近日，国家能源局印发《2024年能源监管工作要点》。其中明确要健全完善辅助服务市场机制，不断引导新型储能等新型主体参与系统调节，推动用户侧储能等新型主体进入电力市场。

2024年能源监管工作的总体思路是：以习近平新时代中国特色社会主义思想为指导，全面贯彻落实党的二十大和二十届二中全会精神，深入落实党中央、国务院决策部署以及中央经济工作会议、全国能源工作会议精神，围绕推动能源高质量发展一条主线，锚定保障能源安全和推动绿色低碳转型两个目标，创新开展过程监管、数字化监管、穿透式监管、跨部门协同监管“四个监管”，以更大担当和作为助力能源高质量发展，为中国式现代化提供坚强能源保障。重点抓好以下工作：

一、坚持底线思维，着力强化能源安全保供监管

（一）督促落实能源安全保供责任。把能源安全保供作为能源监管的首要任务，督促地方政府相关部门和能源企业履行保供主体责任、落实保供政策。充分发挥派出机构“探头”“哨兵”作用，加强电煤、电力、天然气等能源供需形势监测、分析和预警，做好煤炭供应、机组运行、存煤情况等台账化管理，及时发现并向局党组和地方政府报告影响能源保供的苗头性、潜在性、倾向性问题，协调推动能源稳定供应。

（二）推动国家能源规划、政策和项目落实落地。强化国家能源规划、政策执行情况监督检查，对2024年各省（区、市）完成国家“十四五”能源规划主要目标、重点任务、重大工程等情况开展监管。强化过程监管，持续跟踪跨省跨区输电通道、油气管道、大型风光基地、分布式光伏、煤层气开发等项目推进情况，进一步加强火电规划建设情况监管。

（三）充分发挥市场机制保供稳价作用。积极推动跨省跨区电力市场化交易、清洁能源交易、绿电交易，充分发挥区域内、省间资源优化配置作用，促进辅助服务资源跨省互济，加大保供期间发电机组并网运行考核力度。切实发挥需求侧参与系统调节作用，推动用户侧储能、虚拟电厂、负荷聚合商等新型主体进入电力市场。

二、坚持绿色发展，着力强化清洁能源发展监管

（四）保障新能源和新型主体接入电网。监管电网企业公平无歧视地向新能源项目提供接网服务，开展分布式光伏备案接网推进情况专项监管，重点跟踪分布式光伏备案、并网、交易、结算等情况。指导电网企业进一步优化并网流程、提高并网时效，推动“沙戈荒”风光基地、分布式电源、储能、充电桩等接入电网。

（五）提升调节性电源利用水平。加强电力系统调节性电源常态化监管，采取信息化手段监控，及时发现问题并开展现场检查和督办整改，切实发挥调节性电源促进清洁能源消纳的作用。强化政策引导和规范市场，建立合理的电价和补偿机制，激励调节性电源的建设和运用。加强电力系统调度运行和市场交易监管，确保调节性电源根据实际需求灵活调节，进一步提升利用水平。

（六）有序推进新能源参与市场交易。加强市场机制创新，逐步扩大新能源市场化交易比例，实现新能源发展与市场建设协调推进，更好发挥市场促进消纳作用。建立健全绿色电力交易机制，研究出台绿电交易有关规定，逐步扩大绿电交易规模，着力解决企业购买绿电需求量大、绿电跨省跨区交易难等问题。加快推进绿电、绿证市场建设，培育绿色电力消费市场。

三、坚持公平公正，着力强化自然垄断环节监管

（七）建立健全电力、油气自然垄断环节监管制度。创新建立跨部门协同监管机制，加强与反垄断、国资等部门的协同，形成监管合力。加强能源领域自然垄断企业监管，出台电网企业竞争性业务关联交易信息公开等相关办法。对有关能源央企落实“十四五”能源规划、保障能源安全等情况开展监管，推动企业聚焦主责主业。

（八）加强电网垄断环节监管。强化电网企业落实国家规划、重大项目推进、公平开放、投资成效等情况监管，督促相关企业完善管理制度，规范提供公平开放服务。探索穿透式监管方式，深入监管新能源接网困难、储能调用不合理等问题，深化用户受电工程“三指定”问题纠治，加强电网工程建设运营事中事后监管。

（九）加强油气管网设施公平开放监管。修订出台《油气管网设施公平开放监管办法》，开展油气管网设施公平开放专项监管，重点检查油气管网设施运营企业落实信息公开和报送、独立核算、服务合同履约、公平开放服务等情况，完善相关投诉及纠纷处置机制和程序，督促相关企业完善管理制度，促进油气市场体系建设，规范油气市场秩序，维护市场成员合法权益。

