不是“钒”尔赛,这个项目真有点东西......

编者按
长期以来,三峡能源坚持创新引领发展,深入贯彻落实党中央关于科技创新的重大决策部署,聚焦新型电力系统关键环节,实现了一系列从“0到1”的技术突破和从“1到N”的产业跨越。即日起,我们将围绕“首台(套)”等系列科技创新成果,做好技术科普,记录攻关故事,呈现应用实效。今天,让我们把目光投向三峡能源在全钒液流储能上的创新实践。

夏天太阳猛晒时,光伏板发的电多到电网“吃撑”;傍晚太阳下山,又立马“断粮”?

别慌!新疆吉木萨尔戈壁上,刚立起一座“能源巨无霸”——全球最大的全钒液流储能电站,专治这些用电“小脾气”。

在说电站之前,我们先来了解一下“钒”的前世今生。
1801年,它被西班牙科学家首次发现,却因一场误会当作“不纯的铬”而主动撤回;30年后,瑞典化学家在铁矿渣中重新找到它,并以北欧美丽女神“凡娜迪丝”为其命名为钒(V)。名字有了,真身却迟迟未现——直到1869年,英国化学家罗斯科耗尽40年光阴,才用氢气还原法首次制得纯净金属钒;又过了近60年,1927年,人类终获高纯度可锻性金属钒。从被误会的发现,到真正的“降临”,这位元素女神用百年时光,等来了属于她的舞台。

再说回吉木萨尔全钒液流储能电站,这可不是普通电站:储能功率够200个大型工厂同时开工,容量更是高达1000MWh——换算成咱们熟悉的场景,相当于20万户家庭连开5小时空调的用电量!它是新疆吉木萨尔1GW光伏项目的“最佳拍档”:光伏板发电忽高忽低,像个爱闹情绪的小朋友,它就像个耐心的“管家”——白天把用不完的光伏电“存起来”,晚上或阴天再“匀出来”,既不让电白白浪费,又能帮电网稳住节奏,推着当地能源向“清洁低碳”快跑。

该项目不仅成功跻身“全球全容量并网GWh级液流储能俱乐部”,更一举成为行业内公认的“技术标杆”,以后其他国家建类似电站,都能参考它的标准!现在它还当起了“带头大哥”,甘肃、青海的戈壁上,都跟着要建百兆瓦级的“小老弟”项目,全钒液流技术总算从“实验室里的稀罕物”,变成了能大规模用的“实用家伙”。

当然啦,这“能源巨无霸”也不是完美无缺。目前最大的“门槛”就是初始成本偏高,关键材料如电堆和离子交换膜价格不菲,导致整体投资成本较高。不过随着规模化应用的推进,就像光伏、风电走过的路一样,成本正稳步下降,未来肯定会越来越“亲民”。

可能有人好奇:这“能源仓库”到底咋存电、放电?其实用个“双向快递站”的比喻,一看就懂——钒离子是要来回送的“包裹”,电子是包裹里的“货物”,电解液是不停转的“传送带”,正极、负极就是两个忙不停的“分拣工作台”,外部储罐则是放包裹的“仓库”。

充电时,快递站切换“囤货模式”:光伏发的电像送货车一样,源源不断运来电子“货物”。正极工作台上,“传送带”刚送过来四价钒离子(V⁴⁺)“空包裹”,电化学反应这位“分拣员”就麻利地拿走1个电子“货物”,包裹立马升级成五价钒离子(V⁵⁺),接着被传送带送回“仓库”存好;另一边负极工作台也没闲着,三价钒离子(V³⁺)“包裹”来了,同样塞1个电子,变成二价钒离子(V²⁺)回库——这一套操作下来,电能就变成化学能,安安稳稳“藏”起来了。

等到要用电了,快递站立刻变成“发货模式”——在电池内部,之前充电时被“存起来”的高能状态钒离子开始释放能量。正极电解液中的五价钒离子(V⁵⁺),在电堆中重新“接收电子”,变回四价钒离子(V⁴⁺);负极电解液中的二价钒离子(V²⁺),则把电子“交出去”,变回三价钒离子(V³⁺)。电子不会跟着电解液乱跑,而是沿着外部电路定向流动,形成电流,最终把电能送到电网中,全程丝滑不卡顿。

最妙的是,这些钒离子“包裹”只负责装货、卸货,自己从来不会被“用坏”,这就是它能反复充放电超2万次的秘诀!要是按每天充放电1次算,它能连续“工作”55年,就算高强度运转,也能稳稳用满25年,妥妥的“耐用选手”。而且它还特别“安全懂事”,它从头到尾没一点燃烧爆炸的风险;就算电解液偶尔漏了,也是漏在外部储罐外面,就像水管滴了两滴,能看见、能堵住,风险一眼就能把控住。

现在这电站不光好用,还特别“绿色”:一年能发17.2亿千瓦时电,相当于帮国家少烧57万吨标准煤;年减碳超160万吨,要是换算成种树,相当于种下近900万棵成年杨树,铺在新疆戈壁上,能连成一片超1200个足球场大的“绿色森林”!要是按25年的寿命算,总减排量比不少中型国家一年的碳排放还多,妥妥的“双碳小能手”。

以后再碰到光伏电“时多时少”、用电高峰怕断电?想想新疆戈壁上这座“能源超级仓库”,就知道咱们的清洁用电,只会越来越稳、越来越环保,未来的“绿色电生活”,还在后头呢!
来源 | 办公室 向妍
责编 | 刘若曦
审核 | 雒德宏

