儿，研发团队、市场团队、运营团队。研发团队基本上是海归的博士，现在的团队体量大概在20多个人的样子，基本上都是在美国博士毕业以后，在美国硅谷有五到十五年的工作经验。我们的市场团队是来自于中国首批从事光伏风电新能源开发的人员，因为现在基本上电化学储能的市场，尤其是在发电侧和电网侧，甲方跟新能源开发的甲方是高度重合的，基本都是五大发电集团，我们这个市场开发团队将原来的一些风电和光伏的市场策略应用到我们现在的电化学储能领域，得到了比较好的比较快速的市场推广。我们的运营团队基本上来自于世界500强或者是千亿市值成功型的创业公司的从业人员，专业性能非常强，而且分工非常明确。

  我们公司基本上是全产业链服务，是一站式的管理，我们的电解液之前说过了，跟上市公司山东海化形成了合作，并且实现了量产。我们的电堆是母公司自己生产的，有连续化的生产线，我们的系统和系统集成是跟亚星化学一起合作的。我们现在也是在整个液流电池行业在接受系统集成的订单。而且在系统集成完成以后，我们是将整个液流电池交付业主，并且负责液流电池的电站运维。

  我们现在基本上完成投放的大型项目已经是两到三个了，比如说我们在今年4月份的时候已经完成了4兆瓦时的储能电站项目的投放，这个电站已经完全的并网并且已经正常的运行了。这个厂站也是我之前说过的，盐酸机的液流电池，国内第一个商用化的储能电站。

  我们在今年六月份左右会投放第一个六兆瓦时铁铬液流电站，这个电站也是国内最大的厂站式的铁铬液流电池的电站，也是唯一一个商用化的铁铬液流电池的项目。

  我的介绍就到这里，谢谢大家。