四、坚持顶层设计，着力强化电力市场建设与市场监管

（十）系统推动全国统一电力市场体系建设。编制全国统一电力市场发展规划，厘清多层次电力市场功能定位，做好各品种之间有效衔接，形成全国统一电力市场“1+N”基础规则体系。研究建立电力市场运行评价体系，组织开展省（区、市）电力市场建设综合示范，推动电力市场一体化设计。深化南方区域电力市场机制，推进京津冀、长三角电力市场建设，推动华中等区域电力市场方案研究，完善跨省跨区市场交易机制，实现多层次市场协同运行。

（十一）健全完善辅助服务市场机制。研究出台电力辅助服务基本规则，规范辅助服务功能品种，加快推进调频、备用等辅助服务市场建设，不断引导虚拟电厂、新型储能等新型主体参与系统调节。完善辅助服务品种设置流程和价格形成机制，推动辅助服务成本向用户侧合理疏导，进一步调动灵活调节资源主动参与系统调节积极性。

（十二）精准开展电力市场秩序监管。加大电力市场运行情况的监测和监管力度，推动实现电力调度执行与交易组织情况的在线监测，探索开展数字化监管。研究制定不当干预电力市场化交易行为监管工作指引，提升市场监管的规范性和精准性。聚焦电力市场运行中存在的规则执行不到位、限制市场竞争、信息披露不到位等突出问题，开展专项监管。

五、坚持依法依规，着力强化监管执法权威

（十三）持续打造电力领域综合监管品牌。选取6个省份开展综合监管，集中派出机构骨干力量开展现场监管，聚焦煤电规划建设及改造升级目标任务完成、电网公平开放接入、可再生能源电力消纳保障机制落实、电力调度交易与市场秩序、“获得电力”服务水平提升以及频繁停电整治等情况，对影响范围大、性质恶劣的问题依法依规严肃处理。

（十四）强化重点领域行政执法工作。聚焦电力市场秩序、自然垄断环节、电力安全等重点领域，依法严肃查处违法违规行为，全面提升行政执法的影响力、震慑力。建立重大案件线索指定管辖、疑难复杂案件集中研究等工作机制，统筹使用执法力量，提高行政执法工作水平。

（十五）规范能源行政执法行为。加强行政处罚程序规定、行政处罚案件案由、裁量权基准等制度宣贯，严格执行规范公正文明执法要求，进一步提高行政执法规范化水平。加快推动行政处罚信息管理系统的建设和使用，实现行政处罚全过程管控、可视化管理，进一步提升行政处罚信息化管理水平。

六、坚持预防为主，着力强化电力领域安全监管

（十六）坚决防范电网大面积停电事故。落实运行方式常态化分析制度，将部分重要厂站纳入重要输电通道联合防控工作机制服务范畴，进一步强化骨干网架安全管理。制定出台防止新型并网主体涉网安全事故重点要求，启动《电力安全事故应急处置和调查处理条例》《电力监控系统安全防护规定》和电网安全风险管控办法修订工作，出台电力安全事故调查报告编制指南，完善新形势下大电网安全管理法规体系。

（十七）坚决防范遏制重特大生产安全事故和水电站大坝安全事故。按照国务院安委会统一部署，组织开展能源电力系统安全生产治本攻坚三年行动（2024—2026年），从推动重大电力安全隐患动态清零、强化油气管道保护和煤矿本质安全、发挥安全科技支撑作用、提升从业人员素质能力等七个方面，推动落实24项具体任务，着力提升能源电力系统本质安全水平。继续开展水电站大坝安全提升专项行动，排查整治管理漏洞和工程隐患，建立长效机制，不断提升大坝安全总体水平。

（十八）持续加强重点领域安全监管。组织开展配电网安全风险管控专项行动、电力建设工程施工安全和质量管理专项监管，强化质监机构监督，深入排查治理安全隐患。研究起草煤电机组深度调峰安全管理指导意见，强化煤电机组参与深度调峰安全监督管理。继续组织跨省区大面积停电应急演练，持续推进国家级电力应急基地和研究中心建设。与地方电力管理部门加强协同配合，形成安全监管合力，提升监管效能。

七、坚持问题导向，着力强化资质管理和信用监管

（十九）融合信用手段开展专项监管。组织开展电力业务资质许可专项监管，重点聚焦发电企业无证经营、超越许可范围经营、承装（修、试）电力设施持证企业虚假承诺、出租出借许可证等问题。深化告知承诺制，持续开展持证企业许可条件保持情况常态化监管。扩大信用手段应用范围，在电力市场领域探索开展信用监管试点。

