中國儲能網(wǎng)訊：儲能，通俗來說，就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式儲存起來，在需要時重新釋放為電能的過程。它就像一個巨大的“電力銀行”，讓電力可以跨時間、跨空間靈活調(diào)配。
位于新疆昌吉州吉木薩爾縣戈壁灘上的全球最大全釩液流電池儲能電站，正是這一理念的新型實(shí)踐。這座電站由數(shù)百個儲能單元模塊構(gòu)成，儲能時長達(dá)5小時，總?cè)萘窟_(dá)100萬千瓦時，對構(gòu)建靈活可靠的新型電力系統(tǒng)具有重要的先行示范意義。
驅(qū)動著這座電站運(yùn)轉(zhuǎn)的，是中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱大連化物所）儲能技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)的長期耕耘。他們突破了全釩液流電池核心技術(shù)，大幅度降低了電池成本，致力于讓清潔電能“流”向遠(yuǎn)方的千家萬戶，讓中國儲能技術(shù)行穩(wěn)致遠(yuǎn)、領(lǐng)跑未來。
這種“積累創(chuàng)新、超越自我”的新時代儲能精神，早已融入團(tuán)隊(duì)的每一次攻堅(jiān)克難。從深根固本，到立標(biāo)拓疆，再到行穩(wěn)致遠(yuǎn)，“我們的事業(yè)，能源的未來”這一團(tuán)隊(duì)使命被他們用行動注入奔騰的電流中，也照亮了一條屬于中國儲能技術(shù)的突圍之路。
深根固本：從“一張膜”到“一塊電池”
從屋頂?shù)墓夥宓竭h(yuǎn)山的風(fēng)電機(jī)組，可再生清潔電源正持續(xù)改變我國的能源結(jié)構(gòu)。然而，風(fēng)電、光伏等能源具有波動性和間歇性，其大規(guī)模并網(wǎng)對電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提出了挑戰(zhàn)。要真正實(shí)現(xiàn)清潔能源的高效利用，必須依靠安全、長效、規(guī)?；瘍δ芗夹g(shù)的支撐。
“可以說，大規(guī)模儲能是可再生能源邁向主流應(yīng)用的關(guān)鍵支撐?！贝筮B化物所研究員、儲能技術(shù)研究部團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李先鋒深知，這是一道關(guān)乎國家能源未來的“必答題”。
理想的大規(guī)模儲能系統(tǒng)需同時滿足三大條件——高安全性、長循環(huán)壽命與良好的全生命周期經(jīng)濟(jì)性，并且在退役后不造成顯著環(huán)境負(fù)擔(dān)?；谶@些目標(biāo)，在眾多技術(shù)路線中，全釩液流電池因本質(zhì)安全、容量可恢復(fù)的優(yōu)勢進(jìn)入團(tuán)隊(duì)視野。
然而，現(xiàn)實(shí)是殘酷的：電解液成本居高不下，核心材料依賴進(jìn)口，尤其是被稱為電池“靈魂”的離子傳導(dǎo)膜長期被國外壟斷，價格昂貴，成為制約全釩液流電池成本下降的關(guān)鍵瓶頸。
膜材料主要起著阻隔正負(fù)極、傳輸離子的作用。膜的離子傳導(dǎo)性越高，離子選擇性就越差，離子容易互相“串門”，引發(fā)副反應(yīng)，影響性能。團(tuán)隊(duì)決定跳出窠臼，從最基礎(chǔ)的傳質(zhì)機(jī)理上尋求突破。他們想到一個巧妙的方向：液流電池里不同離子的半徑大小不一，能不能通過調(diào)控膜的孔徑，讓小的質(zhì)子通過，把大的釩離子攔?。?/span>
帶著這一想法，團(tuán)隊(duì)從創(chuàng)新分子結(jié)構(gòu)入手，提出“離子篩分傳導(dǎo)”概念，通過精妙的分子設(shè)計(jì)，在膜內(nèi)構(gòu)筑納米尺度的專屬通道，像設(shè)置智能關(guān)卡一樣，只允許質(zhì)子高效通過，從而阻隔釩離子“串門”。
與此同時，提高電堆的工作電流密度也是團(tuán)隊(duì)著重突破的一個核心方向。然而初始階段，在保持電堆的能量轉(zhuǎn)換效率不低于80%的同時，其工作電流密度僅有80 mA/cm2，難以滿足產(chǎn)業(yè)化的需要。
團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)挖掘了電池內(nèi)的反應(yīng)及傳遞過程中的每個細(xì)節(jié)，優(yōu)化流場設(shè)計(jì)，對電堆進(jìn)行了全方位的性能提升，最終成功研制出高功率密度電堆。
