全钒氧化还原液流电池ppt课件

Vanadium Redox Battery全钒氧化还原液流电池全钒氧化还原液流电池Vanadium Redox Battery全钒氧化还原液流全钒氧化还原液流Page 2工作原理工作原理工作原理工作原理优点优点优点优点缺点缺点缺点缺点发展应用发展应用发展应用发展应用工作原理优点缺点发展应用工作原理优点缺点发展应用1234Page 3文字内容文字内容文字内容文字内容Page 4文字内容文字内容文字内容文字内容Page 5工作原理工作原理l钒电池将存储在电解液中的能量转换为电能，这钒电池将存储在电解液中的能量转换为电能，这是通过两个不同类型的、被一层隔膜隔开的钒离是通过两个不同类型的、被一层隔膜隔开的钒离子之间交换电子来实现的。电解液是由硫酸和钒子之间交换电子来实现的。电解液是由硫酸和钒混合而成的，酸性和传统的铅酸电池一样。由于混合而成的，酸性和传统的铅酸电池一样。由于这个电化学反应是可逆的，所以这个电化学反应是可逆的，所以VRB电池既可以电池既可以充电，也可以放电。充放电时随着两种钒离子浓充电，也可以放电。充放电时随着两种钒离子浓度的变化，电能和化学能能相互转换。度的变化，电能和化学能能相互转换。VRB电池电池由两个电解液池和一层层的电池单元组成。电解由两个电解液池和一层层的电池单元组成。电解液池用于盛两种不同的电解液。每个电池单元由液池用于盛两种不同的电解液。每个电池单元由两个两个“半单元半单元”组成，中间夹着隔膜和用于收集组成，中间夹着隔膜和用于收集电流的电极。两个不同的电流的电极。两个不同的“半单元半单元”中盛放着不中盛放着不同离子形态的钒的电解液。每个电解液池配有一同离子形态的钒的电解液。每个电解液池配有一个泵，用于在封闭的管道中为每一个个泵，用于在封闭的管道中为每一个“半单元半单元”输送电解液。当带电的电解液在一层层的电池单输送电解液。当带电的电解液在一层层的电池单元中流动时，电子就流动到外部电路，这就是放元中流动时，电子就流动到外部电路，这就是放电过程。当从外部将电子输送到电池内部时，相电过程。当从外部将电子输送到电池内部时，相反的过程就发生了，这就是给电池单元中的电解反的过程就发生了，这就是给电池单元中的电解液充电，然后再由泵输送回电解液池。液充电，然后再由泵输送回电解液池。工作原理钒电池将存储在电解液中的能量转换为电能，这是通过两个工作原理钒电池将存储在电解液中的能量转换为电能，这是通过两个Page 6文字内容文字内容文字内容文字内容Page 7优点优点l1、电堆作为发生反应的场所与存放电解液的储罐分开，从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率、电堆作为发生反应的场所与存放电解液的储罐分开，从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率只取决于电堆大小，容量只取决于电解液储量和浓度，设计非常灵活；当功率一定时，要增加储能容只取决于电堆大小，容量只取决于电解液储量和浓度，设计非常灵活；当功率一定时，要增加储能容量，只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可，而不需改变电堆大小；可通过更换或量，只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可，而不需改变电堆大小；可通过更换或添加充电状态的电解液实现添加充电状态的电解液实现“瞬间充电瞬间充电”的目的。可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站，适应性很的目的。可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站，适应性很强。强。l2、充、放电性能好，可以进行大功率的充电和放电，也可以允许浮充和深度放电。对铅酸蓄电池、充、放电性能好，可以进行大功率的充电和放电，也可以允许浮充和深度放电。对铅酸蓄电池来说，放电电流越大，电池的寿命越短；放电深度越深，电池的寿命也越短。而钒电池放电深度即使来说，放电电流越大，电池的寿命越短；放电深度越深，电池的寿命也越短。而钒电池放电深度即使达到达到100%，也不会对电池造成影响。而且钒电池不易发生短路，这就避免了因短路而引起的爆炸等安，也不会对电池造成影响。而且钒电池不易发生短路，这就避免了因短路而引起的爆炸等安全问题。全问题。l3、可充放电次数极大，理论上寿命是无数次。充放电时间比为、可充放电次数极大，理论上寿命是无数次。充放电时间比为1：1，而铅酸电池是，而铅酸电池是4：1。而且。而且钒电池充、放切换响应速度快，小于钒电池充、放切换响应速度快，小于20毫秒，非常有利于均衡供电。毫秒，非常有利于均衡供电。l4、能量效率高，直流对直流能量效率可以达到、能量效率高，直流对直流能量效率可以达到80%以上，而铅酸电池只有以上，而铅酸电池只有60%左右。钒电池组中左右。钒电池组中的各个单位电池状态基本一致，维护简单方便。的各个单位电池状态基本一致，维护简单方便。l5、选址自由度大，占地少，系统可全自动封闭运行，不会产生酸雾，没有酸腐蚀。电解液可反复、选址自由度大，占地少，系统可全自动封闭运行，不会产生酸雾，没有酸腐蚀。