（二十）完善许可和信用制度规范。修订《承装（修、试）电力设施许可证管理办法》，依法依规推进承装（修、试）电力设施市场持续健康发展。研究制定全国统一电力市场信用体系建设指导意见和公共信用综合评价应用相关制度。进一步完善许可管理制度，优化许可流程，研究应用信用约束措施，加强全流程闭环监管。

（二十一）强化资质和信用数字化监管。升级完善资质和信用信息系统智能核验、事中事后核查、许可条件保持监督等功能，推动资质许可电子证照深化应用。扎实做好许可服务“好差评”，定期通报许可和信用工作。加强政策制度宣贯，依法发布行政许可、行政处罚、信用承诺和失信惩戒信息。

八、坚持监管为民，着力强化民生领域用能监管

（二十二）持续推动解决群众用能急难愁盼问题。推进频繁停电线路和台区治理，适时开展频繁停电整治情况“回头看”，督促供电企业建立年度台账销号机制。持续开展北方地区清洁取暖专项监管，重点跟踪清洁取暖政策落实和工作实施总体情况，压实地方政府保障取暖用能属地责任和各类企业主体责任，确保取暖用能供需平稳。

（二十三）持续优化用电营商环境。巩固“获得电力”服务成效，深化政企协同办电机制，推动破解高压办电难点问题，指导有条件的地区进一步扩大低压办电“零投资”范围。加强提升“获得电力”服务水平政策研究，持续推动全国办电用电服务水平整体提升。高质量做好新一轮世行营商环境评估“获得电力”指标参评工作。

（二十四）持续发挥12398热线“连心桥”作用。进一步优化12398能源监管投诉举报热线的诉求受理、工单转办、属地办理、结果反馈等环节工作流程，认真做好投诉举报处理，梳理分析典型问题，加强重大问题督办，进一步压实相关企业整改责任，确保群众反映的用能诉求得到及时高效解决。

九、坚持党建引领，着力强化干部队伍监管能力建设

（二十五）树立大抓基层的鲜明导向。坚持不懈用习近平新时代中国特色社会主义思想凝心铸魂，巩固拓展主题教育成果，深刻领悟“两个确立”的决定性意义，增强“四个意识”、坚定“四个自信”、做到“两个维护”。深入学习贯彻习近平总书记关于党的建设的重要思想，认真落实机关党建主体责任、垂管单位党建工作责任，着力增强基层党组织政治功能和组织功能，以高质量党建引领推动能源高质量发展。

（二十六）提升监管队伍履职尽责能力。全面落实局党组《关于加强干部队伍监管能力建设的意见》，不断加强监管队伍思想淬炼、政治历练、实践锻炼、专业训练。用好“能源大讲堂”等平台载体，健全行政执法培训机制，分类分级开展培训。坚持在实战中锻炼队伍，组织派出机构骨干力量开展综合监管集中作战，持续提升政治素质和业务水平。积极推进能源监管信息化建设，提升监管数字化水平，提高监管效能。

（二十七）强化干部作风和纪律建设。始终把满足人民群众对美好生活的用能需求作为监管工作出发点和落脚点，着力解决好人民群众最关心、最迫切的问题。严格落实中央八项规定及其实施细则精神，坚持纠“四风”树新风并举。加强对监管队伍的日常教育、管理和监督，及时发现解决各类苗头性、倾向性问题，指导督促党员干部不逾底线、远离红线。加强制度建设，管好用好能源监管权力，防范权力滥用的廉政风险。

近日，国际能源署发布的《2023年可再生能源》年度市场报告显示，2023年全球可再生能源新增装机容量比2022年增长50%，装机容量增长速度比过去30年的任何时候都要快。报告预测，未来5年全球可再生能源装机容量将迎来快速增长期，但仍需解决新兴和发展中经济体的融资等关键问题。

　　可再生能源到2025年初将成为最主要的电力来源

　　该报告是《联合国气候变化框架公约》第二十八次缔约方大会（COP28）闭幕以来，国际能源署首次对全球可再生能源发展趋势进行全面评估。报告显示，2023年全球可再生能源新增装机容量达510吉瓦。国际能源署预测，在现有政策和市场条件下，预计全球可再生能源装机容量在2023年至2028年间将达到7300吉瓦。到2025年初，可再生能源将成为全球最主要的电力来源。

　　报告预测，未来5年风能和太阳能发电将占新增可再生能源发电量的95%。到2024年，风能和太阳能发电总量将超过水力发电；风能和太阳能发电将分别在2025年和2026年超过核电。到2028年风能和太阳能发电的份额将翻一番，合计达到25%。

