Vanadium flow battery technology and its industrial status

全钒液流电池因其安全性高、使用寿命长、可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的首选储能设备之一。本文全面总结了国内外全钒液流电池装机规模、工程应用、产业状况、质量标准、知识产权等信息,并对目前各国储能相关的激励政策进行了梳理,最后对全钒液流电池储能的发展方向进行了展望。     

全钒液流电池技术与产业发展状况

全钒液流电池因其安全性高、使用寿命长、可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的首选储能设备之一。本文全面总结了国内外全钒液流电池装机规模、工程应用、产业状况、质量标准、知识产权等信息,并对目前各国储能相关的激励政策进行了梳理,最后对全钒液流电池储能的发展方向进行了展望。     

电力系统储能及全钒液流电池的应用进展

全钒液流电池因其安全可靠、使用寿命长、环境友好、电池均匀性好、可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的首选技术之一。本文对储能技术的研究背景、储能在电力系统中的作用进行了分析,并重点对全钒液流电池储能技术在电力系统中的应用进行了概述。     

液流电池储能技术研究进展北大核心CSCD

储能技术是构建以新能源为主体的新型电力系统,实现双碳目标的关键支撑技术。液流电池储能技术具有安全可靠、寿命长、环境友好等优势,成为规模储能的首选技术之一。本文通过对传统液流电池储能技术包括铁铬液流电池储能技术、全钒液流电池储能技术、锌溴液流电池储能技术和液流电池新体系包括基于溴基氧化还原电对的液流电池新体系、醌基液流电池体系、吩嗪基液流电池体系、TEMPO类液流电池体系、紫精类液流电池体系的研究进展进行探讨,综述了各类液流电池储能技术的发展历程及其技术成熟度,着重介绍了各类液流电池储能技术的特点和进一步发展所面临的关键科学问题,重点分析了不同种类的液流电池储能技术实用化进程中的关键技术瓶颈。通过总结分析国内外液流电池储能技术的发展态势,对液流电池储能技术未来发展方向进行了展望。     

全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望北大核心CSCD

可再生能源正逐渐由辅助能源变为主导能源,建立“新能源+储能”为主体的新型电力系统对大功率、大容量、长时储能技术提出了新的要求,全钒液流电池储能技术具有本征安全、充放电循环寿命长、电解液可循环使用、生命周期经济性好及环境友好等特点,近年来受到学术界、产业界的广泛关注。本工作回顾了液流电池的发展历程,介绍了全钒液流电池储能技术的基本原理、性能特点、技术和产业化发展现状,结合多年高功率、大容量全钒液流电池储能系统工程实际设计经验,阐明了大规模储能电站的模块化设计方法,实施的5 MW/10 MWh全钒液流电池储能系统产业化项目已安全稳定运行了9年多,能量转换效率和储能容量无明显衰减。实际应用结果充分验证了全钒液流电池储能系统的安全性和可靠性,已满足产业化应用的要求。根据全球全钒液流电池储能装备领军企业2021年第三季度兆瓦级储能系统实际价格,分析了不同储能时长全钒液流电池储能系统的价格及生命周期的经济性,指出了今后的研究开发重点。     

液流电池理论与技术——荷电状态的表征

电池实际可放出的瓦时容量与实际可放出的最大瓦时容量的比值定义为荷电状态,准确测定荷电状态对储能应用十分重要。本文从理论和应用角度,讨论全钒液流电池荷电状态的理论概念、工程定义和主要影响因素;提出2种确定最大瓦时容量的方法,其中实测法准确度更高,包含钒离子跨膜迁移、水分子扩散、负极电解液析氢和被氧化的信息,用于表征储能系统的荷电状态具有实际价值;阐述最大瓦时容量、电化学瓦时容量和理论瓦时容量的区别与联系。所提出的荷电状态确定方法,能够用于全钒液流电池SOC的估计。     

Theoretical and technological aspects of flow batteries：Measurement of state of charge

电池实际可放出的瓦时容量与实际可放出的最大瓦时容量的比值定义为荷电状态,准确测定荷电状态对储能应用十分重要。本文从理论和应用角度,讨论全钒液流电池荷电状态的理论概念、工程定义和主要影响因素;提出2种确定最大瓦时容量的方法,其中实测法准确度更高,包含钒离子跨膜迁移、水分子扩散、负极电解液析氢和被氧化的信息,用于表征储能系统的荷电状态具有实际价值;阐述最大瓦时容量、电化学瓦时容量和理论瓦时容量的区别与联系。所提出的荷电状态确定方法,能够用于全钒液流电池SOC的估计。     

Recent progress on vanadium flow battery technologies

全钒液流电池因其安全可靠,使用寿命长,环境友好,电池均匀性好,可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的重要设备.本文详细分析了全钒液流电池的产业化挑战,从而提出主要技术发展方向.另外,重点对中国科学院大连化学物理研究所和大连融科储能技术发展有限公司合作团队在电堆,电池系统和应用示范方面的最新进展进行了总结.     

风电机组和全钒液流电池联合特性建模与分析

随着可再生能源渗透率的不断增加,电力储能技术已成为电网安全、稳定、高效运行必不可少的技术支撑。根据全钒液流电池的瞬时变化,结合其参数和变化规律,给出全钒液流电池的等效电路,由此建立全钒液流电池的动态数学模型和仿真模型。接入单机3 kW风机,建立风电机组和全钒液流电池的联合系统模型,研究联合系统的功率特性,分析联合系统模型分别在变风速恒负载和变负载恒风速的情况下,负载、风机与全钒液流电池之间的功率特性。仿真测试结果表明,风电机组和全钒液流电池联合系统模型能够模拟整个系统的工作特性。     

Research on optimal operation control based on the equivalent model of VRFB system

全钒电池的建模和运行参数是影响电池性能的重要因素,现有的等效电路模型往往由于缺乏和流体力学模型的耦合,无法研究流量对全钒液流电池性能和效率的影响,因而在实际项目应用中不够完善;另外纯粹的流体力学模型对于电池本身的电气特性过于简化,无法充分反映全钒液流电池系统的特性。因此本文利用钒电池基本原理和等效损耗建立了等效电路模型,根据机械损耗和钒电池结构参数,建立钒电池流体力学模型,根据搭建的钒电池系统等效模型分析电池运行参数对电池性能的影响规律。仿真分析表明,充放电期间的最优流量是关于荷电状态的函数,根据该现象利用流量随着荷电状态SOC的变化进行分段控制。通过仿真分析,根据SOC变化而分段控制流量的优化运行策略可以有效地提高钒电池效率。