国家发展改革委、国家能源局前不久联合印发《关于建立煤电容量电价机制的通知》，决定自2024年1月1日起，现行煤电单一制电价调整为由容量电价和电量电价构成的两部制电价。这对于理顺煤电价格形成机制，科学反映成本构成，更好发挥煤电行业的基础保障性和系统调节性作用，助力我国电力和能源系统安全转型具有重要意义。 煤电是典型的重资产行业，经营成本包括折旧费、人工费、修理费、财务费等固定成本和燃煤等变动成本。如果以电能量作为唯一指标制定煤电电价，则只有发电才有收益，与其成本投入情况不符。电力市场成熟的国家通常实行两部制电价，即容量电价主要回收机组固定成本、电量电价主要回收变动成本。而且在我国的电力市场中，煤电通常作为各类电源发电定价的参照基准，其价格机制不顺，会影响整个电力市场的定价秩序。两部制电价将煤电的容量价格和电量价格拆分开来，定价机制更加清晰，能够带动优化整个电力市场的价格体系，更好反映各类电源的容量、灵活性和生态环境价值。 在当前技术条件下，传统能源和新能源各有优劣。煤电碳排放高，对生态环境影响大，但只要燃料供应充足，其连续性和稳定性就有保障；以风力和太阳能为代表的新能源相对绿色低碳，但是在一定程度上却要“靠天吃饭”，年发电利用小时数远低于煤电，且具有间歇性和波动性特点。2022年，我国风电和太阳能发电装机双双达到各类电源总装机的15%左右，发电量却分别只占总发电量的8.6%和4.8%，实际出力份额仍然较小，保障能力仍然较弱。我国能源资源中煤炭相对丰富，经过长期发展，目前已建立起世界上规模最大的燃煤发电体系，煤电企业众多。建立煤电两部制电价机制，只要符合政策的广大煤电企业都是受益者，在微观上缓解了企业经营压力，使其能专注于健康成长；在宏观上稳定了行业发展预期，进一步筑牢行业基础，能有力保障国家能源安全。 在我国电力系统转型过程中，风力、太阳能等低碳新能源比例将大幅增加，最终成为主体电源。为适应新能源电源运行特点，满足智能电网的建设要求，电力系统需要配备大量的调节性电源。从当前技术条件及经济性看，大规模商业化部署新型储能设施还不成熟，灵活可靠的燃煤、燃气发电是最佳选择。在这种情况下，大量的燃煤发电设施作为调节性电源存在，更多时间将处于备而不用的状态，在产生折旧、维护等成本的同时却无收益，会影响企业经营愿望。建立煤电容量电价机制，是对其系统调节功能的合理利益补偿，是对电力辅助服务市场“谁提供、谁获利；谁受益、谁承担”建设原则的充分体现。 基于此，此次印发的通知可操作性和现实意义都比较强。原因在于，其适用于合规在运的公用煤电机组，不符合国家能耗、环保等要求的电厂不执行，体现了政策的绿色低碳导向；设定了不同时间点各地通过容量电价回收固定成本的比例，充分照顾到地区差异性，也保证了政策的有效性和可持续性。同时，通知还明确了容量电费由工商业用户按用电比例分摊和跨省跨区送电的电费分摊细则，以及煤电机组最大出力的达标要求，政策可操作性、可核查性强。另外，通知不涉及居民和农业用户，并且提出要形成竞争充分、合理反映燃料成本的电量电价，引导煤炭、煤电价格保持基本稳定，充分考虑到社会各方面的承受能力，保证了机制平稳实施。 未来，要持续推进电力、石油天然气、储能、消费端等方面的价格改革。在电力领域，分时电价机制逐渐完善能够有效引导用户削峰填谷，改善电力供需，电力现货定价和交易机制完善使电力资源配置更优化。在天然气领域，以市场化改革和安全稳定供应为目标，各地正探索建立有效的天然气上下游价格联动机制。在储能领域，抽水蓄能两部制电价机制不断优化，新型储能价格机制不断探索，储能设施的建设运行成本将得到更好传导，有利于行业快速健康发展。在能源消费端，应持续推进针对高耗能、高排放行业的差别电价、阶梯电价，长江沿线的岸电支持性电价以及居民阶梯电价等政策，更加鼓励和带动绿色消费。 |