　　全球生物燃料也迎来黄金发展期。2023年生物燃料在航空领域逐步推广，并开始替代更多高污染燃料。以巴西为例，2023年生物燃料产能增速比过去5年平均水平快30%。

　　国际能源署认为，各国政府愈加重视提供可负担、安全和低排放的能源供应，更强有力的政策保障是可再生能源产业实现里程碑式发展的主要驱动力。

　　实现增长目标仍需更多政策和融资支持

　　“尽管全球正在向COP28设定的目标迈进，即到2030年将全球可再生能源装机容量增至3倍，但在目前的政策和市场条件下，可再生能源增长速度还不足以实现该目标。”国际能源署署长法提赫·比罗尔说。

　　国际能源署报告认为，全球可再生能源发展不平衡，尤其是氢能、生物能源发展缓慢。以氢能为例，尽管过去10年有不少绿氢能源项目启动，但由于受投资进度缓慢、生产成本较高等因素影响，预计到2030年只有7%的计划产能可实际投产。

　　国际能源署还指出，在2030年前，生物燃料产业同样需要加快发展速度，这样才有望实现全球能源行业净零排放时间表。此外，由于全球供应链紧张、成本上升和项目许可周期较长，全球风电行业发展同样面临诸多挑战，需要各国提供更多政策支持。

　　在可再生能源发展过程中，不同经济体也面临着不同问题和挑战。报告认为，对于发达经济体而言，政策不确定性、电网基础设施投资不足、行政审批程序繁琐是发展可再生能源的主要挑战。对于大多数新兴和发展中经济体来说，重点要解决可再生能源产业的融资、治理和监管。

　　“目前在全球大多数国家，陆上风能和太阳能发电与化石燃料发电相比具有成本优势，实现上述目标的最大挑战是如何在大多数新兴和发展中经济体迅速扩大可再生能源的融资和部署。”比罗尔表示，国际能源署将密切关注各国是否兑现承诺并实施适当的政策。

　　中国是可再生能源领域的领跑者

　　国际能源署在报告中表示，中国是全球可再生能源领域的领跑者。2023年中国风能新增装机容量比上年增长66%，2023年中国太阳能光伏新增装机容量相当于2022年全球太阳能光伏新增装机容量。预计到2028年，中国将占全球新增可再生能源发电量的60%，“中国对全球实现可再生能源增加两倍目标发挥着至关重要的作用”。

　　近年来，中国光伏产业发展迅速并保持国际领先。目前，全球光伏产业近90%的产能在中国；光伏组件全球排名前十的企业里，中国企业占7家。中国企业在降本增效的同时，还加大研发力度，努力攻关新一代光伏电池技术。

　　中国的风电设备出口也呈快速增长态势。据相关统计，目前全球市场上约六成风电设备产自中国。从2015年起，中国风电设备出口装机容量复合年均增长率超50%。中企承建的阿联酋首个风电项目日前正式投入运营，项目总装机容量117.5兆瓦；中企投资承建的孟加拉国首个集中式风电项目也在前不久并网发电，每年可为当地提供1.45亿千瓦时的绿色电力……中国在实现自身绿色发展的同时，也为更多国家发展可再生能源提供支持，助力实现全球气候目标。

　　阿联酋阿布扎比未来能源公司首席运营官阿卜杜勒阿齐兹·奥拜德利表示，公司与多家中国企业有着密切合作，许多项目都有中国技术的支持，中国为全球新能源产业发展和应对气候变化作出了巨大贡献。埃及电力与可再生能源部副部长艾哈迈德·穆罕默德·马西纳说，中国在该领域贡献对全球能源转型和气候治理都具有重要意义。

　　国际能源署认为，中国在可再生能源领域具有技术、成本优势和长期稳定的政策环境，在推进全球能源革命尤其是降低全球太阳能发电成本方面发挥了重要作用。

随着全球气候变暖和矿物燃料不断枯竭，人类亟需寻求洁净、可再生的新型能源来解决当前的能源危机。由于可再生能源具有较强的间歇性，光伏、风电等新能源具有不稳定、不连续和不可控的非稳态特征，严重威胁着电力系统可持续性及安全性。通过新能源发电技术与高效的大规模储能技术相融合，如何实现可持续能源供给及生态环境保护成为当前研究的热点。

目前，按照能量储存方式划分，可将能量储存分为机械、电磁及化学能量储存，其中机械储能主要包括压缩空气储能、抽水蓄能等。由于机械储能需要独特的地理环境，使得水力储能和压缩空气储能技术的发展受到了一定的限制；电磁能量储存主要包括超导及超级电容器能量储存，电磁储能存在能量密度低及成本高的缺点；化学能量储存主要包括锂离子电池、铅酸电池、全钒液流电池、钠硫电池等。当前，钠硫和锂离子电池存在安全隐患问题，亟需寻找一种新型的替代储能电池。

