液流钒电池储能系统产业化开发项目可行性研究报告073344.pdf

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1、百学须先立志。朱熹宠辱不惊，看庭前花开花落；去留无意，望天上云卷云舒。洪应明 液流钒电池储能系统产业化开发项目 吾日三省乎吾身。为人谋而不忠乎？与朋友交而不信乎？传不习乎？论语云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫 1 目 录 第一章 液流钒电池储能系统产业化开发项目总论.1 1.1 项目的基本情况.1 1.2 已完成的研发工作及中试情况.2 1.3 技术或工艺特点.4 1.4 该重大关键技术的突破对行业技术进步的重要意义和作用.7 1.5 项目承办单位.7 1.6 可行性研究报告的编制依据.7 1.7 项目建设方案.8 1.8 项目总投资及资金来源.9 1.9 经济及社会效益.9 第二章 液

2、流钒电池储能系统产业化开发项目建设的前景及必要性.10 2.1 项目背景.10 2.2 国内外现状和技术发展趋势.11 2.3 对产业发展的作用与影响，产业关联度分析，市场分析.12 2.4 与国家高新技术产业化专项总体思路、原则、目标等关联情况.14 第三章 液流钒电池储能系统产业化开发项目承办单位概况.16 3.1 基本情况.16 3.2 主要股东情况.16 3.3 项目主要负责人.16 第四章 液流钒电池储能系统产业化开发项目产品市场分析.18 4.1 总体目标市场.18 4.2 公司目前掌握的市场状况.18 4.3 市场容量.19 4.4 市场竞争格局.20 4.5 价格现状及预测.2

3、0 4.6 市场主要原材料供应.20 4.7 销售策略.20 第五章 液流钒电池储能系统产业化开发项目技术基础及技术工艺方案.22 5.1 成果来源.22 5.2 技术工艺特点.22 5.3 该项目的重要意义和作用.22 5.4 项目的产能规模.24 5.5 建设的主要内容（第一期）.24 5.6 采用的工艺技术路线与技术特点.25 5.7 生产线建设平面图(第一期).26 5.8 项目设备选型.26 5.9 项目无形资产投入.27 我尽一杯，与君发三愿：一愿世清平，二愿身强健，三愿临老头，数与君相见。白居易云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫 2 第六章 液流钒电池储能系统产业化开发项目原

4、材料供应.28 6.1 主要原料材料供应.28 6.2 主要原材料价格.28 6.3 项目物料平衡及年消耗定额.29 第七章 液流钒电池储能系统产业化开发项目地址选择.32 7.1 第一期项目地质现状及建设条件.32 7.2 项目总平面布置图.33 7.3 项目给排水图.33 7.4 项目供电图.33 7.5 第二、三期项目选址.33 第八章 液流钒电池储能系统产业化开发项目节能措施.34 8.1 节能措施.34 8.2 能耗分析.36 第九章 液流钒电池储能系统产业化开发项目节水措施.37 9.1 节水措施.37 9.2 水耗分析.37 第十章 液流钒电池储能系统产业化开发项目环境保护.38

5、 10.1 场址环境条件.38 10.2 主要污染物及产量.38 10.3 环境保护措施.38 10.4 环境保护投资.40 10.5 环境影响评估.40 第十一章 液流钒电池储能系统产业化开发项目劳动安全卫生与消防 .41 11.1 劳动安全卫生.41 11.2 消防措施.44 第十二章 液流钒电池储能系统产业化开发项目组织机构与人力资源配置.46 12.1 项目组织机构.46 12.2 劳动定员.47 12.3 人员培训.47 第十三章 液流钒电池储能系统产业化开发项目实施进度安排.48 13.1 液流钒电池储能系统产业化项目分三期实施.48 13.2 第一期项目实施进度.48 13.3

6、第二期计划.48 13.4 第三期计划.48 13.5 项目建设期管理.49 第十四章 液流钒电池储能系统产业化开发项目投资估算及资金来源 .50 14.1 项目总投资估算.50 丈夫志四方，有事先悬弧，焉能钧三江，终年守菰蒲。顾炎武非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮 3 14.2 投资使用估算.50 14.3 资金来源.51 第十五章 液流钒电池储能系统产业化开发项目财务概算.52 15.1 第一期投资财务概算.52 15.2 第二期投资财务概算.53 15.3 第三期投资财务概算.54 15.4 投资盈利节点合计概算.55 15.5 建立中国钒产业基金.55 第十六章 液流钒电池储能系

7、统产业化开发项目经济及社会效益分析 .56 16.1 经济效益分析.56 16.2 社会效益分析.56 第十七章 液流钒电池储能系统产业化开发项目风险分析.58 17.1 市场风险.58 17.2 工艺、设备技术风险.58 17.3 资金风险.58 17.4 政策风险.58 17.5 人员风险.59 17.6 不可抗拒因素.59 第十八章 液流钒电池储能系统产业化开发项目综合结论.60 附件：.62 1.四川中物电新能源科技有限公司注册资质.62 2.四川鸿恒旗实业有限公司注册资质.62 3.成都中物电新能源科技公司注册资质.62 4.国家国防科技工业局，科工经【2008】423 号 .62

