面向国家能源战略需求 引领储能技术发展潮流

DNL17周伟 姚川 张洪章

储能技术研究部(DNL17)是一支活跃在新能源领域前沿并引领国际液流储能技术潮流的科研队伍。在研究部部长张华民研究员的带领下，该团队秉承“积累创新，超越自我”的团队精神以及“天道酬勤，享受付出”的理念，踏实进取、锐意创新，攻克了一个又一个科学技术难题，在基础研究、应用研究和成果转化方面取得了多项研究成果及重大技术突破。

2012年，研究部共发表SCI论文16篇，申请专利47件。关于非氟离子交换膜材料的研究成果荣获R012年辽宁省技术发明二等奖”，液流储能电池技术也被中科院列为十二五“院18项重大产出”之一。

高瞻远瞩科研工作面向国家重大需求

随着化石能源的日益枯竭，风能、太阳能等可再生能源甶辅助能源变为主导能源将是未来能源发展的趋势。然而，可再生能源具有间歇性、不稳定性等特点，将其直接并网将给电网带来冲击，需要引入“储能装备”来解决限制可再生能源发电普及应用的瓶颈问题。此外，电能将成为未来主要的能源消费形式，传统“即发即用”的供电模式难以满足时代需求。在供电链条中引入“储能”可在时间和空间上解决电能的供需矛盾，对高效、安全可靠智能电网建设大有裨益。因此，开展大规模储能技术的研发对满足我国日益增长的能源需求，保障国家能源安全，促进社会经济又好又快发展具有重要战略意义。

抽水储能技术成熟度高，在欧洲许多国家占总发电装机容量的10%以上；而我国自然和地理环境特殊，抽水储能电站的装机容量不足总发电装机容量的1.7%。风力资源主要分布在“三北”水资源紧缺的地区，为探索一种适合我国国情的储能方式，张华民研究团队放眼全球储能技术发展势，多次考察欧洲、日本、加拿大等，经过广泛而深入的调研，将目光聚焦在全钒液流储能电池技术(VFB)。该电池技术安全性好，生命周期环境负荷小，选址自由，不受地域环境的限制;循环寿命极长，可达16万次；活性物质与电池模块分离，功率和容量可独立设计；此外，VFB还具有充放电转换响应迅速等一系列特点，非常适用于大规模储能，在可再生能源发电平滑输出、计划发电、电网调峰、不间断电源、通信基站和电动车充电站等领域具有巨大的应用潜力。

自2000年开始，张华民研究团队便对VFB储能技术的研发做出全方位布局，力争做出世界一流的储能技术产品。

攻坚克难技术创新引领国际储能潮流

然而，科研高峰无坦途，VFB的研发之路也充满了荆棘坎坷。2005年，日本突然暂停了VFB的研发而转向钠硫电池，这一变故无疑给正处于起步发展阶段的液流电池研究带来重创，此后，许多研究机构缩减了对VFB的研发投资，行业发展进入低谷。2008年全球金融危机爆发，加拿大从事液流电池产业化的VRB公司宣告破产，使原本羸弱的液流电池行业雪上加霜。

眼看同行们对VFB储能技术的纷纷摈弃，张华民研究团队也曾经历过痛苦的质疑，并反复对液流电池特点进行论证。最终，凭借对储能技术特点和自己技术发展水平的准确把握，张华民研究员带领团队选择逆流而上，从未停止在VFB研发事业上前进的脚步。

在收集了大量信息的基础上，研究部认真总结日本住友电工中止液流电池研究和VRB公司破产的原因和经验教训，认为上述两个企业的研发集中在电池模块和系统的设计集成，缺乏关键材料的自主研发，导致电池价格高，缺乏市场竞争力。前车可鉴，研究部在开发电池模块和系统的同时，加强了对高性能、低成本的VFB关键材料的研发，最终取得了一系列开创性和突破性成果，形成了一套完整的自主知识产权体系。

研究部先后承担了“863”和“973”国家重大科研项目，并完成了一项液流电池国家标准和三项能源行业标准草案的编制工作。十余年的默默坚持，研究部已悄然跃位于国内全钒液流储能技术领跑者的行列，在国际舞台上也一枝独秀。随着VFB关键材料和部件取得突破性进展，液流储能技术再度受到市场认可，其真正产业化的时机正在到来。2010年，在中止5年后，住友电工又恢复了液流电池的开发和应用示范，欧洲、美国都加大了对液流电池的支持力度。

自强不息产学研用谱写成果转化新篇

张华民研究员深刻地认识到，要完成液流电池从实验室到工厂的成果转换，研究部自身力量独木难支，必需有企业的介入。2006年，大连化物所与博融公司合作成立了液流储能电池联合研发中心，并于2008年成立了融科储能公司。企业介入不仅为研究团队带来了更多的科研经费，而且为VFB的发展开创了产、学、研、用紧密结合的新局面，加快了技术产业化的步伐。

目前，液流电池关键材料正逐渐实现全部国产化，多个VFB示范项目也在国内积极推200kW/800kWh的VFB系统顺利通过金风科技公司验收，用于微网系统并网/孤网的智能化运行，改善了电能质量，提高了供电的可靠性；352kW级VFB单元储能系统模块通过了国电龙源业主的测试验收，此模块能够迅速、灵活地按照预期的充、放电模式运行，且系统控制、保护、通讯等功能完善。最近，352kW级VFB单元储能系统模块通过了国家能源局组织的国家级能源科学技术成果鉴定。鉴定专家组一致认为，该技术已达到国际领先水平。储能技术研究部与融科储能公司密切合作，全球最大规模的5MW/10MWh液流电池系统项目一次并网成功，将对我国可再生能源的普及应用和坚强智能电网的建设起到巨大推动作用。

回首往昔，储能技术研究部立足国家重大能源需求，协力攻坚，在国际储能技术舞台上唱响了中国声音-展望未来，储能技术的发展依旧任重道远，相信在张华民研究员的带领下，研究部将不断开拓创新，以如橡之笔为祖国的能源事业锦上添花！