全钒液流电池因其易于实现规模化、无污染和高安全性等优点，成为当前大规模储能领域的研究热点和发展方向。

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全钒液流电池结构及工作原理

全钒氧化还原液流电池（VRB，Vanadium Redox Battery）是一种利用电解液中不同价态的钒离子在电极表面发生的氧化还原反应，来储存和释放电能的一种电化学装置。VRB主要由电池板框、电极、质子交换膜、双极板、电解液和集流体等部件构成，其结构如图1所示。VRB的正、负极活性物质是固溶于硫酸中的钒离子。在工作过程中，利用一台循环蠕动泵把电解液注入蓄电池，在充电和放电的过程中，电解质始终是流动的。

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全钒液流电池的优缺点

VRB在许多方面都比其他规模储能技术有更好的优势，其特征表现为：

VRB在电解液中充放电、不存在相态变化、不会出现断电及短路等问题；VRB的输出功率不依赖于其额定容量，其输出功率与电池堆的尺寸和数量有关，而额定容量取决于钒电解液的浓度和容积，所以二者均可以按照特定的需求进行灵活设计，并且可以较为容易的获得百万瓦特量级的规模；

由于VRB的正、负极活性材料均为钒组分，所以能够避免正、负极电解液的交叉污染，并且电解质溶液能够很容易地进行氧化还原反应且被重复使用，因此拥有较长的循环寿命（＞10000次）；

VRB在放电时无记忆效应，可以进行深度放电，即使100%放电也不会损坏电池；

由于VRB中的电解液为液态，其浓差极化较小，并且它的电极具有较高的反应性和较小低的活化极化，因此它的负载容量较大；

所用的部件原料廉价、容易获得，降低了系统的制造及维护成本。

目前，VRB面临的主要问题为：

①受限于电解质，其比容量较低，体积较大；

②电池在运转过程中，电解质是需要泵体加压促进其不断流动，导致其在压强较大时密封性差，在酸、碱及氧化剂等介质中易刻蚀，缩短了电池的使用寿命；

③在使用过程中，在某一特定的温度下，五价钒会在电解液中沉淀，从而阻塞流道，影响VRB的正常运转；

④二价钒的含量过少，对电解液的稳定性有较大的影响；

⑤初期投资费用过高，尤其是质子交换薄膜。

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全钒液流电池关键材料

目前，VRB已经完成由实验室阶段向工业化实际应用的转变，其工程化技术得到了快速发展，在世界范围内已经建立了多个不同功率等级的全钒液流电池储能示范系统，但是由于前期投资费用高昂，其关键核心材料还欠缺系统性和深入的研究，导致VRB能量密度偏低、容量快速下降及成本较高等问题难以解决，已成为制约该项技术规模化、产业化和实际应用的瓶颈。

3.1电解液

电解液作为VRB的能量存储介质，在电池的充放电过程中起着关键作用，其稳定性对VRB性能和循环寿命有很大的影响。为提高VRB性能，需要对电解液进行改进以提高其溶解度及稳定性。电解质是由具有不同价态的活性物质（钒离子）和支撑电解质（如硫酸、盐酸、甲基磺酸及上述混合物）构成的。

该电解质能够提供适宜的离子浓度，从而使电池能够稳定运行。支撑电解液的选择主要依据电化学反应动力学、电解液在电极-电解液中的溶解性以及活性电解液中的交叉污染情况。对普通的支撑电解质硫酸来说，它提供了1个质子，可以根据酸碱度改变电池的电势。

在VFB中，V(Ⅱ)/V（Ⅲ）氧化还原电对用作负极电解液，V（Ⅳ）/V（Ⅴ）氧化还原电对用作正极电解液。由于采用了2种可溶性电对，电极表面不会发生固相反应，也不会发生相应的形貌变化。以同一种元素的4个价态为活性离子对，有效解决了长期使用过程中活性物质的交叉污染问题。

当前，人们正在对VRB中的电解液展开研究，重点在于对它的生产工艺进行优化，如加入多种助剂和稳定剂，以获得稳定性高、浓度高、温度适应范围广及价格低廉的钒电解液。目前，关于VRB正极电解液组分的相关研究发现，室温下适合VRB正极电解质含量约为1.5～2.0mol/L的V₄+和3mol/L的H₂SO₄。然而，随着钒离子浓度的不断升高，正极电解液中将出现V₂O₅沉淀物，造成管道堵塞，严重时会导致电池失效。

