液流电池的工作原理

根据现在的科学技术发展，从太阳获取能量只是问题的一半——需要储存在某处以备日后使用。在流动电池的情况下，储存被视为一个大的桶液体。现在，由美国科学家团队领导的一个国际科研项目队伍发明了一种高效持久的新型太阳能流电池。

为生产这种设备，他们融合了好几种技术。这种带有氧化还原流电池的硅/过氧化氢联系太阳能电池，研究小组称这种电池将使我们可以在同个设备中收集和储存可再生能源。它不仅高效，而且便宜，简单，并且可以推广到家庭。

该方程式的能量收集部分将长期以来行业领先的材料硅与有希望的新兴过氧化物材料结合在一起。这些太阳能电池被证明比目前为止任何一种材料都要好，因为它们能捕捉不同波长的光。在电池组的液体流动，传统上这些设备包含两种液体，都被放在单独的槽中，作为电解液。来自太阳能电池的电为液体之一充电，因此可以无限期地将其留在其中，当两个容器中的化学反应产生电时，两个液体就会相互作用。

同时，他们也使用建模来确定什么材料将在理想标准下工作以最大化效率。他们确定了两种溶解在海水中的有机化合物，并用最终的物理设备对其进行了测试，事实证明这是很好的匹配。在实验中记录到20%的效率，这与最佳效率一致。这个装置可在将近一百小时内保持高效率和大容量的电量循环。这便让它的寿命比其他流动电池长得多，后者容易被酸性电解质腐蚀。

值得高兴的是，这项技术仍在继续改进和开发，从而使其提高更高的效率，同时降低成本，让大规模推广创造条件，以造福人类。

电化学液流电池(electrochemical flow cell)一般称为氧化还原液流电池(flow redox cell或者redox flow cell)是一种新型的大型电化学储能装置，正负极全使用钒盐溶液的称为全钒液流电池，简称钒电池.其荷电状态 100%时电池的开路电压可达 1.5 V.

液流电池根据电极活性物质的不同，可以分为全钒液流电池、锂离子液流电池和铅酸液流电池等。

全钒液流电池是一种新型蓄电储能设备，不仅可以用作太阳能、风能发电过程配套的储能装置，还可以用于电网调峰，提高电网稳定性，保障电网安全。

仅供参考

储能技术在电力系统各环节具体都有哪些作用？

在发电环节：储能技术与传统发电技术相配合，能提升清洁能源的并网率。超级电容器、超导电磁储能、飞轮储能、钠硫电池等大型功率型储能设备可以作为发电厂的辅助服务设施，与大规模可再生能源联合运行，可迅速对风电、光伏发电的出力做出反应，起到稳压、稳流的作用，平抑可再生能源波动，保障电网安全；锐劲特总结储能技术在输配环节：储能技术可以用在变电站上，起到削峰填谷的作用，且可作为配电网中变电站的技术升级，使电网延迟更新换代，降低成本，配合集装箱储能空调使用更好哦。

与其它蓄能系统相比，全钒氧化还原液流电池的应用优点是：

1、电堆作为发生反应的场所与存放电解液的储罐分开，从根本上克服了传统电池的自放电现象。功率只取决于电堆大小，容量只取决于电解液储量和浓度，设计非常灵活；当功率一定时，要增加储能容量，只需要增大电解液储罐容积或提高电解液体积或浓度即可，而不需改变电堆大小；可通过更换或添加充电状态的电解液实现“瞬间充电”的目的。可用于建造千瓦级到百兆瓦级储能电站，适应性很强。

2、充、放电性能好，可以进行大功率的充电和放电，也可以允许浮充和深度放电。对铅酸蓄电池来说，放电电流越大，电池的寿命越短；放电深度越深，电池的寿命也越短。而钒电池放电深度即使达到100%，也不会对电池造成影响。而且钒电池不易发生短路，这就避免了因短路而引起的爆炸等安全问题。

3、可充放电次数极大，理论上寿命是无数次。充放电时间比为1：1，而铅酸电池是4：1。而且钒电池充、放切换响应速度快，小于20毫秒，非常有利于均衡供电。

4、能量效率高，直流对直流能量效率可以达到80%以上，而铅酸电池只有60%左右。钒电池组中的各个单位电池状态基本一致，维护简单方便。

5、选址自由度大，占地少，系统可全自动封闭运行，不会产生酸雾，没有酸腐蚀。电解液可反复利用，无排放，维护简单，操作成本低。是一种绿色环保储能技术。因此对于可再生能源发电，钒电池是铅酸电池理想的替代品。