8、5.中国工程物理研究院，军转民【2013】15 号 .62 6.四川中物电新能源科技有限公司七项专利.62 7.双流县发改局项目立项批复.62 8.双流县安监局第一期安评通知.62 9.双流县环保局第一期项目环评通知.62 10.成都市环保局第一期项目环评的审查批复.62 11.相关图纸.62 12.固定资产投资项目节能登记表.错 误！未定义书签。13.项目资产评估报告书.64 14.四川中物电新能源科技有限公司研发中心揭牌授印仪式现场图65古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼老当益壮，宁移白首之心；穷且益坚，不坠青云之志。唐王勃 1 液流钒电池储能系统产业化开发项目可行性研

9、究报告 第一章 液流钒电池储能系统产业化开发项目总论 钒电池全称为全钒氧化还原液流电池（Vanadium Redox Battery,缩写为VRB），是一种活性物质呈液态循环流动的氧化还原电池。具有大功率、大容量、长寿命的特点，能广泛应用于各种中大型储能、调峰领域。1.1 项目的基本情况 本项目的主要技术来源于中国工程物理研究院（以下简称中物院）电子工程研究所在19952014 年开展的液流钒电池储能系统各项技术研究，包括2007 年中物院电子工程研究所军民两用技术开发项目液流钒电池储能系统示范工程，2008 年国防科工局军转民技术开发项目液流钒电池储能系统产业化开发、2011 年总装预研项目

10、固定台站用全钒液流储能电池关键技术研究、2013 年院应用技术开发重大项目离网储能用钒电池储能系统工程化开发等项目中取得的成果。中物院电子工程研究所已获得多项专利权，如表1 所示。其中一种低电阻导电塑料及其制备方法获2010 年第十九届国家发明展览会银奖。四川中物电新能源科技（集团）有限公司与中物院电子工程研究所合作（知识产权入股）,所有专利已转入四川中物电新能源科技（集团）有限公司，以后取得的研究成果归四川中物电新能源科技（集团）有限公司所有。（注：成都中物电新能源科技有限公司是四川中物电新能源科技（集团）有限公司的全资公司）。百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行以家

11、为家，以乡为乡，以国为国，以天下为天下。管子牧民 2 表 1-1 专利一览表 序号 专利名称 授权号 专利类型 备注 1 一种液流电池复合导电塑料集流体的制备方法 CN100550486C 发明专利 已授权 2 一种全钒液流电池用电解液的制备方法 CN101521292B 发明专利 已授权 3 一种低电阻导电塑料及其制备方法 CN101525468B 发明专利 已授权 4 液流电池用一体化双极板 CN202601781U 实用新型专利 已授权 5 液流电池用一体化端极板 CN202905873U 实用新型专利 已授权 6 一种低电阻率复合导电板及其制备方法 CN102643515A 发明专利

12、公告期 7 止回液流电池 2014205193561 实用新型专利 已受理 8 管道电解液检测装置 201420519416X 实用新型专利 已受理 9 漏液监测装置 2014205196964 实用新型专利 已受理 10 液流电池蓄电量监测装置 2014205194193 实用新型专利 已受理 11 水压测试机 2014205192037 实用新型专利 已受理 12 检漏机 2014205208247 实用新型专利 已受理 13 检漏装置 2014205208675 实用新型专利 已受理 1.2 已完成的研发工作及中试情况 中物院电子工程研究所从1995 年率先在国内开始钒电池的研制。先后研

13、制成功了20 瓦、50 瓦、250 瓦、500 瓦、1 千瓦、5 千瓦、10 千瓦的钒电池模块电堆样机，立足自主创新，坚持跟踪国内外先进技术，在钒电池的关键技术上不断突破，保持关键技术国内领先优势。电堆充放电电流密度可以达到120mA/cm2以上,综合技术指标达到了国内领先、国际先进水平。成功开发了钒电解液制备技术、复合导电板技术、一体化极板技术、模块电堆技术、系统集成及系统自动化管理技术等，其中复合导电板技术、一体化极板技术属国内外首创，达到国际领先水平。项目研发过程中承担的主要项目包括：1.2.1 1995 年国家财政部项目钒电池研究与开发。1.2.2 2003 年中国工程物理研究院科学技

