張華民有多重身份，既是大連融科儲能(néng)公司總工程師，也是中科院大連化學(xué)物理所研究員。在張華民的帶領下，由兩(liǎng)家機構組成(chéng)的聯合研發(fā)團隊針對(duì)“全釩液流電池儲能(néng)技術及應用”開(kāi)展了十餘年的研發(fā)攻關。在2015年國(guó)家科學(xué)技術獎中，該成(chéng)果榮獲國(guó)家科學(xué)技術發(fā)明二等獎。這(zhè)是一項怎樣(yàng)的技術發(fā)明?又開(kāi)創了一條什麼(me)樣(yàng)的自主創新與産業化應用之路?本報記者在采訪中得到了答案。

　　全釩液流電池滿足新能(néng)源并網技術要求

　　風能(néng)、太陽能(néng)等可再生能(néng)源發(fā)電具有不連續、不穩定、不可控等特性，大規模并網會(huì)給電網安全穩定運行帶來沖擊，也造成(chéng)了大量的棄風棄光問題。

　　在當初選擇液流電池開(kāi)發(fā)時(shí)，張華民便笃定，可再生能(néng)源將(jiāng)逐漸由輔助能(néng)源轉爲主導能(néng)源，而風能(néng)、太陽能(néng)等可再生能(néng)源普及應用的瓶頸技術就(jiù)是儲能(néng)。“大規模儲能(néng)技術可以有效實現可再生能(néng)源發(fā)電的随機性、間歇性和波動性等問題，實現調幅調頻、平滑功率輸出、跟蹤計劃發(fā)電，從而提高電網對(duì)可再生能(néng)源發(fā)電的消納能(néng)力，解決棄風棄光問題。”張華民說。

　　國(guó)内從2000年開(kāi)始液流電池技術的開(kāi)發(fā)，在技術路線選擇上，張華民認爲，必須滿足三個條件：安全性好(hǎo)、生命周期性價比高、生命周期的環境負荷低。

　　“全釩液流電池儲能(néng)技術因其具有儲能(néng)規模大，适合于百千瓦到百兆瓦級的應用範圍;充放電切換應答速度快;儲能(néng)介質爲水溶液，安全可靠;電池均勻性好(hǎo)，使用壽命可達15年以上，而釩電解液可以半永久性地反複使用，壽命周期性價比高，環境友好(hǎo)等突出優勢，是大規模儲能(néng)的首選技術之一。”張華民回憶說。

　　在敲定技術路線後(hòu)，進(jìn)入到研發(fā)階段，張華民發(fā)現技術門檻還(hái)是非常高的。“全釩液流電池儲能(néng)系統的開(kāi)發(fā)要求多學(xué)科交叉，涉及到材料學(xué)、電化學(xué)、化學(xué)工程、自動控制等學(xué)科，而且技術在國(guó)際上都(dōu)是處在同一位置，無既有經(jīng)驗可資借鑒。”

　　在挑戰面(miàn)前，研發(fā)團隊立足自主創新，十多年來堅持基礎研究與應用開(kāi)發(fā)并重，關鍵材料、核心部件研發(fā)及電池系統集成(chéng)創新與示範應用的研究開(kāi)發(fā)理念，取得了一系列重大技術突破。

　　自主産權奠定産業化基石

　　張華民告訴記者，研究團隊始終堅持政産學(xué)研用緊密合作的創新研究開(kāi)發(fā)機制，形成(chéng)了包括液流電池關鍵材料設計制造、電堆及電池儲能(néng)系統設計集成(chéng)、儲能(néng)系統智能(néng)控制、工程應用及運行管理、液流電池新體系在内的完整自主知識産權體系。

　　第一，突破了液流電池關鍵材料包括非氟離子傳導膜、電解質溶液、液流電池雙極闆的設計與制備技術，原創性地研制成(chéng)功液流電池用高選擇性、高傳導性、高穩定性非氟離子傳導膜，高導電性、高活性碳素複合雙極闆材料及高穩定性電解質溶液。

　　第二，突破了全釩液流電池電堆的設計集成(chéng)技術，發(fā)明了大功率、高功率密度電堆結構設計方法和制造技術，設計集成(chéng)出32千瓦大功率液流電池單體電堆，突破了單體電堆工程化制造技術。

　　第三，突破了高功率、大容量、高集成(chéng)度全釩液流電池儲能(néng)系統設計方法及多體耦合控制技術。原創性地提出了模塊化設計理念，開(kāi)發(fā)出不同規模等級、可獨立運行的全釩液流電池單元系統模塊。突破了多系統耦合控制技術，實現了多個液流電池單元系統模塊高效、經(jīng)濟與穩定運行。發(fā)明了大規模儲能(néng)系統控制管理策略，實施了迄今世界上最大規模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能(néng)系統的商業化應用工程。

　　此外，在技術開(kāi)發(fā)過(guò)程中，張華民非常重視标準的制定，通過(guò)全釩液流電池的開(kāi)發(fā)，研究團隊主持起(qǐ)草了3項行業标準、5項國(guó)家标準和1項國(guó)際标準，領軍能(néng)源行業國(guó)家及國(guó)際液流電池标準的制定，引導了全球液流電池技術的發(fā)展。

　　産業應用已見成(chéng)效

　　在液流電池儲能(néng)系統産業化應用上，張華民的夙願已見成(chéng)效。通過(guò)全釩液流電池儲能(néng)系統的開(kāi)發(fā)，實施了爲海島、邊遠地區可再生能(néng)源發(fā)電、分布式供電及風電場平滑輸出、計劃發(fā)電等提供儲能(néng)解決方案的近30餘項商業化示範工程，積累了豐富的工程技術和運行管理經(jīng)驗。

　　與此同時(shí)，依托自主知識産權的技術優勢和經(jīng)驗積累，積極開(kāi)展國(guó)際合作，開(kāi)拓國(guó)際市場。産品已出口美國(guó)、歐洲、日本等多個國(guó)家和地區，自2003年至今，大連融科儲能(néng)公司的全釩液流電池用電解液已出口300多兆瓦時(shí)，約占全球市場份額的75%;2014年，成(chéng)功中标歐洲首套兆瓦以上級商業全釩液流電池儲能(néng)項目，并已在德國(guó)分布式電網中獲得應用。

　　對(duì)進(jìn)一步擴大産業化應用，張華民建議，儲能(néng)也應該像其他産業一樣(yàng)，有産業政策的支持。“儲能(néng)産業必將(jiāng)是戰略性新興産業，是一個萬億美元的戰略性新興産業，現在國(guó)家得趕快出台扶持政策。”