钒电池（VRB，VanadiumRedoxFlowBattery）是当今世界上规模最大、技术最先进、最接近产业化的高效可逆燃料电池，具有功率大、容量大、效率高、成本低、寿命长、绿色环保等一系列独特优点，在风力发电、光伏发电、电网调峰、分布电站、军用蓄电、交通市政、通讯基站、UPS电源等广阔领域有着极其良好的应用前景，在日本、加拿大、美国、澳大利亚、西欧等国家和地区已开始取代容量小、寿命短、污染大的铅酸电池。

2022年意大利米兰光伏电池储能展 MCE 2022

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2022年意大利米兰光伏电池储能展

The MCE 2022

展会时间: 2022年04月08-11日

展会地点: 意大利•米兰•RHO展览馆

举办周期: 两年一届

主办单位: Fiera Milano S.p.A.、Eventi Italia Srl

组展单位: 东方福泰（北京）国际会展有限公司

展会介绍

2022年意大利米兰光伏电池储能展(MCE 2022)，是专注于“人性化 科技 ”的国际双年展，其主要展品范围包括：可再生能源、水处理、制暖、空调及相关服务。MCE始创于1960年(意大利首个专业展会)，40多年来一直紧贴市场发展，不断为业者创造着会面、比较及开展技术、文化与政策交流的最佳平台，始终保持着行业领先地位。

两年一届的意大利米兰光伏储能展MCE，将于2022年4月8日至11日在意大利米兰国际展览中心举行，并将携手参展商和观众开展一系列产业交流活动。回顾上届展会，有来自64个国家的参展商共有2138家，囊括了世界各国的知名企业，观众更是接近16万人，展出面积为325000平米。

统计表明，MCE观众主要来源于安装设计、系统工程、建筑装饰、批发零售、大宗发行及进出口等领域，并具有高度决策权和购买力。90%的专业观众认为展会对其尤为重要，而通过展会可以做出购买决定的观众比例更是达到了75%。很多观众表示，他们很愿意通过MCE完成采购计划，这种方式节省了大量的采购时间和成本，并可以相对轻松的掌握行业内最新的潮流产品及技术。相对于观众满意度的体现，近八成的采购比例，对展商来说更是充满了极致诱惑。

MCE各主题展区将竭力推介各种新产品、新技术以及先进的服务项目, 参展企业可以在展会上与国内外同行进行零距离接触，与参展者、安装技师、销售者、制造厂家、 工程设计师、 建筑师和外观设计师建立广泛的联系。

展品范围

1、光伏储能： 智能电网、光伏储能电源/并网逆变器/扬水逆变器、储能变流器、UPS电源、防静电逆变电源、稳压器、整流器、电阻滤波、BMS电池管理系统、储能电池管理系统、能源监控管理系统、离网型家用储能系统、锂电UPS系统、大功率器件集成等；储能电池设备、包装/焊接/激光/检测设备、太阳能供水系统及产品；太阳能集热采暖设备；太阳能建筑应用；太阳能组件、PV制造设备、硅原料、充电设备、储能设施、传输设备。

2、电池储能技术： 锂离子电池、铅酸蓄电池、镍镉/镍氢电池、氧化还原液流电池、燃料电池、其它电池技术、电池回收与循环利用技术、燃料电池、超级电容器、电能转气技术（甲烷，氢，电解技术和相关设备等）、其他能源存储方法锂离子电池、铅酸蓄电池、太阳能电池、铁电池、镍氢电池、镍镉电池、液流电池、空气电池、飞轮电池、锌镍电池等、燃料电池、超级电容器等；各类电池用制造设备、专用生产设备及生产线、测试仪器、零部件和充电器、原辅材料；石墨烯原料/薄膜。