14、术基金军转民项目钒电池复合导电板的研制，编号20030325。非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐 3 1.2.3 2004 年中国工程物理研究院科学技术基金军转民项目电解液研究，编号20040543。1.2.4 2006 年四川省发展和改革委员会四川省2006年预算内基本建设投资（第二批）计划项目钒电池储能系统，川发改投资【2006】562 号文件。1.2.5 2006 年院军转民项目液流钒电池储能系统示范工程，编号JM20060320。1.2.6 2008 年所军转民项目钒电池储能系统工程化开发，编号JM2008506-2。1.2.7 200

15、8 年四川省第二批应用技术研究与开发项目高效环保液流钒电池储能系统，项目编号2008GZ0085。1.2.8 2008 年国防科工局军转民技术开发专项“液流钒电池储能系统产业化开发”项目，科工经【2008】423 号。1.2.9 2009年上海电力公司提供10千瓦钒液流电池储能系统示范工程。1.2.10 2011 年固定台站用全钒液流储能电池关键技术研究，总装预研项目。1.2.11 2013 年院军转民【2013】15 号，离网储能用钒电池系统工程化开发。先后发表文章数十篇，申请专利十多项，2011 年“5Kw钒电池单元电堆制造技术”通过四川省科技成果鉴定，并先后建立了多套示范系统。2006

16、年，建立了国内第一套4 千瓦太阳能光伏发电用钒电池储能系统示范工程，该套系统参加深圳市第九届中国国际高新技术成果交易会，获得优质产品奖；2008 年，与上海电力合作，在上海市崇明岛建立了国内第一套应用于光伏发电并网调峰的10 千瓦钒电池调峰示范系统，并参与上海世博会期间的展出，获参观的相关国家领导人好评；2010 年，在攀枝花建立了无人值守5Kw 太阳能发电钒电池储能的离网示范系统，连续运行至今，使用效果良好；2012 年，在攀枝花建立了无人值守20Kw 太阳能发电钒电池调峰抽水灌林示范工程，灌林实用效果显著，运行至今，受到地方政府与人民的高度评价。百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤

17、悲。汉乐府长歌行百学须先立志。朱熹 4 图 1 深圳高交会4 千瓦钒电池示范工程 图 2 上海崇明10 千瓦钒电池示范工程 图 3 5 千瓦钒电池储能示范工程 图 4 20 千瓦钒电池调峰示范工程 目前，基于中物院电子工程研究所研发的液流钒电池技术，注册成立四川中物电新能源科技（集团）有限公司,进行液流钒电池技术产业化开发，并在绵阳成立了研发中心。项目第一期全部建成后，将具备年生产50 兆瓦液流钒电池储能系统的生产能力。1.3 技术或工艺特点 该项目由中物院电子工程研究所独立开发研究。通过十多年的研究，已经突破了以下关键技术。1.3.1 复合导电板技术 目前国内外钒电池导电板主要使用导电塑料板

18、。导电塑料板基本都是采用高分子基体材料，一般为PE、PP 等绝缘热塑性树脂，通过添加导电粉体填料，如金属粉末、碳粉、碳纤维（短纤）等，采用高温注塑工艺生产导电塑料板。复合导电塑料板化学稳定性好，但是导电性较差。导电塑料板内部的导电结构可分为三种情况：导电颗粒完全连续的相互接触形成电流通路，这是最理想情况，导电性能最好。海纳百川，有容乃大；壁立千仞，无欲则刚。林则徐人之为学，不日进则日退，独学无友，则孤陋而难成；久处一方，则习染而不自觉。顾炎武 5 导电颗粒不完全连续接触，其中不相互接触的导电颗粒之间由于隧道效应而形成电通流路，相当于一个电阻与一个电容并联后再与电阻串联的情况，导电性能次之。导电

19、粒子完全不连续，导电颗粒间的聚合物隔离层较厚，是电的绝缘层，相当于电容器的效应，导电性最差。由于导电填料分散不均以及含量存在上限的原因，第一、第二两种情况在导电塑料板制备中难以避免的大量普遍存在，导电塑料板在导电性能方面很难取得根本上的突破。石墨板虽然导电性能很好，但是通过多次实践证明，石墨板在钒电池正极易发生电化学腐蚀现象，导致石墨板表层松软、变形、穿孔等现象。本项目的复合导电板结合了导电塑料板和石墨板的优点，同时具备电性能优良和化学、电化学性能稳定、机械强度高等特点。通过对各种种类的导电填料进行比较和优选，选定优质碳黑和碳纤维（网状）作为导电填料，树脂料作为基体。通过调整炭黑含量，并利用碳

20、纤维形成贯穿型导电网络骨架结构，实现了导电塑料板最理想的连续导电结构，显著提高了复合导电板的导电性能和机械强度。设计了超声分散工艺、真空浸渍工艺、模压工艺、气检、水检工艺等，采用一次性混料模压成型的工艺，提高了复合导电板抗渗漏性能和捡漏合格率。制备的复合导电板电阻率低于0.05 cm，厚度不超过3mm，生产工艺简单，原材料成本低，易于产业化生产。1.3.2 一体化极板技术 将复合导电板作为嵌入件直接嵌入到导流边框模具中央预留腔体内，采用常温注塑工艺一次成型，制备一体化双极板。该项技术目前在国内外还没有报道，属于完全自主技术，已申请专利。由于注塑边框用的树脂材料与复合导电板基体为同种树脂材料，所