通過關(guān)鍵材料與核心部件的自主創(chuàng)新，他們不僅打破了國外的技術(shù)壟斷，更為全釩液流電池的規(guī)模化應(yīng)用鋪平了道路。
立標(biāo)拓疆：從“大連示范”到“全國開花”
實(shí)驗(yàn)室的突破，終究要在工程實(shí)踐中得以檢驗(yàn)。為此，團(tuán)隊(duì)與成果轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)化公司——大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司（以下簡稱融科儲能）合作，形成了緊密協(xié)同的“聯(lián)合體”。
這是一場優(yōu)勢互補(bǔ)的合作：大連化物所憑借基礎(chǔ)科研實(shí)力，側(cè)重上游的高性能、低成本關(guān)鍵材料等核心技術(shù)研發(fā)；融科儲能則專注下游的全釩液流電池材料、電堆的批量化生產(chǎn)及大規(guī)模儲能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和集成。“要想推動全釩液流電池儲能技術(shù)創(chuàng)新和高質(zhì)量發(fā)展，單靠企業(yè)或高校、科研院所都行不通，必須合作，實(shí)現(xiàn)‘1+1POSTFIX_ANGLE_BRACKET_~2’的效果?！比诳苾δ芸偨?jīng)理王曉麗說。
在遠(yuǎn)離市區(qū)150公里的中試基地，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在這里“安營扎寨”，開展膜材料的放大制備工作。然而在研制過程中，他們卻遇到了外部與內(nèi)部的“雙重挑戰(zhàn)”。
從幾平方厘米實(shí)驗(yàn)室級別的膜材料到成千上萬平方米的批量化生產(chǎn)，需要較大的實(shí)驗(yàn)場地，團(tuán)隊(duì)只能借用企業(yè)廠房開展實(shí)驗(yàn)。他們在這里一住就是40天，只為啃下批量化生產(chǎn)這塊“硬骨頭”。
然而隨之而來的“內(nèi)部問題”才是團(tuán)隊(duì)面臨的最大困境。在實(shí)驗(yàn)室階段，膜材料的面積僅有幾平方厘米，所用的鑄膜液也較稀。但在放大過程中，這些鑄膜液在基膜上流得到處都是，膜材料的批量化生產(chǎn)任務(wù)難以繼續(xù)開展。
團(tuán)隊(duì)隨即想到要提高鑄膜液濃度，增大黏度，以控制流動。然而，流動是控制住了，新問題又冒了出來——膜材料表面出現(xiàn)許多大小不一的孔洞。原來，濃稠的鑄膜液裹進(jìn)了氣泡，無法排出，成型后就留下孔洞，影響均一性。
鑒于此，團(tuán)隊(duì)引入真空攪拌脫泡工藝，并聯(lián)合企業(yè)研制出全新的真空攪拌除泡機(jī)。通過精準(zhǔn)調(diào)控真空度與攪拌速度，將氣泡從鑄膜液中一點(diǎn)點(diǎn)“逼”出來。最終，均一性優(yōu)良的膜材料成功下線，這道最難的坎被他們邁了過去。
大連液流電池儲能調(diào)峰電站一期工程（100MW/400MWh）2022年10月30日正式并網(wǎng)發(fā)電。它是新型高效電能儲存裝置，可在風(fēng)能、太陽能等可再生能源發(fā)電和電網(wǎng)調(diào)峰過程中作為規(guī)?；瘍δ苎b置使用，提升遼寧電網(wǎng)的靈活調(diào)節(jié)能力和可靠性。
大連示范成功了，但團(tuán)隊(duì)的腳步?jīng)]有停歇——技術(shù)必須在更復(fù)雜、更多樣的環(huán)境中證明其普適性與生命力。于是，一場“技術(shù)遠(yuǎn)征”就此展開。團(tuán)隊(duì)與融科儲能開展長期密切的產(chǎn)學(xué)研合作，憑借扎實(shí)的技術(shù)積累，積極推進(jìn)全釩液流電池商業(yè)應(yīng)用。
2024年末，由團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持的我國嚴(yán)寒地區(qū)首套百兆瓦級共享儲能電站在吉林松原投產(chǎn)。在零下30攝氏度的極端環(huán)境中，全釩液流電池系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，破解了高寒地區(qū)新能源消納與電網(wǎng)調(diào)峰的難題。建設(shè)這座電站也是對共享式儲能的積極探索，投產(chǎn)后將為吉林省13家新能源發(fā)電企業(yè)提供配儲容量，減輕了發(fā)電企業(yè)建設(shè)配套儲能裝置的投資壓力。