3、能量存储系统： 住宅类固定储能系统应用、商业和工业类固定储能系统应用、规模级公共事业类固定储能系统应用、大功率类（ 汽车 、电动交通）移动储能系统应用、低功耗段（智能手机、笔记本电脑、平板电脑等）储能系统应用、牵引用蓄电池（工业卡车、叉车）、牵引用蓄电池（轨道车辆）、不间断电源（UPS）等。

4、储能系统的组件与设备： 电池管理系统、充电技术与设备、电力电子存储系统、电池测试、检验与安全性管理、冷却/升温管理。

5、制造设备、材料和组件： 电池制造、模块制造和系统装配、原材料、组件和设备、电池管理系统、充电技术和设备、存储系统的电力电子设备、电池测试、安全、冷却/热管理、电池制造、模块制造和装配、材料。

6、生物能源： CDM基础设施，开发，减少碳排放、生物气、农业解决方案、沼气池、涡轮机、鼓风机、储备、内燃机和气体净化设备、燃烧和气化、锅炉、涡轮机、发动机、内燃机和气体净化设备。

7、风能和水力发电： 电力设备、SPP 和VSPP、风能和水力发电、涡轮机、电控、建造、测量和控制设备。

8、其它Other:： 电池行业用三废处理设备、废旧电池回收处理技术与设备、研发服务、教育、培训、行业协会、组织、贸易出版物、出版等。

市场介绍

米兰作为国际大都市，经济上已与巴黎、伦敦和柏林同为欧洲经济中心。在中欧、南欧地区，米兰在工业活动方面位居第一。在金融方面其作用则超过慕尼苏黎世。在米兰地区共有14.3多万家公司企业单位从事生产、贸易和服务等经营活动。其中，农业占1.2%，工业占38%，服务业占60.5%。

欧洲是全球光伏产品的主要市场，而意大利是欧洲第二大光伏产品市场，并保持与德国相当的增长水平。意大利国家电力局预计，到2016年，意大利国内的最高光伏装机容量将达到3000兆瓦。意大利是传统的世界领先光伏市场之一。与其他可再生能源技术相比，光伏技术获得了意大利政府最大的支持。事实上，光伏发电在意大利已经满足了5%的电力需求和10%以上的高峰需求。

意大利支持光伏的主要原因是它得天独厚的地理位置。自2005年以来，政府为光伏项目建立了Conto Energia系统，作为实现欧盟2001/77/EC指令确定的可再生能源目标的战略。

根据光伏地理信息系统(PVGIS)，意大利Po River Plain地区的太阳辐射年平均值为每平方米3.6千瓦，Central Southern Italy为每平方米4.7千瓦，西西里岛为每平方米5.4千瓦。这一切表明，意大利优越的地理位置是建造光伏电站的有利条件。

1、意大利光伏市场现状

意大利在2018年的1、2月份安装了大约60.1兆瓦的光伏，比2017年同期的51兆瓦增加了17%。约有60%新安装的20kW以下的光伏电站来自于住宅需求，这意味着无论私人PPA近来的发展如何强劲，市场依然由屋顶光伏作为主导。就工商业部门而言，大部分光伏系统装机容量在20千瓦到100千瓦，总装机容量到达了10.9兆瓦。

根据光伏可再生能源协会和上述数据，意大利光伏市场的平均增长率在过去三年中几乎保持不变。为了推动光伏市场的发展，意大利政府在2018年2月份宣布了几个大型光伏项目。如果这些项目无法在2018年内完成或者没有更多类似的项目，那么2018年的增长可能依然会在300兆瓦到360兆瓦之间。政府对自我消费的监管是市场的关键驱动力。

2、意大利光伏市场的关键驱动因素

自2012年以来，住宅减税50%一直是一项强大的推动力，光伏系统被认为是“旨在实现节能的项目”。同时，工商业项目将主要受到超额摊销和今年通过的免税政策的推动，为光伏投资创造更强有力的经济激励。

2018年2月初，欧盟委员会已确认意大利的容量市场，以确保意大利电力供应的安全。这一安排将在未来十年内保持有效。与此同时，意大利将进行市场改革，以减轻光伏市场波动可能导致的结构性风险。