21、以制备的一体化极板边框与复合导电板可以完成无缝结合。该项技术彻底解决了双极板组件内部的导电板两面的电解液密封问题，减少了50%的密封环节，提高双极板可靠性，简化了生产工序，降低了生产成本。1.3.3 模块电堆技术 模块电堆技术主要包括电极材料技术、电堆密封技术、志不强者智不达，言不信者行不果。墨翟云路鹏程九万里，雪窗萤火二十年。王实甫 6 内部流道技术、电堆进出液方式设计等。电极是钒电池发生反应的唯一场所，是钒电池关键组件之一。通过对多种电极材料的筛选比较，发现石墨毡材料是目前最适合用于钒电池电极的材料，而不同的石墨毡材料性能差异较大，通过长期优化，选择特定品质的石墨毡材料，严格控制原材料性质

22、、生产升温曲线、成品密度、厚度一致性等，可以提高钒电池的电压性能和能量效率。模块电堆密封技术是钒电池长期运行最基本的可靠性保障，也是钒电池最常见的技术问题。通过对密封圈材料硬度、压缩比、密封圈形状等的优化，结合密封方式的调整，彻底解决了钒电池漏液问题，大大提高了电堆运行的安全可靠性。模块电堆内部流道结构直接关系到电解液在电极上的交换速度与分布均匀性，通过流道尺寸以及流道结构的优化，控制适宜的流量，尽可能避免了电极反应死角，提高电化学反应交换速度，提高了电堆的比功率。通过优化模块电堆进出液方式，降低了自放电损耗，提高了能量效率。同时，采用单边进出液、两端进出液、中间进出液等多种进出液方式，方便根

23、据场地进行多堆连接，完成系统集成。1.3.4 电解液技术 电解液是钒电池的储能介质，电解液的处理和匹配是钒电池稳定运行的关键因素。此前钒电解液只能用化学方法进行处理。经过试验研究，改进了电解液的处理方法，改用化学方法和电化学方法相结合的方式，以五氧化二钒为原材料，在高压蒸汽反应釜中进行还原处理，利用化学还原方法制备正极钒溶液，再用电化学方法还原处理得到负极钒溶液。改进后的方法降低了钒溶液处理成本，同时保证了钒溶液的质量，使正、负极电解液能很好的匹配，大大提高了电堆性能。同时，通过电解液正、负极稳定性的研究，分析了高荷电态正极出现沉淀、负极出现结晶和沉淀的机理，研究得到了正极稳定性添加剂配方，并

24、通过优化制备工艺，改进配方等办法，大大提高了钒电解液的稳定性，扩大了钒电解液的一寸光阴一寸金，寸金难买寸光阴。增广贤文丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。杜甫 7 稳定使用温度范围，从以前的0至40拓展至常规-5至45，特殊情况-10至50，保障了钒电池的可靠运行，实现工程化应用。1.3.5 系统集成及电池管理技术 作为大容量、大功率储能系统，必须要有多个电池之间的联接。系统集成及电池管理是保证系统可靠运行的关键，液流钒电池不同于传统电池，系统构造更复杂。针对液流钒电池的技术特点，设计并开发了包括流量、温度、液位、电压、电流等各种参数的监测及自动化控制管理系统，开发了多个电堆之间的联接及管理技术。

25、1.4 该重大关键技术的突破对行业技术进步的重要意义和作用 液流钒电池储能系统的关键技术突破，对钒电池储能系统的产业化开发起到了极大的促进作用。电堆密封问题的解决，大大提高了钒电池的稳定性和使用寿命；复合导电板以及一体化极板技术均属国内外首创，这两项技术的突破，对提高液流钒电池电堆性能以及稳定性具有重要意义；电解液生产工艺的解决，降低了电解液的生产成本，减少了对原材料以及能源的消耗，提高了生产效率。1.5 项目承办单位 四川中物电新能源科技（集团）有限公司。1.6 可行性研究报告的编制依据 1.6.1 国家“十一五”科学技术发展规划，第三章重点任务第2 条第（1）部分，优先发展能源、资源与环境

26、保护技术。1.6.2 国家中长期科学和技术发展规划纲要(2006 年2020 年），第五章前沿技术第5 条先进能源技术，分布式供能技术。1.6.3 2011 年 12 月国家能源局文件国家能源科技“十二五”规划（2011 年 2015 年）第70 页【Z16】大容量快速储能装置（6）Mw 级液流储能电池系统目标：研制20Kw 级液流储能电池模块，集成。制造输出功率为MW 级的液流储能电池系统。非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮志不强者智不达，言不信者行不果。墨翟 8 1.6.4 国家发改委，当前优先发展的高技术产业化重点领域指南（2011 年度）中包括钒电池储能内容摘要如下：【五、先进能源