电解液可反复利用，无排放，维护简单，操作成本低。是一种绿色环保储能技术。因此对于可再生能源发电，钒电利用，无排放，维护简单，操作成本低。是一种绿色环保储能技术。因此对于可再生能源发电，钒电池是铅酸电池理想的替代品。池是铅酸电池理想的替代品。优点优点1、电堆作为发生反应的场所与存放电解液的储罐分开，从根本、电堆作为发生反应的场所与存放电解液的储罐分开，从根本Page 8缺点缺点l五氧化二钒有剧毒；五氧化二钒有剧毒；l钒液流电池是可以用在储能设备上，但并不是最佳性价比的选择，在国内还是试用和开发阶段，可以钒液流电池是可以用在储能设备上，但并不是最佳性价比的选择，在国内还是试用和开发阶段，可以用在风能还光伏发电的储能上。而这种储能设备和作为动力电池用在小轿车能量密度太低；用在风能还光伏发电的储能上。而这种储能设备和作为动力电池用在小轿车能量密度太低；l钒电池正极液中的五价钒离子在温度高于钒电池正极液中的五价钒离子在温度高于45度的情况下易析出五氧化二钒沉淀，析出的沉淀堵塞流道，度的情况下易析出五氧化二钒沉淀，析出的沉淀堵塞流道，包覆碳毡纤维，恶化电堆性能，直至电堆报废，而电堆在长时间运行过程中电解液温度，很容易超过包覆碳毡纤维，恶化电堆性能，直至电堆报废，而电堆在长时间运行过程中电解液温度，很容易超过45度；度；l石墨极板要被正极液刻蚀，如果用户操作得当，石墨板能使用两年，如果用户操作不当，一次充电就石墨极板要被正极液刻蚀，如果用户操作得当，石墨板能使用两年，如果用户操作不当，一次充电就能让石墨板完全刻蚀，电堆只能报废。在正常使用情况下，每隔两个月就要由专业人士进行一次维护，能让石墨板完全刻蚀，电堆只能报废。在正常使用情况下，每隔两个月就要由专业人士进行一次维护，这种高频次的维护费钱、费力。这种高频次的维护费钱、费力。l钒电池成本过高。以一个五千瓦电池为例，电解液（一立方，钒电池成本过高。以一个五千瓦电池为例，电解液（一立方，1.8mol/L）17万、控制系统万、控制系统10万、隔膜万、隔膜7万、板框万、板框4万、石墨板万、石墨板1.5万、泵万、泵0.7万、碳毡万、碳毡0.4万，总共万，总共40.6万，这只是主要材料成本，没计入次要万，这只是主要材料成本，没计入次要材料成本和人力成本。因此，一个五千瓦钒电池的成本在四十万以上，高出相同规格铅酸电池的成本材料成本和人力成本。因此，一个五千瓦钒电池的成本在四十万以上，高出相同规格铅酸电池的成本数倍。数倍。缺点缺点Page 9发展应用发展应用l国外发展国外发展 早在早在60年代，就有铁年代，就有铁铬体系的氧化还原电池问世，但是钒系的氧化还原电池是在铬体系的氧化还原电池问世，但是钒系的氧化还原电池是在1985年由澳大利亚年由澳大利亚新南威尔士大学的新南威尔士大学的Marria Kacos提出，经过十多年的研发，钒电池技术已经趋近成熟。在日本，用于电提出，经过十多年的研发，钒电池技术已经趋近成熟。在日本，用于电站调峰和风力储能的固定型（相对于电动车用而言）钒电池发展迅速，大功率的钒电池储能系统已投入站调峰和风力储能的固定型（相对于电动车用而言）钒电池发展迅速，大功率的钒电池储能系统已投入实用，并全力推进其商业化进程。实用，并全力推进其商业化进程。l国内发展国内发展 前期工作：我单位从前期工作：我单位从1995年率先在国内开始钒电池的研制。先后研制成功了年率先在国内开始钒电池的研制。先后研制成功了20W、100W、500W的钒的钒电池样机，在钒电池的关键技术上有所突破，填补了国内空白。成功开发了四价钒溶液制备、导电塑料电池样机，在钒电池的关键技术上有所突破，填补了国内空白。成功开发了四价钒溶液制备、导电塑料成型及批量生产、中型电池组装配和调试等技术。成型及批量生产、中型电池组装配和调试等技术。1998年，年，500w的钒电池样机用于电瓶车的驱动。现已的钒电池样机用于电瓶车的驱动。现已研制出研制出800W的产品样机。的产品样机。近年来，风力发电在中国发展得十分迅猛。截至近年来，风力发电在中国发展得十分迅猛。截至2012年底，风电累计装机容量达到年底，风电累计装机容量达到7532.4万千瓦；但万千瓦；但是，由于风能等可再生能源具有不连续、不稳定的非稳态特性，大规模并网后对电网调峰、调频及电能是，由于风能等可再生能源具有不连续、不稳定的非稳态特性，大规模并网后对电网调峰、调频及电能质量均会带来不利影响。因此，随着风电装机容量占电网电力比例的提高，弃风限电现象也频频出现。质量均会带来不利影响。因此，随着风电装机容量占电网电力比例的提高，弃风限电现象也频频出现。全球最大规模的全球最大规模的5MW/10MWh全钒液流电池储能系统应用示范工程通过了辽宁电力全钒液流电池储能系统应用示范工程通过了辽宁电力(行情行情 专区专区)勘测设计勘测设计院的验收，目前已经全面投入运行。院的验收，目前已经全面投入运行。发展应用发展应用Page 10大连融科储能负责的某大连融科储能负责的某全钒液流电池项目，白全钒液流电池项目，白色圆柱体为储能罐，中色圆柱体为储能罐，中间一排排接管理的方块间一排排接管理的方块为电堆为电堆大连融科储能负责的某全钒液流电池项目，白色圆柱体为储能罐，中大连融科储能负责的某全钒液流电池项目，白色圆柱体为储能罐，中Thanks For Listening Thanks For Listening