2025年底，新疆吉木薩爾全球最大液流電池電站的投運(yùn)，再次刷新了規(guī)模紀(jì)錄。面對荒漠戈壁的晝夜溫差與風(fēng)沙侵蝕，該電站為大規(guī)模新能源基地配套儲能提供了“樣板”。
標(biāo)桿立得住，疆土拓得寬。這條路，他們還要繼續(xù)走下去。
行穩(wěn)致遠(yuǎn)：從“技術(shù)輸出”到“生態(tài)構(gòu)建”
支撐這條路走得更穩(wěn)、更遠(yuǎn)的背后，是一個有戰(zhàn)斗力、有傳承力的科研團(tuán)隊(duì)。每個人都深知，技術(shù)的生命力不僅在于突破，更在于人。當(dāng)年，大連化物所研究員張華民從日本歸來，正是抱著“科學(xué)報(bào)國”的信念，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從“零”起步，啃下了全釩液流電池的關(guān)鍵材料與系統(tǒng)集成這塊“硬骨頭”，為后來者鋪下了第一塊基石。那種敢啃“硬骨頭”的精神，逐漸融入了團(tuán)隊(duì)的血脈。
在儲能關(guān)鍵技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)中，一批充滿活力的年輕學(xué)者逐漸成為中堅(jiān)力量。團(tuán)隊(duì)充分信任年輕人，給予他們獨(dú)立的科研空間，鼓勵他們大膽探索，勇于突破。正是在這樣的氛圍中，袁治章、謝聰鑫等一批青年科研人員迅速成長，在《自然-能源》、JACS等期刊發(fā)表了多項(xiàng)重要成果。
“團(tuán)隊(duì)從來不給我們設(shè)限，只是提供一個方向，然后告訴我們‘去試試看’。這種敢于放手又能在關(guān)鍵時期給予鼎力支持的氛圍，讓我們敢于做夢，也敢于實(shí)現(xiàn)夢?！贝筮B化物所副研究員謝聰鑫感慨道。
這種薪火相傳的“共生”精神，也讓團(tuán)隊(duì)保持旺盛的創(chuàng)新活力。在全釩液流電池外，他們還積極布局多元化技術(shù)路徑：2025年，在《自然-能源》發(fā)表的溴基液流電池創(chuàng)新成果，為低成本長時儲能提供了新路徑；同年，百千瓦時級磷酸鹽基鈉離子電池儲能系統(tǒng)在山東并網(wǎng)，展現(xiàn)了分布式儲能的應(yīng)用潛力。
而在技術(shù)走向規(guī)?；瘧?yīng)用后，團(tuán)隊(duì)的思考延伸至更廣闊的層面：如何構(gòu)建一個健康、可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)？
液流電池作為長時儲能的主力技術(shù)，其健康發(fā)展需要全行業(yè)的共識與協(xié)作。2022年，大連化物所與中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)起成立液流電池儲能技術(shù)專業(yè)委員會。這個平臺把產(chǎn)、學(xué)、研、用各方聚到一起，共同謀劃儲能產(chǎn)業(yè)的長遠(yuǎn)布局。
2025年4月，《2024年液流電池儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書》在儲能國際峰會發(fā)布。該白皮書系統(tǒng)解讀了技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)前景，為政策制定者、投資者和產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)提供了清晰的路線圖。
方向的背后是行動。大連化物所作為我國牽頭提案單位提出的《全釩液流電池電堆通用要求和測試方法》國際標(biāo)準(zhǔn)新提案獲得全票通過并正式立項(xiàng)。這將有助于提高液流電池高質(zhì)量規(guī)模化發(fā)展與應(yīng)用，提升我國在液流電池技術(shù)領(lǐng)域的國際影響力和話語權(quán)。
面向未來，李先鋒表示，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步降低成本，提高電池的可靠性，推動大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，“努力為我國能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)提供重要技術(shù)支撐”。