27、 63、动力电池及储能电池高性能锂离子电池正极材料、隔膜材料、电解质材料制备技术，大容量锂动力电池成组技术与设备、电池管理系统设计与生产，大容量钠硫电池模块制备、储能系统、电网接入系统与控制技术，全钒液流储能电池制备、电池系统设计、集成与运行控制技术，质子交换膜燃料电池及关键材料制备技术，直接醇类燃料电池，中低温固体氧化物燃料电池及微型燃料电池。】1.6.5中华人民共和国国民经济和社会发展第十二个五年规划纲要第十一章“推动能源生产和利用方式变革”第三节“加强能源输送通道建设”中明确指出：适应大规模跨区输电和新能源发电并网的要求，加快现代电网体系建设，进一步扩大西电东送规模，完善区域主干电网，发

28、展特高压等大容量、高效率、远距离先进输电技术，依托信息、控制和储能等先进技术，推进智能电网建设，切实加强城乡电网建设与改造，增强电网优化配置电力能力和供电可靠性。1.7 项目建设方案 项目建设分三期，第一期建成具备50 兆瓦液流钒电池储能系统生产能力的生产线；第二期建成具备500 兆瓦液流钒电池储能系统及相配套的电解液、电堆、隔膜生产能力的生产线；第三期建成“中国钒电池产业园”，入驻企业100家，将液流钒电池储能系统的生产能力扩大到1000 兆瓦以上。1.7.1 建设地点 成都市西航港经济技术开发区。1.7.2 建设工期 2014 年 8 月到2015 年 12 月。1.7.3 建设期管理 公

29、司成立了成都中物电新能源科技有限公司，对钒电池储能系统进行产业化开发。项目实行目标责任制，建立完善技术管理机制及严格的开发考核机制，对项目负责人实行授权管理：即制订详细的项目进度，经费安排。主要研究人员丹青不知老将至，贫贱于我如浮云。杜甫百学须先立志。朱熹 9 的配置、奖惩办法和考核办法等。1.8 项目总投资及资金来源 1.8.1 项目总投资28 亿人民币，分三期投入。第一期已租厂房17000 平方米，投资7900 万元，建成具备50 兆瓦生产能力的生产线；第二期征地500 亩，投资3.21 亿元人民币，建成具备500 兆瓦生产能力的生产线，同时建成电解液生产线、隔膜生产线；第三期再征地100

30、01500亩，投资24 亿元人民币，建成“中国钒电池产业园”，入驻相关企业100 家。建成具备1000 兆瓦以上生产能力的生产线及配套生产线（企业）。1.8.2 资金来源 本项目的第一、二期4 亿元人民币资金，由四川中物电新能源科技（集团）有限公司的控股公司四川鸿恒旗实业有限公司全额投资；第三期24 亿元人民币的资金，50%由第一、二期的利润再投资，50%向银行贷款融资。1.9 经济及社会效益 本项目依托中国工程物理研究院，解决了钒电池产业化生产中的核心技术，经济效益显著。本项目的建成，填补了我国储能领域中的空白，具有良好的社会效益。天行健，君子以自强不息。地势坤，君子以厚德载物。易经以铜为镜

31、，可以正衣冠；以古为镜，可以知兴替；以人为镜，可以明得失。旧唐书魏征列传 10 第二章 液流钒电池储能系统产业化开发项目建设的前景及必要性 2.1 项目背景 新能源已经成为国家能源发展战略中的重要组成部分，截至2013 年，我国新能源发展已经走在世界的前列，光伏产品产量世界第一，风电装机容量世界第一，可再生能源发电在我国的发展已经到了瓶颈阶段。目前我国对可再生能源发电的利用率还非常低，官方统计三分之一的风机在空转，光伏目前也进入寒冬，制约可再生能源开发利用的关键问题就在于储能技术的落后。由于可再生能源的不连续性和不稳定性，要合理开发可再生能源必须要有配套的储能调峰技术以及智能电网技术。目前国家

32、已经加大了对储能技术发展的投入，在十二五期间第一次将大规模化学储能技术列入规划内容。现阶段大规模化学储能技术主要有锂离子电池、钠硫电池以及液流电池，2011 年国网公司在张北投资200 多亿建立了国内第一套大规模化学储能示范工程，计划储能产品包括锂离子电池、钠硫电池以及液流钒电池，目前锂离子电池、液流钒电池已经开始运行，钠硫电池因此前国外出现过两次事故而被放弃。总体来说，作为大规模化学储能技术，三种技术各有优缺点，各项比较如下表。表 2-1 几种化学储能技术比较 储能技术 效率 容量 可靠性 储能评价 锂离子 电池 大于90%受功率限制 对电池一致性要求高、一个电池出问题整个模块都要更换，可靠