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山东省人民政府：加快推动新能源产业行动计划
05-15
5月11日，山东省人民政府发布关于印发“十大创新”“十强产业”“十大扩需求”行动计划（2024—2025年）的通知。其中，提到“集散并举发展光伏——以海上光伏、鲁北盐碱滩涂地风光储输一体化、鲁西南采煤沉陷区“光伏+”等大型基地为重点，加快探索海上光伏规模化开发，积极推进鲁北基地项目建设，推动国家第三批风光基地项目建成并网。推广德州齐河、临沂沂水、潍坊诸城等一批试点县的成熟开发模式，持续推动整县分布式光伏规模化开发。2024年，光伏装机达到6400万千瓦左右，2025年达到7000万千瓦左右。
原文如下
一、总体目标 加快推动新能源产业跃升发展，实现综合实力显著提升，产业规模稳步增长。2024年，全省新能源和可再生能源发电装机达到1亿千瓦以上，新能源新材料产业营业收入达到1.45万亿元左右；2025年，装机规模达到1.1亿千瓦以上，新能源新材料产业营业收入达到1.5万亿元左右。 二、主要任务 （一）加快资源开发，筑牢产业发展基础。 1.安全提速发展核电。在确保绝对安全前提下，积极有序推进海阳、荣成、招远等核电厂址开发建设，推动三代及以上自主先进核电堆型规模化发展，打造胶东半岛千万千瓦级核电基地。扎实推进海阳核电二期工程等项目建设，开工石岛湾扩建一期工程；推动招远核电一期等项目核准，加强储备厂址保护和研究论证，形成梯次接续、压茬推进开发局面。2024年，核电装机达到415万千瓦，2025年达到570万千瓦。（牵头单位：省发展改革委、省工业和信息化厅、省生态环境厅、省能源局、省海洋局、国网山东省电力公司） 2.海陆并进发展风电。围绕打造山东半岛海上风电基地，加快推动省管海域项目建设，建成渤中G一期等项目；积极开展国管海域项目前期工作，待具备条件后及时启动项目建设。围绕打造鲁西平原地区陆上风电带，加快推动菏泽、聊城等6市首批集中式风电项目落地，适时启动第二批项目开发建设。实施“以大代小、以新代旧”，有序推进陆上风电改造升级，提高现役风电场资源利用效率和发电水平。2024年，风电装机达到2700万千瓦左右，2025年达到3000万千瓦。（牵头单位：省发展改革委、省能源局、省海洋局、国网山东省电力公司） 3.集散并举发展光伏。以海上光伏、鲁北盐碱滩涂地风光储输一体化、鲁西南采煤沉陷区“光伏+”等大型基地为重点，加快探索海上光伏规模化开发，积极推进鲁北基地项目建设，推动国家第三批风光基地项目建成并网。推广德州齐河、临沂沂水、潍坊诸城等一批试点县的成熟开发模式，持续推动整县分布式光伏规模化开发。2024年，光伏装机达到6400万千瓦左右，2025年达到7000万千瓦左右。（牵头单位：省发展改革委、省能源局、省海洋局、国网山东省电力公司） 4.多元化规模化发展储能。大力实施电化学储能百万千瓦行动计划，加快推进压缩空气储能建设，加强全钒液流电池、熔盐储热等新技术应用，开展“云储能”建设试点，推动新型储能多元化规模化发展。建成投用中核寒亭、京能荣成电化学储能、中储国能30万千瓦泰安压缩空气储能等项目，开工建设中国能建35万千瓦、中国电建2×30万千瓦压缩空气储能等项目。2024年，新型储能规模达到500万千瓦以上，2025年达到600万千瓦以上。（牵头单位：省发展改革委、省能源局、国网山东省电力公司） 5.创新示范发展氢能。以交通领域为重点，加快氢燃料电池汽车在公共交通、物流运输、港口园区等领域推广应用。持续推进“氢进万家”科技工程，加快青岛港“氢能港口”、济南氢燃料电池热电联供、济青北线“氢能高速”等项目建设，拓展氢能应用场景。依托风光核大型清洁能源基地，探索开展清洁能源制氢试点。