2016中国储能技术与应用大会11月29日在北京国家会议中心举行。会间，中国化工学会储能工程专业委员会王保国教授就全钒液流电池产业技术现状与发展做了主题报告。
注：本文内容根据会议速记稿整理发布，略有删减。
王保国：各位代表好，我是来自清华大学化工系的王保国。
我们开玩笑讲，液流电池储能把电能存在哪儿?本质上电池是把电能化解后储存起来，把电存在水里面。水里面有二价、三价、四价、五价的特殊基础元素，有四种价位，有正负极，中间隔开，转变电能转化成化学能，液体流动把它储存在一个液体里面，放大罐子里面去。需要电能时变成电能释放出来，电池是能量转换设备，这样理解更准确一些。
现在液流电池概念起源是美国航天局。比较重要是1984年研究，1986年世界第一个专利申请，澳大利亚的一位Maria教授。都是元素，不存在交叉污染。到90年左右，当时日本把这个专利买到日本做产业化发展，后到北美以及大连化物所和清华大学，在德国、韩国陆陆续续关注度变得越来越高。
包括其他的储能技术来讲，三大液流电池有这样的重要社交。完全水流充电，规模大、寿命长、成本低、效率高、安全可靠，有它的独特的优势。将来这个电池必须是一个塑料做的，是老化寿命，一般来讲做全钒液流电池，电池寿命保持10-15年。没有10年以上使用寿命，没有什么价值可言，和规模化储能是匹配。他在常温下附近运行，这么厉害能不能用在车上，还不行，经济划不来。适合静止场合或者对空间要求不太大的这些场合上来长期稳定安全运行。
我们自己的课题组十一五承担国家863计划，十二五期间承担国家863计划。经过这些年的研究开发，在这几个方面取得他的质子传导膜，电解液储能介质，高质量钒电池的电堆制造工艺与装备。在电解质溶解靠离子传导电，把钒二价、三价，希望钒离子最好一个都不过去。要求高化学稳定性，这是非常苛刻的挑战，这个膜的价格不能太高。
全世界无论是企业、公司、研究所用的大部分还是依赖美国杜邦公司的全富红三膜，里面没有一个氢都是CF，价格非常昂贵。我们曾经在上海买过一平方米115要卖到9900元人民币，117他们卖到10500人民币。这是非常昂贵。基于这个特点和问题，怎么能够把材料技术上突破，大家做了很多工作，基本上还是依赖离子交换膜的概念做的。
离子交换数据，里面要有强酸根。大量研究表明，它膜的稳定性远近在哪儿?实验久了，上去就会列入降解。分子结构上基本原理是这样，从原理突破这个事情，我们就考虑有没有可能利用氢离子和钒离子，水和离子大小，发现一个新的机制。这样一来，我们提出了一种新的变化利用高分子的可供结晶办法制造孔。无论是氢离子还是钒离子说是差别大，也是0.1个纳米到1个纳米这么个纳米级的区别。什么办法把这些孔制造出来，也是很大的挑战。我们这种办法，利用结晶过程中大家看到蓝色球越长越大，大到一定程度白色空档略小。从空的间隙生长办法，把孔控制住，让钒挡住，让氢离子透过去。我们研究过程当中电子显微镜办法拍摄它的生长过程，不同的照片。
原始材料透明度很高，它的光散射越来越强，这个膜变成一个乳白色或者是半透明，这是高分子结晶造成光学的结果。我们自己研究开发的膜，本身没有离子交换集团，同时允许带电或者传导，这是概率上的突破。材料稳定上方面，本身你是用的高分子材料，本身他的机械性能，腐蚀性，特别是他的价格方面都是能够比较便宜的得到。
我们不光把这个概念提出来，从2012年开始，我们在车间搞起来，我们自己搞这个膜，这还是2015年863阶梯报的数据，现在接近3000平方米，所有电池都是用自己的材料做的。市场价原来是将近一万人民币，我们现在生产价格，现在没有销售，只是自己用，成本300人民币都不到，大幅度的降低。这块的约束完全给去掉了。自己装5000瓦的电堆，进一步是它的能源效率。电池不断的充电放电循环，考虑它的稳定性。我们做的数据是蓝色的线，它的能量效率在80%，长期运行是能够保证。