33、性较低。一般 钠硫 电池 大于85%受功率限制 运行温度达到300 多度，存在安全隐患，可靠性较低。一般 液流钒 电池 大于75%不受限制 对电池一致性要求低，常温运行，可靠性高。最佳选择 在国家十二五规划中，明确规划了大规模全钒液流储能电池技术研究：2010 年，国家863 项目重点支持了全钒液流储能电池技术。我尽一杯，与君发三愿：一愿世清平，二愿身强健，三愿临老头，数与君相见。白居易志不强者智不达，言不信者行不果。墨翟 11 2011 年，国家973 项目重点支持了全钒液流储能电池技术。2011 年，国网张北风光发电场配套2 兆瓦全钒液流储能电池调峰示范项目。2011 年，全钒液流储能电池

34、国家标准委员会成立，制定相关产品标准，我单位孟凡明、刘效疆是标委会委员。2012 年，国家智能电网重点示范项目，辽宁省龙源沈阳法库卧牛石风电场调增配套5 兆瓦全钒液流储能试验示范项目。2012 年，国家能源局制定国家能源材料发展纲要，我院是组稿单位之一，我院组稿储能技术材料编写，其中全钒液流储能电池多种关键材料被列入。我国目前的储能市场巨大，其总需求在8000 兆瓦以上。如钒电池储能系统达到市场占有率的30%，也将有2400 兆瓦以上的市场，销售额高达数千亿。随着可再生能源开发利用的进一步发展，对储能系统产品的需求还将迅速发展。因此，本项目开发的储能钒电池产品市场需求旺盛、前景广阔。2.2 国

35、内外现状和技术发展趋势 早在60 年代，就有铁-铬体系的氧化还原电池问世，但是钒系的氧化还原电池是在1985 年由澳大利亚新南威尔士大学的Marria Kazacos 提出，经过十多年的研发，钒电池技术已经趋近成熟。在日本，用于电站调峰和风力储能的固定型（相对于电动车而言）钒电池发展迅速，大功率的钒电池储能系统已投入实用，并全力推进其商业化进程。在国外，1984 年澳大利亚新南威尔士大学（UNSW）开展“全钒离子氧化还原液流电池”研究。自 1985 年以来，UNSW在钒电池隔膜、溶液制备、电极材料制备及表面处理等方面开展了研究工作并取得一系列专利。经过20 年的发展，钒电池技术目前已经逐步商品

36、化。1989 年，住友电工的电站调峰用60 千瓦级钒电池建成。运行五年，循环达1819 次。1993 年，钒电池在太阳能储能上应用，300 套 4 千瓦钒电池在泰国安装。2001 年，美国PacifiCorp 建成250 千瓦/2000 千瓦时丈夫志四方，有事先悬弧，焉能钧三江，终年守菰蒲。顾炎武其身正，不令而行；其身不正，虽令不从。论语 12 钒电池系统，用于电站调峰，并给犹他州东南部的边远地区供电。在国内从事全钒电池研究始于20 世纪90 年代末期，至21 世纪初达到研究高潮，众多科研院所、大专院校纷纷投入人力物力进行研究与开发。目前，钒液流电池的研究主要集中在东北大学、中南大学、中科院的

37、大连化学物理研究所等单位，基本都停留在实验室样机阶段。2002 年钒矿的龙头企业攀枝花钢铁集团，准备开发固定型储能钒电池。攀枝花钢铁研究院对四阶硫酸钒酰及钒电池溶液的制备进行了较深入的研究。其四阶钒粉末生产技术成熟，可批量生产，直接用于钒电池四阶钒离子溶液的配制；大连化学物理研究所目前已经开发出5 千瓦的钒电池储能系统，但对系统稳定性以及运行情况没有相关报道。在国内也没有钒电池储能系统在工程上应用的报道。中国工程物理研究院通过近20 年的研究，较好的解决了液流钒电池储能系统的关键技术，从中试到20Kw 储能的应用，收到了较好的效果。已具备了产业化开发的条件。2.3 对产业发展的作用与影响，产业

38、关联度分析，市场分析 化石能源的日益枯竭，以及由于使用化石能源而引起的严重的环境污染，促使人们越来越广泛地开发和利用可再生能源，如风能、生物质能、太阳能以及潮汐等。可再生能源是一次能源，通常被转化为二次能源-电能使用。为了可持续发展战略目标，我国在制定的21 世纪发展规划中再次强调了新能源和可再生能源对我国经济持续发展与环境保护方面的重要作用，国家科委、经贸委、计委共同制定了我国1996 年至2010 年新能源和可再生能源的发展纲要。目前我国已经建立了大量的小型风力发电站、太阳能发电站、地热发电站等新能源电站。可再生能源的不稳定性和非连续性均要求有相应的储能配套设施，研究开发高效、大功率的储能