3.2电极

VRB在电极表面进行电化学反应，对整个电池的能量效率和循环稳定性有很大的影响。当前，对电极进行改性的方法主要包括：氧化处理、氮化处理、酸处理、热活化、电化学氧化、无机材料涂层及金属沉积改性等。其中，高温激活与电化学氧化法是一种廉价、简单、温和、可控、环境友好的电极改性方式。

由于电解质中存在很强VO₂+和硫酸，因此，对VRB的电极材料提出了更高的活性、导电性和稳定性要求，同时还要求具备优良的机械特性和廉价等优点。

当前，采用的是以金属、碳及石墨为基础的3种新型VRB电极。金属电极（如铅、钛铂、金等）具有优异的力学性能和导电性，但其电化学可逆性能极差，成本较高，限制了规模化应用。将聚乙烯、聚丙烯等高分子基团与导电性炭材料复合而成的复合电极，由于其价格低廉，质量轻，加工方便，所以被认为是一种比较理想的VRB电极材料。

另一方面，碳基材料具有良好的电导率、抗腐蚀性和电化学稳定性，在VRB中得到广泛使用。在对碳基电化学材料的长期探索中，通过对碳基材料的深入分析，学者揭示了碳基电化学材料具有良好的导电性、耐腐蚀和耐高温等特性，并具有较大的比表面积，已成为最理想的VRB电极材料之一。

3.3双极板

双极板是VRB中的重要部件，尤其是大容量、高功率型液流电池系统。碳复合材料双极板是指将某些高分子材料与一定数量的碳结合在一起而形成的复合双极板，因其加工简单、成本低廉等优势，被认为是一种极具应用前景的VRB用集流体。

另外，由于碳质双极板的电导率较金属或石墨质双极板低，所以在充放电次数较少的情况下，由于电流密度不大，双极板中的碳不会被完全消耗，而是会在两极板之间留下一些空隙，而这些空隙会导致电流通过时产生大量的热，从而进一步使双极板的电阻变大。因此，制备具有高电导率和良好耐腐蚀性能的双极板成为VRB用集流体研究重要方向。

3.4质子交换膜

质子交换膜（PEM）作为VRB的核心部件，既可隔离电解液，又可以传输质子，保障电池完成充放电循环过程。因此，PEM对提高VRB的可靠性及性能具有重要意义。

因其化学稳定性好、质子传输性强等优势，全氟磺酸树脂（PFSA）构成的全氟磺酸膜被广泛应用于VRB系统。目前，关于VRB用隔膜的研究主要集中在提高膜的离子选择透过性和提高膜的稳定性。

在VRB中，常用的质子交换膜内部通常有亲水、疏水区域。这2种区域的分布对膜的离子选择、离子传导、力学、化学稳定性等性能有重要影响。

目前，国内外学者正积极探讨、优化这2种区域的分布，进而制备出高稳定性、高选择性的质子交换膜材料。

3.4.1质子交换膜研究进展

根据材料不同，市售的PEM大致包括4类：全氟磺酸型PEM、部分含氟型PEM、非氟型PEM及非树脂型PEM等。到目前为止，全氟磺酸类PEM在市场上得到了广泛的应用，其中最著名的就是美国杜邦公司在20世纪70年代开发出来的Nafion膜，因为这种薄膜的主链是碳氟化合物，因此具有较好的化学和热稳定性。

另一方面，加上侧链-SO₃H连接到碳氟主链上，由于F原子极强的电负性，-SO₃H附近的电子云密度大大降低，H+更容易从-SO₃H上解离，所以，全氟磺酸型PEM具有较好的质子导电性。Nafion膜的结构如图2所示，-SO₃H以共价键连接到碳氟骨架上，在水溶液中，-SO₃H可以被电离成固定的-SO₃-和自由H+。而且，-SO₃H还能将水分子聚集在一起，形成一片微区，当微区内的水分足够多时，这些微区之间便会相互连接，形成一条长距离的质子传输通道。

除了美国杜邦公司生产的Nafion系列PEM外，其他国家研制的类似产品包括XUS-B204、Flemion膜等。尽管Nafion膜具有许多优点，但是存在着严重妨碍其进一步商业应用的缺点：Nafion膜的合成过程比较复杂，合成难度较大，成本较高，市场价格昂贵。

3.4.2质子交换膜研究方向

PEM决定着VRB的效率、输出功率、寿命和应用性能等。因此，对于VRB，研发一种具备卓越综合性能的PEM成为了迫切需求。在当前情况下，质子交换膜需从以下7个方面展开研究：