储能市场(ESS)的发展十分稳定，预计将有7，8千个新装置，其中90%将被归类为一体化和模块化的单相解决方案，用以满足6kW以下的住宅需求。

随着光伏系统的发展，意大利正步入脱碳时代。意大利究竟需要多长时间才能实现欧盟批准的目标：2030年占可再生能源供应的35%，就让我们拭目以待吧。

电类储能有多少种类型？电气类储能的应用形式只有超级电容器储能和超导储能。

1、超级电容器储能

根据电化学双电层理论研制而成的，又称双电层电容器，两电荷层的距离非常小(一般0.5mm以下)，采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。

超级电容器储能开发已有50多年的历史，近二十年来技术进步很快，使它的电容量与传统电容相比大大增加，达到几千法拉的量级，而且比功率密度可达到传统电容的十倍。

超级电容器储能将电能直接储存在电场中，无能量形式转换，充放电时间快，适合用于改善电能质量。由于能量密度较低，适合与其他储能手段联合使用。

2、超导储能

超导储能系统是由一个用超导材料制成的、放在一个低温容器(cryogenic vessel) (杜瓦Dewar )中的线圈、功率调节系统(PCS)和低温制冷系统等组成。

能量以超导线圈中循环流动的直流电流方式储存在磁场中。

超导储能适合用于提高电能质量，增加系统阻尼，改善系统稳定性能，特别是用于抑制低频功率振荡。

但是由于其格昂贵和维护复杂，虽然已有商业性的低温和高温超导储能产品可用，在电网中应用很少，大多是试验性的。SMES 在电力系统中的应用取决于超导技术的发展 (特别是材料、低成本、制冷、电力电子等方面技术的发展)。

3、铅酸电池

铅酸电池是世界上应用最广泛的电池之一。铅酸电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电势，这就是铅酸电池的原理。

铅酸电池常常用于电力系统的事故电源或备用电源，以往大多数独立型光伏发电系统配备此类电池。目前有逐渐被其他电池(如锂离子电池)替代的趋势。

4、锂离子电池

锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构。

充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富锂态，正极处于贫锂态放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。

由于锂离子电池在电动汽车、计算机、手机等便携式和移动设备上的应用，所以它目前几乎已成为世界上应用最为广泛的电池。

锂离子电池的能量密度和功率密度都较高，这是它能得到广泛应用和关注的主要原因。

它的技术发展很快，近年来，大规模生产和多场合应用使其价格急速下降，因而在电力系统中的应用也越来越多。

锂离子电池技术仍然在不断地开发中，目前的研究集中在进一步提高它的使用寿命和安全性，降低成本、以及新的正、负极材料的开发上。

5、钠硫电池

钠硫电池的阳极由液态的硫组成，阴极由液态的钠组成，中间隔有陶瓷材料的贝塔铝管。电池的运行温度需保持在300℃以上，以使电极处于熔融状态。

日本的NGK公司是世界上唯一能制造出高性能的钠硫电池的厂家。目前采用50kW的模块，可由多个50kW的模块组成MW级的大容量的电池组件。

在日本、德国、法国、美国等地已建有约200多处此类储能电站，主要用于负荷调平、移峰、改善电能质量和可再生能源发电，电池价格仍然较高。

6 、全钒液流电池

在液流电池中，能量储存在溶解于液态电解质的电活性物种中，而液态电解质储存在电池外部的罐中，用泵将储存在罐中的电解质打入电池堆栈，并通过电极和薄膜，将电能转化为化学能，或将化学能转化为电能。

液流电池有多个体系，其中全钒氧化还原液流电池(vanadium redox flow battery, VRFB)最受关注。

这种电池技术最早为澳大利亚新南威尔士大学发明，后技术转让给加拿大的VRB公司。

在2010年以后被中国的普能公司收购，中国的普能公司的产品在国内外一些试点工程项目中获得了应用。

电池的功率和能量是不相关的，储存的能量取决于储存罐的大小，因而可以储存长达数小时至数天的能量，容量也可达MW级，适合于应用在电力系统中。

储能优点与缺点：

各种类型的储能系统中，锂离子电池储能是目前技术相对成熟的一种储能方式。以橄榄石型磷酸铁锂为活性物质的锂离子二次电池，具有较高的能量密度、较低的生产制造成本以及使用寿命长等诸多优点。在电动汽车产业的推动下，与磷酸铁锂电池有关的荷电状态估算、电池集成技术、管理系统等方面更是进行了广泛、深入的研究工作。然而，这些研究多数是在电动汽车使用环境、运行工况和使用条件下进行的，其研究成果和结论并不完全适用于以大规模能量输入/输出为特征的电网储能系统。