39、系统是合理优化使用可再生能源的基本条件。随着全球能源危机的爆发，合理高效利用能源是解决能源危机的重要手段，液流钒电池储能系统能将产生而不能及时利用的电能储存起来，在需要使用时再将其释放出来，对丈夫志四方，有事先悬弧，焉能钧三江，终年守菰蒲。顾炎武谋事在人，成事在天！增广贤文 13 于节约能源、提高电能利用效率具有重要意义。液流钒电池储能系统具有的大型、长寿命、高效、环保等特点，使液流钒电池更适合用做电站调峰等大型储能系统的储电池。液流钒电池储能系统的开发应用能填补目前我国大型化学电源储能领域的空白。在我国，钒资源储量居世界第三位，许多大型钒矿企业，如攀钢集团、承德钒矿等单位都在积极寻求资源的转

40、化，钒电池已经成为他们新的发展方向。钒电池的技术实用化将给我国过剩的钒资源找到新的出路，同时也将给我们带来巨大的经济效益。液流钒电池作为一种高效、环保、大容量的储能系统，能广泛应用于各种大型以及中型储能领域，其主要应用领域包括：2.3.1 电站调峰电源系统 电场或电站及其用电单位，在用电低俗期将富余电能以化学能的形式储存起来，在用电高峰期弥补其不足是惯用的做法。国家自然科学基金委员会在1997 年度已正式把新型储能技术的开发列为重大科技开发项目，我国在此领域年需求上百兆储能系统，市场潜力巨大。2.3.2 大规模光伏发电、风能发电系统 太阳能光伏系统或风能发电机系统均要求配备良好的储能手段。太阳

41、能或者风能本身无法储存，若有了高效、低成本的储能电池，太阳能、风能的利用将更加充分。截止到2012 年，我国风电装机容量全世界第一，光伏产能世界第一，而由于配套调峰储能技术的相对滞后，可再生能源发电的非连续性和不稳定性问题得不到解决，严重制约了我国可再生能源的开发利用效率，新能源产业正面临着巨大挑战，目前据初步统计至少三分之一风机在空转，光伏产业也面临大面积破产。大规模储能技术在该领域有着广阔的市场。2.3.3 边缘地区及别墅储能系统 该项用途主要有以下几个方面：小型无人监控系统（如导航、通讯等）；家用以及别墅供电系统储能设施；百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行一寸光

42、阴一寸金，寸金难买寸光阴。增广贤文 14 边缘乡镇、边防哨所以及孤岛储能设施。2.3.4 不间断电源或应急电源系统 该应用的主要场合是办公大楼应急灯、计算机备用电源以及邮电通讯系统电源等。钒电池作为这种电源，其主要优势在于：应急电源应急时间可根据实际情况任意设计，使用寿命长，自放电低。2.3.5 分布式储能系统 分布式储能一方面能缓解高峰用电需求，另一方面在出现紧急情况时能保证关键部位，如通讯等的用电需求。目前我国分布式储能技术才刚刚起步，主要原因是现阶段还没有能达到分布式储能容量的储能系统可以利用。钒电池储能系统的大容量可以填补这一空白，在电网的各个区域建立分布式储能，能提高电源的利用，还能

43、应付各种紧急情况（如今年雪灾造成的大面积停电，如果有分布式储能将能在一定条件下缓解这一困难）。2.4 与国家高新技术产业化专项总体思路、原则、目标等关联情况 项目属于国家“十一五”科学技术发展规划重点发展的“能源、资源与环境保护技术”领域。项目产品可应用太阳能、风能发电等可再生能源的储能系统以及电站的调峰系统，提高电能的利用效率，减少电能的浪费，满足国家增储增效的能源发展战略需求。项目属于国家发改委产业结构调整指导目录（2005 年本）中明确鼓励发展的产业项目“分散供电技术开发及应用”。项目产品开发属于高技术产业发展“十一五”规划中明确鼓励的新能源战略，该项目作为新能源产业的配套技术，能极大的

44、提高新能源的利用效率。项目产品开发属于四川省“十一五”科学发展规划的重点发展领域“能源新技术”。项目产品开发属于四川省核技术各大新能源产业发展实施方案中重点产品“高效环保液流钒蓄电池产业化”。项目产品开发属于绵阳市2007 年科技计划中重点项目“能源与高效节能”，项目产品符合高性能电池、动力穷则独善其身，达则兼善天下。孟子百川东到海，何时复西归？少壮不尽力，老大徒伤悲。汉乐府长歌行 15 电池等新型高效能量转换与储存技术和产品研究开发。项目产品开发属于2007 年度科技型中小企业技术创新基金若干重点项目指南中“可再生清洁能源技术及相关产品”、“新型高效能量转换与储存技术和相关产品”，项目能提供