（1）提高PEM质子电导率，减小膜物理电阻，提高电池效率。

（2）提高PEM电子绝缘性，从而有效隔离正负电极，提高电池的效率。

（3）提高PEM阻隔性能，一方面减少自放电，降低能量损耗；另一方面可以提高电池的安全性。

（4）PEM具备较好的保水能力，在吸水后仍然能够维持所需尺寸的稳定性。因为水分子可以加速质子传输，而高度稳定的尺寸则需要膜的溶胀率低，以确保在PEM干湿状态之间无过度膨胀或收缩，避免裂纹和微孔的形成。

（5）提高热及化学稳定性，强化电池的抗氧化性和耐酸碱性，保持质子交换膜在复杂工况下性能稳定，以保证电池的使用寿命。

（6）提高机械性能，良好的力学性能是质子交换膜组装成电池的重要条件。

（7）降低PEM的材料和制造成本，促进PEM的更广泛应用。

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结论与展望

太阳能、风能、波浪能等可再生能源较强的间歇性特征限制了光伏和风能工业化大规模应用。VRB因其固有的优势及宽泛的应用领域，非常适合大规模储能，可以实现电网削峰填谷、电力系统节能降耗。

目前，亟需在VRB中的关键材料方面开展基础理论研究，通过提高电解液、电极、双极板及质子交换膜等关键材料的性能获得专门针对VRB的专属材料，为VRB实现大规模商业化推广奠定基础。

（1）钒电解液通过提高钒离子浓度来提高VRB的比能量，但较高的钒电解液浓度势必会造成电解液粘度增大，传质过程受到抑制及电导率降低；较高浓度的在重放电过程中容易析出沉淀物，造成电极表面堵塞出现浓差极化现象；因此，钒电解液的可以围绕着增强电化学活性及性能稳定性方面开展深入研究。

（2）金属类的电极价格昂贵，耐腐蚀性能较差，可选择的种类较少，现在较为广泛应有的是石墨毡多孔电极，其成本较低、性能优异、耐腐蚀性能优，满足VRB的实际应用要求。石墨毡多孔电极在VRB中长期被压缩状态下充放电，容易产生局部的浓差极化造成烧毡现象，出现电极碳纤维丝断裂、表面材料剥落、堵塞电池板框内部流道等现象，需要在石墨毡多孔电极机械性能、抗腐蚀性能、电极改性等方面开展深入研究。

（3）纯石墨双极板制造成本较高、制备工艺复杂且易损毁，仅在实验室做研究使用；碳塑双极板材料便宜、制备工艺简单、韧性和强度较好在VRB中应用广泛；一体化双极板可以降低与电极间的接触电阻，易于大规模生产，已经成为研究热点。目前，研究双极板的主流方向是如何增强其强度和韧性的同时降低双极板的电阻率。

（4）Nafion系列膜钒离子渗透率及高昂的价格限制了其大范围推广应用，研究热点聚焦在非氟类质子交换膜的改性上，制备出阴离子膜、阳离子膜及非离子多孔隔膜等质子交换膜，但是，这类膜在化学稳定性上还存在缺陷，距离商业化依然有一定的距离。因此，性能优异、价格低廉、制备工艺简单的非氟高分子基离子交换膜和改性的多孔纳滤和超滤膜将会是未来钒电池隔膜的发展趋势。

一、可控换相直流换流装备

　　原创性提出了可控换相换流阀（CLCC）概念与拓扑，通过引入全控器件实现晶闸管阀可控关断和主动换相，从根本上解决了多馈入直流系统换相失败问题，可大幅提升常规直流输电系统交流故障期间的功率支撑能力。成果于2023年6月在上海±500千伏南桥换流站改造工程中示范应用，为我国华东、华南等地区受端电网安全稳定水平和外受电接纳能力提升提供了新的技术方案。完成单位： 国家能源高压直流输电技术与装备研发（实验）中心

　　二、支撑大规模新能源送出的高压大容量柔性直流输电系统

　　攻克了大规模新能源经柔性直流输电系统送出的系统成套设计与稳定并网技术，研制了全球首套±800千伏/5千安柔直换流阀、电压等级最高的适海性直流耗能装置等成套技术装备，建立了超大规模“新能源-柔直-大电网”硬件在环实时仿真平台和海上风电柔性直流输电工程现场调试技术体系。成果为推动我国大规模新能源开发与高效送出提供了重要技术支撑。完成单位： 国家能源特高压直流输电工程成套设计研发（实验）中心