储能定义：

从广义上讲，储能即能量存储，是指通过一种介质或者设备，把一种能量形式用同一种或者转换成另一种能量形式存储起来，基于未来应用需要以特定能量形式释放出来的循环过程。

从狭义上讲，针对电能的存储，储能是指利用化学或者物理的方法将产生的能量存储起来并在需要时释放的一系列技术和措施。

九种储能电池技术优劣对比：

一、铅酸电池　

主要优点：

1、原料易得，价格相对低廉

2、高倍率放电性能良好

3、温度性能良好，可在-40~+60℃的环境下工作

4、适合于浮充电使用，使用寿命长，无记忆效应

5、废旧电池容易回收，有利于保护环境。

主要缺点：

1、比能量低，一般30~40Wh/kg

2、使用寿命不及Cd/Ni电池

3、制造过程容易污染环境，必须配备三废处理设备。

二、镍氢电池

主要优点：

1、与铅酸电池比，能量密度有大幅度提高，重量能量密度65Wh/kg，体积能量密度都有所提高200Wh/L

2、功率密度高，可大电流充放电

3、低温放电特性好

4、循环寿命(提高到1000次)

5、环保无污染

6、技术比较锂离子电池成熟。

主要缺点：

1、正常工作温度范围-15~40℃，高温性能较差

2、工作电压低，工作电压范围1.0~1.4V

3、价格比铅酸电池、镍氢电池贵，但是性能比锂离子电池差。

三、锂离子电池

主要优点：

1、比能量高

2、电压平台高

3、循环性能好

4、无记忆效应

5、环保，无污染目前是最好潜力的电动汽车动力电池之一。

四、超级电容

主要优点：

1、功率密度高

2、充电时间短。

主要缺点：能量密度低，仅1-10Wh/kg，超级电容续航里程太短，不能作为电动汽车主流电源。

五、燃料电池

主要优点：

1、比能量高，汽车行驶里程长

2、功率密度高，可大电流充放电

3、环保，无污染。

主要缺点：

1、系统复杂，技术成熟度差

2、氢气供应系统建设滞后

3、对空气中二氧化硫等有很高要求。由于国内空气污染严重，在国内的燃料电池车寿命较短。

六、钠硫电池

优势：

1、高比能量(理论760wh/kg实际390wh/kg)

2、高功率(放电电流密度可达200~300mA/cm2)

3、充电速度快(充满30min)

4、长寿命(15年或2500~4500次)

5、无污染，可回收(Na，S回收率近100%)6、无自放电现象，能量转化率高

不足：

1、工作温度高，其工作温度在300~350度，电池工作时需要一定的加热保温，启动慢

2、价格昂贵，万元/每度

3、安全性差。

七、液流电池(钒电池)

优点：

1、安全、可深度放电

2、规模大，储罐尺寸不限

3、有很大的充放电速率

4、寿命长，高可靠性

5、无排放，噪音小

6、充放电切换快，只需0.02秒

7、选址不受地域限制。

缺点：

1、正极、负极电解液交叉污染

2、有的要用价贵的离子交换膜

3、两份溶液体积大，比能量低

4、能量转换效率不高。

八、锂空气电池

致命缺陷：固体反应生成物氧化锂(Li2O)会在正极堆积，使电解液与空气的接触被阻断，从而导致放电停止。科学家认为，锂空气电池的性能是锂离子电池的10倍，可以提供与汽油同等的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气充电，因此这种电池可以更小、更轻。全球不少实验室都在研究这种技术，但如果没有重大突破，要想实现商用可能还需要10年。

九、锂硫电池(锂硫电池是一类极具发展前景的高容量储能体系)

优点：

1、能量密度高，理论能量密度可达2600Wh/kg

2、原材料成本低

3、能源消耗少

4、低毒。

储能技术主要分为物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）三大类。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等；而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。

目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，在负荷高峰时设备处于发电机工作状态，利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动态调节响应速度慢等因素的影响，抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3%。[1]

压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式，在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机，将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中；在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点，且能源转化效率较高（约为75%左右），因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。