45、可再生能源储能配套产品，也可作为分散能源体系的能源基础产品。项目也是中物院“十一五”军转民发展规划优先发展的高新技术产业化重点实现项目之一。项目开发产品将填补国内目前大型储能领域的空白，在电能富余时将电能储存起来，在电能不足时再释放至电网中，从而大大提高电能的利用效率；同时为分散式供能技术提供可靠的储能技术基础，解决目前国内没有分散式供能而面临的，在电网故障时出现的无紧急应急能源的状况。项目符合国家、省、市关于大力发展新能源开发技术、提高能源利用效率技术的可持续性发展战略，对于全国的能源产业经济发展具有极大的促进作用。同时对促进民用核技术“产、学、研”之间的紧密合作，充分发挥中物院的国防科技资

46、源优势，实现军工技术成果向民用领域的转移，具有重要战略意义。忍一句，息一怒，饶一着，退一步。增广贤文人人好公，则天下太平；人人营私，则天下大乱。刘鹗 16 第三章 液流钒电池储能系统产业化开发项目承办单位概况 3.1 基本情况 四川中物电新能源科技（集团）有限公司是于2014 年06 月03 日经四川省工商行政管理局登记注册成立的全民所有制企业（注册号510000000387850），注册资金4 亿元人民币，法定代表人蒋峰，在授权范围内经营中物院国有及法人资产。3.2 主要股东情况 四川中物电新能源科技（集团）有限公司，股东有：四川鸿恒旗实业有限公司、绵阳中物能源科技有限公司（中国工程物理研究

47、院电子工程研究所）。四川鸿恒旗实业有限公司是新注册的投资公司，股东由从事高速公路建设工程、隧道工程、土石方工程人员组成，转型进行液流钒电池储能系统产业化开发。中国工程物理研究院是一个以发展国防尖端科技为主的理论、实践、设计、生产的综合体。全院拥有30余个科研生产实体，涉及200 多个学科、专业和技术工种，已建有四个国家级国防科技重点实验室，形成了专业门类齐全、设备先进、技术保障能力配套的科研生产基地。电子工程研究所是以电控、电源为研究主体。在进行国防科研的同时，中国工程物理研究院也在大力推进军转民事业发展，不断从所属研究所中孵化和转移新的技术、项目，努力为国民经济建设做出新的贡献。经过十多年的

48、拼搏，已取得巨大的成就，造就了一批高科技军转民企业，目前拥有各类企业80 多家。现在中物院军转民工作已进入技术创新和资本运营为重点的产业化发展阶段。3.3 项目主要负责人 孟凡明：男，53 岁，博导，研究员。长期从事钒电池研究，中国钒电池首席科学家，被称为“中国钒电池第一人”。刘效疆：男，48 岁，电化学专业，硕士，研究员。长期从事电化学以及化学电源的研究开发工作，现任中国工程物理研究院电子工程研究所化学电源研究室主任。负责过多项国防型号任务的电池研制，担任过多项国防预研重大课题的古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼好学近乎知，力行近乎仁，知耻近乎勇。中庸 17 负责人。在所

49、从事的化学电源领域取得了很好的成绩，曾获得国家军队科技进步二等奖两项，三等奖四项，合著专著一部。先后负责组织完成了钒电池电堆设计、4 千瓦储能系统中试工程、钒电池生产工艺设计等工作，发表钒电池相关文章数篇，在钒电池储能系统工程化开发方面具有丰富的经验。李晓兵：男，39 岁，2000 年硕士毕业于四川大学化工学院应用化学专业。长期从事化学电源研究开发工作，具有系统设计开发方面的丰富经验。参加完成中物院基金钒电池复合导电双极板研制，负责完成电子工程研究所基金液流钒电池储能系统研制开发，先后负责完成液流钒电池电堆设计、电解液生产处理、4 千瓦钒电池储能系统示范工程等工作，发表钒电池相关文章多篇，负责

50、研制的钒电池储能系统产品参加深圳市第九届中国国际高新技术成果交易会获优质产品奖，在钒电池储能系统的研究开发方面具有丰富的经验。先后获得国家军队科技进步二等奖、三等奖各一次，获得中物院预研基金二等奖一次。蒋峰：男，47 岁，大专，高级工程师，长期从事工程管理，有丰富的项目运作能力。蒋声凡：男，62 岁，大学本科，国家注册高级质量评审师，原中国质量认证中心四川中心主任兼书记，长期从事生产、质量管理，熟悉国内外企业情况，熟悉国家的法律法规政策，有很强的组织管理能力。古之立大事者，不惟有超世之才，亦必有坚忍不拔之志。苏轼非淡泊无以明志，非宁静无以致远。诸葛亮 18 第四章 液流钒电池储能系统产业化开发