（牵头单位：省发展改革委、省工业和信息化厅、省科技厅、省交通运输厅、省能源局、国网山东省电力公司） （二）完善装备链条，提升产业配套能级。 6.做强核电装备产业。依托烟台、威海等市核电厂址资源优势和产业基础，充分发挥国家电投核能总部集聚作用，吸引核电央企及配套装备企业落户山东，促进产业链协同联动发展。着眼三代及以上先进核电技术项目建设，提升主管道、法兰、风机、仪器仪表、电缆等配套装备研发制造能力，做强设计、制造、采购等产业链条，打造本地化设备供应和上下游配套体系，培育完善核电产业链供应链。（牵头单位：省发展改革委、省工业和信息化厅、省能源局） 7.做优风电装备产业。充分考虑各地资源禀赋、区位优势、产业基础，实施省级“窗口指导”，推动风电产业错位发展、联合发展。紧盯国内头部企业，引进落地一批“龙头型”企业、“补链式”项目，打造风电装备全产业链条。重点在烟台、东营、威海、滨州等市布局建设风电装备整机及关键零部件研发制造基地，建成5-30MW风电机组试验及生产线，具备海上18MW级、陆上10MW级大容量风机批量生产能力，开展深远海漂浮式风电机组试验应用。（牵头单位：省发展改革委、省工业和信息化厅、省能源局） 8.做新光伏装备产业。在鲁北盐碱滩涂地风光储输一体化、鲁西南采煤沉陷区“光伏+”基地等区域布局高效光伏组件项目，推动光伏装备就地就近配套。在环渤海、沿黄海区域开展海上光伏实证试验探索。鼓励钙钛矿电池等新技术研发及商业化落地，推动“钙钛矿光伏+”多场景应用，壮大钙钛矿电池产业规模。（牵头单位：省发展改革委、省科技厅、省工业和信息化厅、省能源局） 9.做大储能装备产业。立足各地产业基础，加快培育一批各具特色的产业聚集高地。在材料生产环节，重点推动东营电化学储能产业园、滨州万润锂电新材料基地等项目建设。在设备制造环节，重点打造泰安压缩空气储能装备制造产业园、济宁宁德时代新能源产业基地、潍坊液流储能产业园、新型储能沂蒙绿谷和淄博齐鲁储能谷。在储能集成环节，重点打造山东电工电气储能产业基地、青岛先进储能产业集聚区和烟台数字储能产业园区。（牵头单位：省发展改革委、省工业和信息化厅、省能源局） 10.做实氢能装备产业。着眼提升氢能“制储运加用”各环节装备制造水平，推动全链条协同联动发展，重点在青岛、潍坊、淄博等市建设燃料电池及动力系统规模化生产基地，在济南、青岛、聊城等市发展燃料电池整车制造，加快济南黄河流域氢能产业基地、青岛氢能产业园、淄博燃料电池用质子交换膜产业化项目建设，打造形成坚实完备的氢能装备产业链。（牵头单位：省发展改革委、省工业和信息化厅、省能源局） （三）强化科技创新，激发产业内生动力。 11.加强关键技术攻关。深入实施“核动未来”科技工程，重点攻克关键仪控装备等“卡脖子”技术难题，探索开展核能在工业供汽、海水淡化等方面的应用。依托“氢进万家”科技工程，加快推动氢气储运、氢燃料电池及关键材料等技术研发应用。开展先进压缩空气储能、兆瓦级液流电池等应用。（牵头单位：省发展改革委、省科技厅、省工业和信息化厅、省能源局） 12.加快创新平台建设。鼓励创新型龙头企业、高校、科研院所建设省级以上新能源领域重点实验室、技术创新中心、工程研究中心、产业创新中心等高能级创新平台。支持山东能源研究院、山东省先进核能技术创新中心、国家燃料电池技术创新中心等平台发展。指导各市在优势领域整合资源，布局建设一批新型研发机构。（牵头单位：省发展改革委、省科技厅、省能源局） 13.加大人才引育力度。聚焦核能、氢能、储能等领域，加大行业领军人才、高端创新人才、高素质管理人才、高技术高技能人才、急需紧缺人才等招引培育力度。以新能源产教融合共同体等平台载体，促进人才链、教育链、产业链、创新链有机衔接，实现人才资源互通对接、科研创新相互促进、成果转化高效便捷，全面提高新能源产业核心竞争力。（牵头单位：省发展改革委、省教育厅、省科技厅、省人力资源社会保障厅、省能源局） （四）树立品牌优势，增强产业竞争实力。 