液流電池——儲能大家族中的中堅力量
在儲能大家族中，按照技術(shù)類型劃分，主要包括物理儲能和化學(xué)儲能。各種儲能技術(shù)具有不同的技術(shù)特點和應(yīng)用領(lǐng)域。物理儲能主要包括抽水儲能、壓縮空氣儲能。這兩種儲能技術(shù)具有規(guī)模大、壽命長、安全可靠、運行費用低的優(yōu)點，建設(shè)規(guī)模一般在百兆瓦級以上，儲能時長從幾小時到幾天。其中抽水儲能是目前在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的儲能方式，全球總裝機容量達127吉瓦，占儲能總裝機容量的99%。但兩種儲能方式都需要特殊的地理條件和配套設(shè)施，建設(shè)的局限性較大。化學(xué)儲能相比于物理儲能具備系統(tǒng)簡單、安裝便捷以及運行方式靈活等優(yōu)點，建設(shè)規(guī)模一般在千瓦～百兆瓦級別，液流電池、鋰電池、鈉硫電池、鉛炭電池是目前電力系統(tǒng)用儲能的主流技術(shù)。
液流電池是由美國科學(xué)家thallerl.h.（nasalewisresearchcenter）于1974年提出的一種電化學(xué)儲能技術(shù)。液流電池是通過活性物質(zhì)發(fā)生氧化還原反應(yīng)來實現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)化。充電時，正極發(fā)生氧化反應(yīng)，活性物質(zhì)價態(tài)升高；負極發(fā)生還原反應(yīng)，活性物質(zhì)價態(tài)降低。放電時則正好相反，正極發(fā)生還原反應(yīng)，活性物質(zhì)價態(tài)降低；負極發(fā)生氧化反應(yīng)，活性物質(zhì)價態(tài)升高。與傳統(tǒng)二次電池直接采用活性物質(zhì)做電極不同，液流儲能電池的電極均為惰性電極，只為電極反應(yīng)提供反應(yīng)場所，活性物質(zhì)通常以離子狀態(tài)存儲于電解液中。正極和負極電解液分別裝在兩個儲罐中，通過送液泵實現(xiàn)電解液在管路系統(tǒng)中的循環(huán)。運行過程中，全液態(tài)液流電池氧化還原反應(yīng)表現(xiàn)為離子價態(tài)的變化，沉積型液流電池表現(xiàn)為金屬的沉積與溶出。
從外觀看，液流電池儲能系統(tǒng)包括如下幾部分：電堆單元，由正負電極和離子傳導(dǎo)膜疊合而成單電池的集合體；電解液單元，包括含有活性物質(zhì)的電解液，及用于電解液盛裝和循環(huán)的儲罐、管路、閥、泵、傳感器等輔助部件；控制系統(tǒng)，包括用于管理整個系統(tǒng)的電池管理系統(tǒng)、功率變化單元等。就像汽車的發(fā)動機燃燒汽油發(fā)電，液流電池可通過在電堆里轉(zhuǎn)化電解液發(fā)電。不同的是，電解液不會被消耗掉，能夠進行往復(fù)充放電。
根據(jù)發(fā)生反應(yīng)的電對不同，液流電池可以分為：全釩液流電池、鋅溴液流電池、多硫化鈉/溴液流電池、鋅/鎳液流電池、鐵/鉻液流電池、釩/多鹵化物液流電池、鋅/鈰液流電池、半液流電池。雖然各自的電化學(xué)體系不同，但都具備以下特點：
1.功率和容量相互獨立，輸出功率由電池模塊的大小和數(shù)量決定，儲能容量由電解液的濃度和體積決定，故可實現(xiàn)功率與容量的獨立設(shè)計；
2.能量轉(zhuǎn)化效率高，啟動速度快；
3.具有很強的過載能力和深度放電能力；
4.部件多為廉價的碳材料、工程塑料，材料來源豐富，易于回收。
不同的液流電池又各具特點。其中，全釩液流電池正負極活性物質(zhì)都是釩離子，只是價態(tài)不同，具有更安全、壽命更長、效率更高的優(yōu)勢，是目前應(yīng)用最廣，最具產(chǎn)業(yè)化前景的液流電池，已經(jīng)成為液流電池家族中的掌門人，具有高安全性、長壽命、高可靠性、綠色環(huán)保等優(yōu)點，吸引了政府和電力行業(yè)的高度關(guān)注。