　　三、高压电力装备多物理场计算专用软件TRSim

　　形成首款几何建模、网格剖分、计算求解、后处理全流程全自主内核的国产电力装备多物理场计算专用软件，解决了使用通用商业软件数据传递失真和计算效率低等问题。成果在昆柳龙特高压多端混合直流输电工程开展了应用验证，为工程设备设计运行、运维分析等提供技术支撑，对推动国产电力装备专用软件产品生态发展具有重大意义。完成单位： 国家能源大电网技术研发（实验）中心

　　四、辐照后燃料组件池边检查系统

　　突破了燃料组件外形尺寸动态测量、水下高精度氧化膜稳定测量、燃料棒直径高精度测量等关键技术，填补了我国大型先进压水堆核电站辐照后燃料组件池边检查技术装备空白。成果于2023年5月应用于江苏田湾核电机组燃料组件氧化膜和组件外观的检查，标志着我国具备了核电机组辐照后燃料组件池边检查能力，为我国核电安全运行和自主化燃料组件验证提供了重要保障。完成单位： 国家能源先进核燃料元件研发（实验）中心

　　五、核电厂发电机不抽转子检修智能机器人

　　攻克了狭小空间机器人缺陷处理、转子通风孔机器人精确对焦检查、机器人异物视频识别等关键技术，可沿核电厂发电机定转子环形气隙进入发电机内部，完成以往需要抽转子才能完成的检查、试验及维修操作，减少检修人员投入和作业风险，提高检修效率。成果于2023年应用于福建宁德核电和辽宁红沿河核电大修，完成了发电机在不抽转子状态下全部检修内容，有效提升了我国核电机组发电机智能化检修水平。完成单位： 国家能源核电运营和寿命管理技术研发中心

　　六、基于构网型技术的纯新能源电网一体化控制系统

　　攻克了基于工作点同步反馈的大容量储能系统黑启动控制、多类型资源优先级动态调整的频率电压快速控制等关键技术，建立了多时间尺度一体化协调控制架构。成果于2023年9月在内蒙古额济纳“源网荷储”项目上应用，顺利通过广域大网架纯新能源黑启动、全域离网长周期运行和人工短路故障穿越考验，为广域离网纯新能源电力系统可靠性提升提供了新的技术方案。完成单位： 国家能源电力控制保护技术研发（实验）中心

　　七、全国新能源集中预测成套专用软件

　　建立了新能源功率预测“云-端”协同运行机制，以全国新能源功率集中预测平台为“云”、以调控中心的预测系统为“端”，通过“云”与“端”数据双向交互，实现了新能源功率预测模型的集中自动建模及在线更新部署，单场站预测模型更新频次由30天提高至7天以内。成果于2023年2月实现了“云-端”协同运行，应用该成果的省级电网新能源日前功率预测准确率平均提升了2个百分点以上，有力支撑了新能源消纳和电网安全稳定运行。完成单位： 国家能源大型风电并网系统研发（实验）中心

　　八、抗台风圆筒型FPSO深海浮式生产装置

　　研发了10万吨级抗台风圆筒型FPSO船型，创新提出了南海极端高波陡下的运动响应机理，系统建立了10万吨级圆筒型FPSO总体设计方法和中深水带浮筒高载荷系泊系统设计方法，有效降低油田开发与运营成本，较同等功能船型FPSO预计可节省上亿元投资。基于该项成果的南海流花11-1/4-1油田二次开发项目建设顺利推进，提升了我国深水超大型海洋油气装备研发制造技术能力。完成单位： 国家能源深水油气工程技术研发中心

　　九、超深层温度-应力-流体耦合作用高温高压溶蚀模拟装置

　　突破了超高温高压溶蚀模拟装置技术卡点，实现了多阶段连续流模拟、溶蚀过程原位可视化、渗透率在线检测等关键功能，建成了国际首套满足超深层强改造的碳酸盐岩溶蚀模拟装置。应用该项成果的我国首口万米科学探索井─深地塔科1井于2023年5月在塔里木油田开钻，标志着我国系统性掌握了超高温高压岩石溶蚀模拟装置设计、制造和运行技术，有力支撑了我国超深层油气勘探技术水平提升。完成单位： 国家能源碳酸盐岩油气重点实验室

　　十、新一代铁基费托合成催化剂

　　开发了新一代高活性、低二氧化碳选择性费托铁基催化剂。成果于2023年5月在国家能源集团宁夏煤业400万吨/年煤间接液化示范项目上应用，经现场考核标定，产油率、二氧化碳排放等指标性能显著提升，并保持原催化剂抗磨性强等技术优势，实现了煤间接液化催化剂技术在现有国际领先水平基础上进一步升级迭代，助力油气保障能力提升和煤化工产业高端化、多元化、低碳化发展。完成单位： 国家能源煤炭清洁转换利用技术研发（实验）中心