14.塑优一批产业集群。聚焦打造具有国际核心竞争力的优势产业集群，做大做强烟台市新能源、泰安市新能源等雁阵形集群，培优塑强淄博氢能、威海核能等未来产业集群，加快东营海上风电装备、海阳核电装备、泰安“泰山锂谷”等园区建设，强化重点企业、重大项目、人才招引支持，推动“产业集群+特色园区”协同联动高质量发展。（牵头单位：省发展改革委、省工业和信息化厅、省能源局） 15.培强一批领军企业。完善优质企业培育体系，充分发挥省市县三级联动培优合力，培育一批集群领军企业和领航型企业、专精特新“小巨人”“瞪羚”、制造业“单项冠军”企业，形成龙头引领、梯次跟进的发展格局。（牵头单位：省发展改革委、省科技厅、省工业和信息化厅、省能源局） 16.建好一批产业地标。指导各市因地制宜，大力发展优势突出、特点鲜明的特色产业，打造海上风电国际母港（烟台）、太阳能小镇智慧光谷（德州）、中国氢谷（济南）、东方氢岛（青岛）、氢能生产应用标杆城市（淄博）、鲁氢动力城（潍坊）、中国新能源电池名城（枣庄）等一批竞争力强、影响力大、发展后劲足的产业地标，形成相关领域产业发展新高地，擦亮“风光齐鲁”“山东氢能”等品牌。（牵头单位：省发展改革委、省工业和信息化厅、省能源局） -
全国工商业储能补贴政策汇总
02-29
近期，国家发改委、能源局发布了《关于新形势下配电网高质量发展的指导意见》（以下简称《指导意见》）。
这是“双碳”目标提出以来，相关部门首次以正式文件的形式对新形势下配电网的发展提出的具体要求。
《指导意见》显示，随着新型电力系统建设的推进，配电网正逐步由单纯接受、分配电能给用户的电力网络转变为源网荷储融合互动、与上级电网灵活耦合的电力网络，在促进分布式电源就近消纳、承载新型负荷等方面的功能日益显著。
同时，《指导意见》强调了配电网“有源”化要求。《指导意见》明确指出，配电网的发展目标，是在增强保供能力的基础上，推动配电网在形态上从传统的 “无源”单向辐射网络向“有源”双向交互系统转变，在功能上从单一供配电服务主体向源网荷储资源高效配置平台转变。同时，还强调鼓励多元主体投资配电网，创新投资方式。
《指导意见》强调推动新型储能多元发展。基于电力系统调节能力分析，根据不同应用场景，科学安排新型储能发展规模。引导分布式新能源根据自身运行需要合理配建新型储能或通过共享模式配置新型储能，提升新能源可靠替代能力，促进新能源消纳。在电网关键节点、电网末端科学布局新型储能，提高电网灵活调节能力和稳定运行水平。支持用户侧储能安全发展，加强计量管理实现应采尽采，围绕分布式新能源、充电设施、大数据中心等终端用户，探索储能融合应用新场景，支持参与电网互动。推动长时电储能、氢储能、热(冷)储能技术应用。
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《人民日报》聚焦裕廊岛储能项目 远景能源如何打造出海标杆？
01-27
近日，《人民日报》专题报道18个采用中国技术、中国方案的绿色“一带一路”十周年创新理念与实践案例，由远景能源提供智慧液冷储能系统的新加坡裕廊岛储能项目位列其中，也是18个案例中唯一的储能项目。
新加坡裕廊岛储能项目位于新加坡裕廊岛，总规划容量为200MW/200MWh，是新加坡及东南亚最大的储能项目。项目分为Sakra和Banyan两个站址建设，各规划容量100MW/100MWh，其中Sakra项目由远景能源提供全套智慧液冷储能系统，Banyan项目由远景提供智慧能量管理系统。
裕廊岛储能项目因其助力新加坡绿色转型及采用中国先进产品入选人民日报绿色“一带一路”十周年案例。该项目的启用将帮助新加坡落实洁净能源替代方案、达成绿色发展蓝图2030愿景，将裕廊岛转变为可持续发展的能源和化工园区。
