什么是液流电池？类型及应用领域介绍

1.什么是液流电池

液流电池是一种规模大且高效的电化学储能技术，指电池正负极活性物质主要存在于电解液中,分别装在两个储液罐中,通过送液泵送回电池,电池的正负极电解液有离子交换膜隔开的电池装置。自铁铬液流电池开始，液流电池技术在近半个世纪取得了长足的进步，形成了一系列技术路线和示范性产品。不过由于各种技术制约因素和外部环境影响，只有少数液流电池技术进入了工程化、商业化应用阶段。

2.液流电池的类型及其应用

(1)铁铬液流电池：铁铬液流电池是最早被提出的液流电池技术，初期由美国能源部支持，由美国国家航空航天局(NASA)科学家进行研究。目前，相关文献提出铁铬液流电池的循环寿命可达10000次以上，能量效率可达70%~75%。

我国国家电力投资集团公司(国家电投)在铁铬液流电池的研发和应用上进行了大量工作。2019年11月，由国家电投集团科学技术研究院有限公司(国家电投中央研究院)研发的首个31.25kW铁铬液流电池电堆(“容和一号”)成功下线。国家电投中央研究院后联合上海发电设备成套设计研究院有限责任公司(上海成套院)开展国内首个百千瓦级铁铬液流电池储能示范项目的建设工作，2020年12月，建成了250MW/1.5MW·h液流电池光储示范项目(沽源战石沟光伏电站))。

(2)全钒液流电池：全钒液流电池是目前商业化程度最高和技术成熟度最强的液流电池技术。1978年，意大利Pellegri等人第1次在专利中提及全钒液流电池。

2018年以前，由于液流电池较为高昂的造价，以及对于储能技术并不旺盛的需求，全钒液流电池储能电站的规模以百kW至MW级为主，最大规模的电站是住友电工为北海道电力公司提供的15MW/60MW·h储能电站。近年来，随着国内外对储能市场开发的重视以及钒价格的下降，一大批全钒液流电池示范项目在世界范围内建成。

(3)锌溴液流电池：锌溴液流电池最早由美国埃克森美孚公司(ExxonMobilCorporation)发明。目前，锌溴液流电池是除全钒液流电池以外商业化较为成功的液流电池技术。

国内方面，技术和产品开发上主要以北京百能汇通科技有限责任公司(百能汇通)、安徽美能储能系统有限公司、陕西华银、特变电工股份有限公司等公司为主。大型新能源基地为锌溴液流电池在发电侧提供了很好的应用舞台。百能汇通在黄河水电百MW光伏发电实证基地20MW储能项目中提供了1MW·h锌溴液流电池系统;为华能拓日格尔木光伏电站设计了一个复合型储能系统，包含采用1MW/4MW·h的锌溴液流电池。

(4)锌镍单液流电池：锌镍单液流电池于2007年由防化研究所的程杰研究员、杨裕生院士开发。其同时结合锌镍二次电池与液流电池的优势。

在产业化方面，国内主要有超威集团、张家港智电芳华公司和大连化物所，国外的美国纽约城市大学和英国埃塞克斯大学分别在2009年和2016年进行了该技术的开发。在应用方面，锌镍液流电池目前仍处于商业示范阶段，我国张北国家风光储能示范区搭建了存储容量为50kW·h的单液流锌镍电池储能系统。

(5)锌铁液流电池：在美国，锌铁液流电池的商业化应用开始较早，且在源网荷端均有应用案例，美国VIZn公司为其中的代表性公司。

在国内，重庆信合启越科技有限公司同长沙理工大学研发团队进行了锌铁液流电池的产业化工作，并设计出了相应样机，推进了相关器件的国产化工作[28]，2021年10月，其同国家电投集团中央研究院签订了协议，共同开发锌铁液流电池。另一方面，大连化物所同金尚新能源科技集团股份有限公司合作进行自主研发的10kW级碱性锌铁液流电池储能示范系统，于2020年在金尚新能源科技股份有限公司厂区内投入运行。

(6)全铁液流电池：全铁液流电池由Hruska和Savinell在1981年进行了描述。与钒相比，铁具有更高的实用性和更低的成本。

2021年4月底，ESS公司签订合同在智利部署300kW/2MW·h的全铁液流电池储能系统;2021年下半年签订合同在西班牙为风光发电提供8.5MW·h的储能系统。

(7)锌空气液流电池：北京化工大学的潘军青教授在2009年提出了一种锌空气液流电池。

目前，对于锌空气液流电池的研发，加拿大ZINC8公司和美国EOS公司具有代表性。2020年，加拿大ZINC8公司计划在纽约市布鲁克林区部署一个100kW/1.5MW·h锌空气电池储能系统。

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