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釩電池能否引領(lǐng)新能源革命?

2009/7/27 15:50:19   電源在線網(wǎng)
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    釩電池(VRB,VanadiumRedoxFlowBattery)是當(dāng)今世界上規(guī)模最大、技術(shù)最先進(jìn)、 最接近產(chǎn)業(yè)化的高效可逆燃料電池,具有功率大、容量大、效率高、成本低、壽命長(zhǎng)、綠色環(huán)保等一系列獨(dú)特優(yōu)點(diǎn),在風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電、電網(wǎng)調(diào)峰、分布電站、 軍用蓄電、交通市政、通訊基站、UPS電源等廣闊領(lǐng)域有著極其良好的應(yīng)用前景,在日本、加拿大、美國(guó)、澳大利亞、西歐等國(guó)家和地區(qū)已開(kāi)始取代容量小、壽命 短、污染大的鉛酸電池。
    隨著釩電池技術(shù)的迅猛發(fā)展,釩電池必將為人類帶來(lái)一場(chǎng)前所未有、意義重大深遠(yuǎn)的新能源產(chǎn)業(yè)革命!

釩電池優(yōu)點(diǎn)
    與其它化學(xué)電源相比,釩電池具有明顯的優(yōu)越性,主要優(yōu)點(diǎn)如下:
1.功率大:通過(guò)增加單片電池的數(shù)量和電極面積,即可增加釩電池的功率,目前美國(guó)商業(yè)化示范運(yùn)行的釩電池的功率已達(dá)6兆瓦。
2.容量大:通過(guò)任意增加電解液的體積,即可任意增加釩電池的電量,可達(dá)吉瓦時(shí)以上;通過(guò)提高電解液的濃度,即可成倍增加釩電池的電量。
3.效率高:由于釩電池的電極催化活性高,且正、負(fù)極活性物質(zhì)分別存儲(chǔ)在正、負(fù)極電解液儲(chǔ)槽中,避免了正、負(fù)極活性物質(zhì)的自放電消耗,釩電池的充放電能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)75%以上,遠(yuǎn)高于鉛酸電池的45%。
4.壽命長(zhǎng):由于釩電池的正、負(fù)極活性物質(zhì)只分別存在于正、負(fù)極電解液中,充放電時(shí)無(wú)其它電池常有的物相變化,可深度放電而不損傷電池,電池使用壽命長(zhǎng)。 目前加拿大VRBPowerSystems商業(yè)化示范運(yùn)行時(shí)間最長(zhǎng)的釩電池模塊已正常運(yùn)行超過(guò)9年,充放循環(huán)壽命超過(guò)18000次,遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于固定型鉛酸電 池的1000次。
5.響應(yīng)速度快:釩電池堆里充滿電解液可在瞬間啟動(dòng),在運(yùn)行過(guò)程中充放電狀態(tài)切換只需要0.02秒,響應(yīng)速度1毫秒。
6.可瞬間充電:通過(guò)更換電解液可實(shí)現(xiàn)釩電池瞬間充電。
7.安全性高:釩電池?zé)o潛在的爆炸或著火危險(xiǎn),即使將正、負(fù)極電解液混合也無(wú)危險(xiǎn),只是電解液溫度略有升高。
8.成本低:除離子膜外,釩電池部件多為廉價(jià)的碳材料、工程塑料,材料來(lái)源豐富,易回收,不需要貴金屬作電極催化劑,成本低。
9.釩電池選址自由度大,可全自動(dòng)封閉運(yùn)行,無(wú)污染,維護(hù)簡(jiǎn)單,運(yùn)營(yíng)成本低。

釩電池市場(chǎng)前景
    中國(guó)和世界釩電池市場(chǎng)很大,其中風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的釩電池市場(chǎng)需求按總裝機(jī)量的25%計(jì)算,其它領(lǐng)域的釩電池市場(chǎng)需求按100%計(jì)算;釩電池產(chǎn)值以2萬(wàn)元/千瓦計(jì)算,不含電解液。

風(fēng)力發(fā)電
    目前風(fēng)力發(fā)電機(jī)需要配備功率大約相當(dāng)于其功率1%的鉛酸電池用于緊急情況時(shí)風(fēng)機(jī)保護(hù)收風(fēng)葉用,另外每一臺(tái)風(fēng)機(jī)還需要配備功率大約相當(dāng)于其功率4%的后備蓄 電池。由于電網(wǎng)已成為風(fēng)電發(fā)展的瓶頸,隨著風(fēng)電的爆炸式發(fā)展,風(fēng)電與電網(wǎng)的矛盾將越來(lái)越突出,為了減少對(duì)電網(wǎng)的沖擊,大幅度提高風(fēng)電場(chǎng)電力的使用率同時(shí)賺 取巨額的電網(wǎng)峰谷差價(jià),風(fēng)電場(chǎng)將需要配備功率相當(dāng)于其功率10~50%的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能蓄電池。對(duì)于風(fēng)機(jī)離網(wǎng)發(fā)電,則需要更大比例的動(dòng)態(tài)儲(chǔ)能蓄電池。
    由于風(fēng)機(jī)現(xiàn)在使用的鉛酸電池存在容量小、壽命短、穩(wěn)定性差、維護(hù)費(fèi)時(shí)費(fèi)力、污染大等嚴(yán)重缺陷,風(fēng)機(jī)制造廠家一直在尋找更好的可以替代鉛酸電池的產(chǎn)品,相信 擁有眾多杰出優(yōu)點(diǎn)的釩電池完全可以取代現(xiàn)有的鉛酸電池,進(jìn)而構(gòu)建風(fēng)電場(chǎng)的動(dòng)態(tài)能源儲(chǔ)存系統(tǒng),大幅度提高風(fēng)電場(chǎng)的效率和效益,推動(dòng)風(fēng)電產(chǎn)業(yè)更好更快地發(fā)展。

