普及应用可再生能源，缩减化石能源发电厂的建设规模，提高其在能源消费中的比重，是社会发展进步的必然趋势，是解决能源安全、实现能源结构调整革命的重要途径。
可再生能源发电如风能、太阳能发电受到昼夜更替、季节更迭等自然环境和地理条件的影响，电能输出具有不连续、不稳定、不可控的特点，给电网的安全稳定运行带来严重冲击。电网对可再生能源发电的消纳能力成为决定其经济效益和发展前景的关键因素。为缓解可再生能源发电对电网的冲击，提高电网对可再生能源发电的接纳能力，需要通过大容量储能装置进行调幅调频，平滑输出，计划跟踪发电，提高可再生能源发电的连续性、稳定性和可控性，减少大规模可再生能源发电并网对电网的冲击。因此，大规模储能技术是解决可再生能源发电普及应用的关键瓶颈技术。
中国科学院大连化学物理研究所张华民研究员自年开始布局液流电池储能技术的研究方向，一直坚持研（研究所）、产（企业）、用（用户）密切合作的研究开发理念。年，大连化学物理研究所与博融控股集团共同成立大连融科储能技术发展有限公司（以下简称：融科储能公司），共同推进全钒液流储能电池技术成果的工程化转变、工程应用示范和产业化。近十年的发展，融科储能公司已建立研发中心、材料及装备生产基地等产业化平台，实现了全钒液流电池产品的规模化，产品已出口美、欧、日等发达国家，大连化物所与融科储能公司合作团队主导液流电池国际、国家及能源行业标准的制定，成为全球液流电池领域的领军企业。
多年来，大连化物所与融科储能紧密合作，协同创新，通过联合组建国家发改委液流储能电池技术工程研究中心和国家能源局国家能源液流储能电池技术重点实验室，联合申报国家科研项目、培养人才等多种模式，实现了产学研用的有效结合，在技术研发、市场推广、产业化等方面取得重大突破。
开展全钒液流电池关键材料的基础研究，研制出高性能材料新体系，取得多项原创成果
1、原创性提出“离子筛分传导”机理，研制出高性能、低成本非氟离子传导膜
离子传导膜是全钒液流电池的关键材料之一。张华民团队原创性地提出“离子筛分传导机理”新概念，合成出不含离子交换基团的高离子选择性、高稳定性、低成本非氟离子传导膜。替代了目前昂贵的进口离子膜，成功应用于多项示范工程，此项技术获中国专利优秀奖。
2、发明了具有钒离子络合效应和溶液自由能调控效应的化合物，开发出高性能电解液
电解液是全钒液流电池的储能介质，为V2+、V3+、VO2+、VO2+四种价态钒离子的混合溶液，其溶解度和稳定性差异大，容易析出沉淀，堵塞流道。提出钒离子络合效应和溶液自由能调控效应的思想，探索发现了具有上述效应的化合物，有效抑制了晶核生成，提高了电解液稳定性。开发出高性能电解液的制备技术，满足了工程应用的需要。
3、构建出增韧网络和碳素网络，研制出导电性、高韧性、低成本双极板
液流电池用双极板要求具有高导电性和高韧性。张华民团队创新地提出构建增韧和导电双网络的思想，通过调变分散剂及增韧剂的种类和组成，提高了混合均匀性和界面结合强度；调变碳材料种类及粒径分布，增加了其相互接触的连续性,开发出高导电性、高韧性、低成本复合双极板。其价格不到石墨双极板的5%。已应用于多个储能项目。
“全钒液流电池关键材料与核心技术”被评为“中国科学院十二五重大标志性进展成果”。
成功开发高性能电堆和高集成度储能系统
1、发明了大功率、高功率密度电堆设计制造技术
电堆的性能、成本、可靠性直接影响到储能系统的性能和应用。张华民团队建立了液流电池的二维和三维数学模型，通过模拟仿真和实验验证，揭示了极化分布特性及其关键影响因素，通过优化电堆结构设计，降低了欧姆极化和浓差极化，发明了大功率、高功率密度电堆设计方法，成功研制出国内可工业化规模生产的最大规模的30千瓦级电堆。
2、开发出兆瓦级储能系统集成技术，实施了全球首套5MW/10MWh系统工程应用示范
由于钒电解液导电性较好，会产生漏电电流，严重影响安全稳定运行和能量效率。张华民团队通过电堆内部电流网络模型仿真分析，揭示了漏电电流的分布特性和影响因素。发明了有效增加管路内阻和电压调控技术，解决了漏电电流对储能系统能量效率和安全可靠性的影响。
开发出大功率储能系统集成及控制管理技术，研制出可独立控制运行的kW储能模块，掌握了兆瓦以上级储能系统的模块化设计、制造与智能控制技术。实施了包括全球首套5MW/10MWh在内的多套兆瓦以上级工程应用项目，已安全稳定运行5年多。
“高效液流储能电池系统”获年度辽宁省科学技术发明一等奖。
加快推进全钒液流电池的推广应用
融科储能公司与大连化物所联合开展全钒液流电池的应用示范和推广，目前已累计实现装机超过40MWh，在建项目超过MWh，引领了国际全钒液流电池产业发展。
1、可再生能源发电领域典型项目