远景能源提供系统设备的Sakra项目是新加坡第一个独立储能项目，充满电可供16700个两房式组屋一天用电所需。项目启用后，前两年主要用于旋转备用，逐步替代燃气发电，后八年主要用于调频，缓解光伏对电网冲击。远景能源在这个项目中创下了多个业内之“最”。
Sakra项目从2022年7月29日首批设备生产到2022年11月20日商业运行，前后仅用时115天，创下了海外百MWh储能项目最快商业运行的记录，用时不到一般所需时间的1/3，截至目前仍是海外储能项目最快商业运行记录的保持者。 世界上最严苛的防火隔热标准 Sakra项目远景智慧液冷储能系统获得了新加坡防火EI120标准认证，这是全世界技术要求最高、测试方法最苛刻的防火隔热标准，这也让远景能源成为唯一通过该标准认证的国内企业。该标准要求在系统容器内起火后120分钟内柜体不漏火，且外部温升不超过180℃。 首创Rank级灵活补电方案 远景能源与项目投资方新加坡胜科集团签署了为期10年的长期服务协议（LTSA），承诺10年后Sakra项目放电容量仍为100MWh。为此，远景能源解决新旧电芯一致性难题，创新补电方案，通过增配Rack柜进行扩容，增补最小单位为电池簇，相比常规以整套集装箱为最小单位扩容，更经济，也更灵活。
深度参与新加坡储能并网标准制定 新加坡同步电网规模不大，系统惯性小，负荷或者电源波动易引起系统频率波动。裕廊岛储能项目是新加坡第一个独立储能项目，储能并网标准还是空白。远景能源在风、光、储一体化控制及与电网协同方面具有丰富的技术经验，通过系统仿真建模，帮助新加坡确立并网测试标准，输出标准。 合作、信任、再合作 Sakra项目是远景能源与胜科集团的首次合作。远景能源满足了从交付到并网的一系列严苛要求。项目运行一年来表现良好，储能系统转换率达86%，高于1C储能系统常规水平，项目可利用率达99.3%，未发生一起安全事故。
远景能源与胜科集团在Sakra项目上建立了互信。因此，胜科集团在英国惠灵顿投资360MWh储能电站，也选择远景能源作为合作伙伴。远景能源与胜科集团在惠灵顿储能项目上合作更进一步。远景能源不仅提供储能系统设备，还为胜科集团提供EPC服务。
为什么是远景 远景能源具有强大的技术创新与综合解决方案的能力，构建了储能全栈技术能力，从电芯、PCS、BMS、EMS到SCADA系统都实现了自研自制，这可以很方便的为项目定制产品和解决方案，较好的保证储能系统的安全与一致性。
远景能源具备解决海外遇到的各种技术难题的能力。比如裕廊岛储能项目严苛的防火隔热标准要求；远景能源拥有领先的风电机组研发、制造和电站开发技术经验，更深刻理解新能源与电力系统，可以从源头规划和优化新能源场站，实现风光储荷与电网深度协同、智能协同。
远景具有全球化布局的自主供应链。远景在全球布局13个电池生产基地，为满足裕廊岛项目的交付时限，就近安排中国无锡电池基地快速生产；远景能源还构建了本地化的服务团队，在新加坡驻扎有专门的运维团队，保证24小时实时响应。
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两部制电价优化能源价格体系
01-20
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国际能源署预测:未来5年全球可再生能源将迎来快速增长期
01-15
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。
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全钒液流电池关键材料研究进展及展望
01-06
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。