光伏發(fā)電
    據(jù)權(quán)威機(jī)構(gòu)統(tǒng)計(jì),近幾年全球光伏組件的年均增長(zhǎng)率高達(dá)30%,光伏產(chǎn)業(yè)成為全球發(fā)展最快的新興行業(yè)之一。特別是2008年,全球光伏發(fā)電裝機(jī)總量達(dá)到3吉瓦。
    顧名思義,光伏發(fā)電需要太陽(yáng)光,一旦到了晚上和陰雨天就發(fā)不了電,因而需要蓄電池為其儲(chǔ)存電力,由于鉛酸電池功率、容量、壽命均非常有限,相信集眾多杰出優(yōu)點(diǎn)于一身的釩電池將作為光伏發(fā)電儲(chǔ)能電池的首選。

電網(wǎng)調(diào)峰
    電網(wǎng)調(diào)峰的主要手段一直是抽水蓄能電站。近二三十年來(lái),世界發(fā)達(dá)國(guó)家抽水蓄能電站發(fā)展越來(lái)越快。世界上抽水蓄能電站發(fā)展最快、裝機(jī)容量最多的是日本,其次 是美國(guó)、意大利、德國(guó)、法國(guó)、西班牙等,日本和美國(guó)抽水蓄能電站裝機(jī)容量均已超過(guò)2000萬(wàn)千瓦。
    由于抽水蓄能電站需建上、下兩個(gè)水庫(kù),受地理?xiàng)l件限制較大,在平原地區(qū)不容易建設(shè),而且占地面積大,維護(hù)成本高。釩電池蓄能電站不受地理?xiàng)l件限制,選址自 由,占地少,維護(hù)成本低?梢灶A(yù)期,隨著釩電池技術(shù)的發(fā)展,釩電池蓄能電站將逐步取代抽水蓄能電站,在電網(wǎng)調(diào)峰中發(fā)揮重要的作用。

交通市政
    隨著世界城市化進(jìn)程的不斷加快和汽車保有量的持續(xù)增加,汽車尾氣污染已經(jīng)成為城市空氣污染的頭號(hào)污染源。大力發(fā)展節(jié)能、環(huán)保的電動(dòng)汽車替代傳統(tǒng)燃油汽車, 已成為了人們的共識(shí)。隨著釩電池技術(shù)的快速發(fā)展,可以預(yù)期,擁有眾多杰出優(yōu)點(diǎn)的釩電池將在電動(dòng)汽車(特別是城市公交客車)、電動(dòng)機(jī)車、電動(dòng)自行車、電動(dòng)船 舶、交通信號(hào)、風(fēng)光互補(bǔ)路燈等廣闊領(lǐng)域發(fā)揮重要作用。

通訊基站
    通信基站和通信機(jī)房需要蓄電池作為后備電源,且時(shí)間通常不能少于10小時(shí)。對(duì)通訊運(yùn)營(yíng)商來(lái)講,安全穩(wěn)定可靠性和使用壽命是最重要的,在這一領(lǐng)域,釩電池有著鉛酸電池?zé)o法比擬的先天優(yōu)勢(shì)。

UPS電源
    賽迪顧問(wèn)研究顯示,2007年UPS市場(chǎng)出現(xiàn)了持續(xù)增長(zhǎng)的態(tài)勢(shì),主要原因是中國(guó)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)高速發(fā)展帶來(lái)的UPS用戶需求分散化,使得更多的行業(yè)和更多的企 業(yè)對(duì)UPS產(chǎn)生了持續(xù)的需求。未來(lái)幾年,UPS產(chǎn)品發(fā)展的方向是更高的可用性、安全性以及功能的集成化、智能化和人性化。
    目前中國(guó)的UPS市場(chǎng)強(qiáng)烈需求功率大、安全、穩(wěn)定可靠的蓄電池,釩電池在這一領(lǐng)域,相對(duì)于鉛酸電池?zé)o論在功率、安全穩(wěn)定性、還是使用壽命上都有著絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。

分布電站
    當(dāng)今社會(huì)對(duì)能源與電力供應(yīng)的質(zhì)量、效率、環(huán)保以及安全可靠性要求越來(lái)越高,大電網(wǎng)由于自身的缺陷已經(jīng)不能滿足這種要求。隨著分布電站的崛起,大型中心電站 將逐步走向衰落。相信釩電池將首先在醫(yī)院、指揮控制中心、數(shù)據(jù)處理和通訊中心、商業(yè)大樓、娛樂(lè)中心、政府要害部門(mén)、制藥和化學(xué)材料工業(yè)、精密制造工業(yè)的分 布電站中發(fā)揮重要作用。

軍用蓄電
    釩電池還可以在軍事基地、指揮中心等軍事部門(mén)的軍用蓄電中發(fā)揮重要作用。 ■

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