给城市电网装上超级“充电宝”

当我们的手机电量不足时，随身携带的充电宝可以帮助消除“电量焦虑”。如果一座城市因特殊情况停电了，有可以用于城市电网的超级“充电宝”吗？由位于大连市高新区的大连融科储能技术发展有限公司（以下简称“融科储能”）研发的钒液流电池所组成的大型储能电站，就可以完成这一使命。

融科储能是一家由大连融科储能集团股份有限公司（以下简称“融科集团”）和中国科学院大连化物所合资成立的企业，主要从事钒液流电池储能技术研发与储能装备销售。面向可再生能源并网、电网稳定运行和高耗能企业绿色转型三大目标市场领域，公司累计项目规模超过380万千瓦时（含在建）。

产研协同

今年年初，大连融科新型储能技术创新及产业孵化平台开始建设。该平台将打造“技术研发—工程实证—产业孵化”全链条创新生态体系，引领新型储能向高端化、多元化、绿色化高质量发展。

“平台依托中国科学院大连化物所与融科储能多年来在储能技术研发方面的积累，聚焦液流电池等储能前沿领域，搭建起一座连通原始创新与产业化应用的桥梁。化物所将充分发挥自身在储能领域的技术优势，为平台提供全方位、多层次、全周期的技术支撑。”中国科学院大连化物所副所长李先锋说。

融科储能与化物所的产学研协作发展由来已久。2005年，化物所成功研制出当时国内规模最大的10千瓦全钒液流电池储能系统，迈出了全钒液流电池储能技术应用的第一步。那时，从事高纯钒化学品生产的大连博融新材料有限公司（融科集团前身）看到了储能产业未来广阔的发展前景，开始与化物所合作。2008年，融科储能成立。2016年，融科储能建成规模大、现代化程度高的钒液流电池核心材料及储能装备研发和产业化制造基地。

如今，随着新能源产业不断发展，我国电力系统迎来更多挑战，构建新型电力系统已成为必然要求。新型储能从安全高效、低碳清洁、柔性灵活、智慧融合等多个方面支撑新型电力系统建设，成为新型电力系统高质量发展的重要抓手。

“钒液流电池是通过钒离子的价态变化实现化学能与电能转换，进而实现电能存储与释放的新型储能技术。与其他储能技术相比有诸多特色优势。比如，安全性高，无起火、爆炸风险；寿命较长，日历寿命25年以上。同时，钒在电池里不会消耗，可实现无限循环使用，电池材料回收、处理较为简单，生命周期内环境负荷低。”融科储能总经理王晓丽告诉记者，钒电池的技术特性决定了其适用于“大型新能源基地+储能+特高压”、规模化集中储能等场景，可作为解决大规模新能源消纳和保障电网安全稳定运行的基础设施进行配建。

“要想推动钒液流电池储能技术创新和高质量发展，光靠企业或者光靠高校科研院所都不行，必须强强联合，实现‘1+1>2’的效果。”王晓丽说，化物所有较强的基础科研实力，侧重上游的高性能、低成本关键材料核心技术研发；融科储能则更侧重下游的钒液流电池材料、电堆的批量化产业化以及大规模储能系统的设计和集成，并可为广大客户提供定制化的储能解决方案。

持续创新

走进融科储能展示车间，紫、绿、蓝、黄等颜色的钒电解液引人注目。“以前钒主要应用于钢铁合金领域，以提高钢的防腐性和韧性。而我们应用的钒则主要来自钢铁冶炼后产生的钢渣。”融科储能总工程师刘宗浩说，生产钒电解液的原料来自钒钛磁铁矿，在炼钢过程中，钒会富集到钢渣中，再经过处理，最终变成钒的初级产品。从钒的初级产品到系统控制集成，融科储能一步步持续创新，不断取得新突破。

随着“双碳”目标的持续推进，钒液流电池储能迎来了巨大的发展机遇。王晓丽坦言：“我国正加快推进经济社会绿色低碳转型，持续不断的研发创新让我们有了在市场上广泛应用的底气。”

钒液流电池储能的快速发展，离不开钒电解液等关键材料以及电堆、系统集成与控制集成的持续创新。“公司通过研发创新，提升产品性价比，满足市场需求。”王晓丽介绍，公司研发团队持续进行配方开发，增大能量密度，提高钒的利用率，扩大钒电解液的温度窗口，用更宽的窗口降低辅助能耗。在生产环节，公司推进流程优化，减少中间环节，降低钒电解液的生产成本，增加规模效应。在电堆创新方面，公司进行结构设计升级，提高电堆的功率密度。

从钒材料到电解液、电堆研发和制造，再到整个系统的集成，融科储能持续推进产业链创新。刘宗浩告诉记者，材料、电堆都是“部件”，而系统集成与控制集成更为关键。公司正不断提高系统集成率，并积极建设全自动化车间，提升智能化水平。

推广应用

5月28日，在新疆昌吉州吉木萨尔县，吉木萨尔20万千瓦/100万千瓦时钒液流新型储能项目并网发电。该项目使用的储能装备就是由融科储能供应的。

“这些储能装备具有调峰调频的作用，是保证电网安全稳定运行的关键因素。”刘宗浩说，电力供应有明显的峰谷期，用电低谷时虽用电量下降，但发电厂并不会停工，会造成部分电力浪费。这时储能调峰电站就会收集余电，将电能转化为化学能储存起来；在用电高峰时，将之前储存于电池中的化学能转化为电能进行放电释放出来，保证电网的安全稳定运行。

“在特殊情况下，我们的钒液流电池储能装备可以为大连市一级负荷提供紧急供电。”王晓丽告诉记者。另外，在一些地方的城中村改造项目过程中，随着用电负荷增加，如果原有的电力配套不能满足需求，钒液流电池也可以有效延缓扩容问题。

如果只是城市用电系统的线路断了，而发电厂没问题，全钒液流电池储能装备可以变为“充电宝”；但如果发电厂停机，没有发电源，就要轮到“黑启动电源”发挥作用。

黑启动，是一个电力学术语，是指整个系统因故障停运后，系统几乎全部停电，处于全“黑”状态，不依赖别的网络帮助，通过系统中具有自启动能力的发电机组启动，带动无自启动能力的发电机组，逐渐扩大系统恢复范围，最终实现整个系统的恢复。“一旦整个电网失电，由钒液流电池所组成的大型储能电站可以立刻成为电网发电机‘黑启动电源’，它会启动邻近的电厂来恢复整个电网的正常运行。”王晓丽说。

“新型储能产业将延续快速发展态势，在未来的电力系统中扮演不可或缺的重要角色。”融科集团董事长刘延辉说，“我国的钒储量和产量均居世界首位，为钒液流电池储能行业发展提供了资源优势。同时，经过融科储能及产业链合作伙伴的共同努力，目前已经实现技术端和产业端的完全自主可控。未来，钒液流电池储能将成为新型电力系统关键基础装备，我们对此很有信心。”（经济日报记者 温济聪）