这个膜原创性工作，而且取得实际的经济效益。当时2014年的时候，国家专利局评专利优秀奖，我们获得了这个奖。
另外一个一开始通俗讲把电解液，利用电解水溶液存电，电钒提纯工艺相当复杂，通过工艺的发展，现在目前来讲已经形成了每年110兆瓦时的电解生产能力，可以存那么多电堆的装备发展起来。电堆发展由小到大一点一点搞起来，最早04、05年的时候完全还一个单电池，从材料评价，100来瓦到现在的50、15，十年磨一剑，基本把整个工艺搞清了。
大家看到的都是电堆的发展，实际上有些代表是搞钒电池的，知道真正困难的不是电池，而是做电池的装备。比如现在的铝电池发展比较快，大家回溯一下在1993、94年那时候铝电池的状况也是很困难。现在来讲你搞铝电池生产，只要有钱，生产装备可以非常齐全生产线产业链建起来。钒电池发展之所以比较慢，制造钒电池生产装备难，我们用了十年时间研究开发学习生产，把做钒电池的生产装备，怎么设计，怎么开发，半自动的生产装备，生产线会知道，这个比铝电池更重要。
发展120KW和200KW集装箱模块式，将来储能一定是集装箱模式。实际上就四根电线，两根信号线，两根动力线，接起来直接可以用。这样做的原理是我们在现场施工安装，你的费用大概是我工厂实际车间里面建造安装，在自己工厂里面做，费用可以减少20-30%，还是成本驱动。接下来整个运输安装这些应用场合大家知道，往往是野外、半野外环境，施工现场条件恶劣。简单清理一下，整个工程费用降到最低，这个产业才能发展起来。储能发展应用过程当中提出新的问题，解决问题新的办法。
这个是我们中国人最先搞起来的，现在日本他们也搞这个模式的产品。这是我们搞得车间，2012年、2013年，这是后续建立一些风力发电、太阳能发电跟储能结合起来。车来了就直接充电，就是车上面的顶棚就是太阳能高空板，利用可再生能源发电存起来给车充，实现这个功能。
也可以搞五千瓦小的系统，到现场分散式末端来搞提供这样的产品。还有一系列的独立自主知识产权，我们在日内瓦国际博览会上拿到当时德国和法国的电工专家，他们了解之后还是比较领先，当时授予我们一个博览会特别发明奖。
谈到中国全钒液流电池产业技术，在国际地位问题。确实在整个电池行业里面做全钒液流电池研究队伍非常小，但是国际水平不低，一个标准IEC是一个大的国际标准化组织。2014年我们和大连化物所教授一块到华盛顿开会议。经过各国代表无记名投票模式，当时国际标准IEC标准是三家在做，一家是我们中国人，一家是日本，还有一家是西班牙。他的技术性的标准是我们中国人在做，从这点来讲如果没有这么一个前期研究开发和示范以及它的性能上能够走到国际前列，人家不可能让我们做。还是得到国际上承认，十多年的付出能够给我们国家争到这样的位置。
全钒液流电池储能过程当中电堆，如果是存四个小时或者是八小时以上，电解这部分变成主要的成本构成。因此讲把技术发展，进一步做租赁模式，能够使得最终用户一次性投资内降一半，这样整个发展快的多。
中国制造2025新材料发展，加快企业以标准化推进。这三方面技术进步，会使我们在这个行业里面有更多的贡献。
将来市场发展蛮大的，现有旁边这个地方是将来在并网系统发挥很大作用。使我们电网系统，风电、光伏、垃圾电摆掉坏名声。现在价格比较贵，必须在价格上有所突破，才能取得好的未来。
另外在电网末端，去年国家启动可再生能源发电分布式电网系统，分布式发电里面一定要储能，这时候目前来讲已经逐渐具有这个经济性。电动汽车国家技术推导也是储能相关发展，我们确确实实电动汽车充电都是从可再生能源来的，躲开烧煤这个事情。另外说大量能源，将来也发展清洁能源电池，几种能源并行，建立更好的绿色能源体系。