年在辽宁省龙源卧牛石风电场建设了“5MW/10MWh全钒液流电池储能应用示范电站”并成功通过辽宁电网的测试，各项指标全部达到设计要求。截至目前，该储能电站已连续运行超过5年。该全钒液流电池储能系统可实现如下功能：平滑风电输出；提高风电场跟踪计划发电能力；风场弃风限出力情况下储电，增加风场收益；暂态有功出力紧急响应、暂态电压紧急支撑功能；接受电网调度，参与电网调频；接受电网调度，参与电网调峰、削峰填谷。
2、电网调峰领域典型项目
年4月，国家能源局正式批复大连MW液流电池储能调峰电站国家示范项目，该项目是目前国际上最大规模的电池储能项目，对推进大规模储能在电力调峰及可再生能源并网，探索储能技术应用模式和商业模式上都具有积极示范和引领意义，将成为世界储能产业发展的重要里程碑。融科储能公司联合大连化物所负责该项目全钒液流电池系统的技术开发和产品交付。
该调峰电站将实现如下功能：（1）参与电网调峰；（2）作为重要负荷紧急备用电源；（3）储能电站和调频、热备机组联合运行。（4）黑启动。
3、分布式发电和智能微网领域典型项目
作为智能微网中不可缺少的一部分，全钒液流电池储能系统，能够有效对微网内风能和太阳能发电输出特性进行调节，保障了微网运行稳定性。年，融科储能公司为中广核青海光/储智能微网工程提供了kW/1MWh全钒液流电池系统，为青海共和县无市电地区提供电力供应。年，融科储能公司与北变微电网合作为延庆八达岭管委会微电网项目提供了两套kW/1kWh的全钒液流电池系统，作为微电网的核心储能设备。在工业园区微电网应用方面，融科储能公司与金风科技形成战略合作关系，在北京亦庄和宁夏吴忠等地相继开展了kW/kWh和kW/kWh产品应用项目。
另外，随着国际储能市场商业化进程的不断加快，融科储能公司也大力拓展国际市场。年，与德国博世集团（BOSCH）合作，在德国北部风场建造了kW/1MWh全钒液流电池储能系统。与美国的UET公司合作，在美国华盛顿州分别开展了1MW/3.2MWh和2MW/8MWh的储能项目。
在国内外率先实现了全钒液流电池产业化
融科储能公司于年建成了年产兆瓦液流电池储能装备基地，实现了核心部件加工、电堆组装和系统集成的智能化生产，这是目前全球首个最大规模的全钒液流电池储能装备生产基地，公司的储能业务已形成了包括总部基地、电池材料基地和储能装备基地的“三位一体”的全产业链发展格局，并在市场上展现出显著的发展优势，开创了液流电池储能新兴产业。
依靠学术影响力和技术实力，主导国内外相关标准的制定，引领产业发展
大连化物所与融科储能公司联合行业内高校院所、企业单位，在年推动成立了“能源行业液流电池标准化技术委员会（NEA/TC23）”，张华民研究员任主任委员。标委会成立至今，融科储能和大连化物所已主导并参与了17项液流电池相关标准制定，其中已颁布国家标准3项，行业标准5项，另有1项国家标准及8项行业标准处于制定过程中。同时，张华民研究员于年入选国际电工委员会（IEC）TC液流电池标准战略研究专家组，积极推动成立了液流电池工作组。截至目前，已牵头制定液流电池测试方法与通用要求国际标准，并参加另外2项国际标准的制定，引领产业的发展。电器工业协会为表彰其在国际标准领域的工作授予“突出贡献奖”。
大连化学物理研究所与大连融科储能合作团队在液流电池储能技术的研究开发和产业化领域取得的创新性得到了国际同行的高度认可，英国皇家化学会派人到大连考察后，于年3月在其ChemistryWorld网站上以ChinaPowerUp为题，详细报道了中国近些年在清洁能源领域取得的重大进步，用了很大篇幅讲述大连化物所合作团队的液流电池进展，并强调原始创新在其中发挥的重要作用。文章明确指出，全钒液流电池是真正的创新。
展望
储能是智能电网、可再生能源和“互联网+”智慧能源的重要组成部分和关键支撑技术，是世界各国竞相发展的“战略必争领域”。年9月，国家发改委、财政部、科技部、工信部和国家能源局五部委联合印发《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》，全钒液流电池储能技术被列入商业化推广类技术，标志着该技术得到国家认可，迎来了产业化和大规模商业推广的重大机遇。年3月7日国家能源局发布了《年能源工作指导意见》。在储能领域方面，指导意见明确指出“积极推进已开工项目建设,年内计划建成大连MW/MWh液流电池储能调峰电站、辽宁绥中电厂24MW/12MWh火电机组联合调频储能、大连30MW/MWh网源友好型风电场储能”。这正是融科储能公司本年度的三项全球最大规模的产业化项目。因此，我们坚定相信，只要加快创新发展，就能为国家能源技术和产业发展、抢占世界储能技术高地贡献力量。
（作者单位：
张华民李先锋中国科学院大连化学物理研究所
张宇王晓丽大连融科储能技术发展有限公司）
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