中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：儲(chǔ)能，通俗來(lái)說(shuō)，就是將電能轉(zhuǎn)化為其他形式儲(chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)重新釋放為電能的過(guò)程。它就像一個(gè)巨大的“電力銀行”，讓電力可以跨時(shí)間、跨空間靈活調(diào)配。
位于新疆昌吉州吉木薩爾縣戈壁灘上的全球最大全釩液流電池儲(chǔ)能電站，正是這一理念的新型實(shí)踐。這座電站由數(shù)百個(gè)儲(chǔ)能單元模塊構(gòu)成，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)達(dá)5小時(shí)，總?cè)萘窟_(dá)100萬(wàn)千瓦時(shí)，對(duì)構(gòu)建靈活可靠的新型電力系統(tǒng)具有重要的先行示范意義。
驅(qū)動(dòng)著這座電站運(yùn)轉(zhuǎn)的，是中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡(jiǎn)稱大連化物所）儲(chǔ)能技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)的長(zhǎng)期耕耘。他們突破了全釩液流電池核心技術(shù)，大幅度降低了電池成本，致力于讓清潔電能“流”向遠(yuǎn)方的千家萬(wàn)戶，讓中國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)行穩(wěn)致遠(yuǎn)、領(lǐng)跑未來(lái)。
這種“積累創(chuàng)新、超越自我”的新時(shí)代儲(chǔ)能精神，早已融入團(tuán)隊(duì)的每一次攻堅(jiān)克難。從深根固本，到立標(biāo)拓疆，再到行穩(wěn)致遠(yuǎn)，“我們的事業(yè)，能源的未來(lái)”這一團(tuán)隊(duì)使命被他們用行動(dòng)注入奔騰的電流中，也照亮了一條屬于中國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)的突圍之路。
深根固本：從“一張膜”到“一塊電池”
從屋頂?shù)墓夥宓竭h(yuǎn)山的風(fēng)電機(jī)組，可再生清潔電源正持續(xù)改變我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)。然而，風(fēng)電、光伏等能源具有波動(dòng)性和間歇性，其大規(guī)模并網(wǎng)對(duì)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提出了挑戰(zhàn)。要真正實(shí)現(xiàn)清潔能源的高效利用，必須依靠安全、長(zhǎng)效、規(guī)?；瘍?chǔ)能技術(shù)的支撐。
“可以說(shuō)，大規(guī)模儲(chǔ)能是可再生能源邁向主流應(yīng)用的關(guān)鍵支撐?！贝筮B化物所研究員、儲(chǔ)能技術(shù)研究部團(tuán)隊(duì)負(fù)責(zé)人李先鋒深知，這是一道關(guān)乎國(guó)家能源未來(lái)的“必答題”。
理想的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)需同時(shí)滿足三大條件——高安全性、長(zhǎng)循環(huán)壽命與良好的全生命周期經(jīng)濟(jì)性，并且在退役后不造成顯著環(huán)境負(fù)擔(dān)?；谶@些目標(biāo)，在眾多技術(shù)路線中，全釩液流電池因本質(zhì)安全、容量可恢復(fù)的優(yōu)勢(shì)進(jìn)入團(tuán)隊(duì)視野。
然而，現(xiàn)實(shí)是殘酷的：電解液成本居高不下，核心材料依賴進(jìn)口，尤其是被稱為電池“靈魂”的離子傳導(dǎo)膜長(zhǎng)期被國(guó)外壟斷，價(jià)格昂貴，成為制約全釩液流電池成本下降的關(guān)鍵瓶頸。
膜材料主要起著阻隔正負(fù)極、傳輸離子的作用。膜的離子傳導(dǎo)性越高，離子選擇性就越差，離子容易互相“串門”，引發(fā)副反應(yīng)，影響性能。團(tuán)隊(duì)決定跳出窠臼，從最基礎(chǔ)的傳質(zhì)機(jī)理上尋求突破。他們想到一個(gè)巧妙的方向：液流電池里不同離子的半徑大小不一，能不能通過(guò)調(diào)控膜的孔徑，讓小的質(zhì)子通過(guò)，把大的釩離子攔住？
帶著這一想法，團(tuán)隊(duì)從創(chuàng)新分子結(jié)構(gòu)入手，提出“離子篩分傳導(dǎo)”概念，通過(guò)精妙的分子設(shè)計(jì)，在膜內(nèi)構(gòu)筑納米尺度的專屬通道，像設(shè)置智能關(guān)卡一樣，只允許質(zhì)子高效通過(guò)，從而阻隔釩離子“串門”。
與此同時(shí)，提高電堆的工作電流密度也是團(tuán)隊(duì)著重突破的一個(gè)核心方向。然而初始階段，在保持電堆的能量轉(zhuǎn)換效率不低于80%的同時(shí)，其工作電流密度僅有80 mA/cm2，難以滿足產(chǎn)業(yè)化的需要。
團(tuán)隊(duì)重點(diǎn)挖掘了電池內(nèi)的反應(yīng)及傳遞過(guò)程中的每個(gè)細(xì)節(jié)，優(yōu)化流場(chǎng)設(shè)計(jì)，對(duì)電堆進(jìn)行了全方位的性能提升，最終成功研制出高功率密度電堆。
通過(guò)關(guān)鍵材料與核心部件的自主創(chuàng)新，他們不僅打破了國(guó)外的技術(shù)壟斷，更為全釩液流電池的規(guī)?；瘧?yīng)用鋪平了道路。
立標(biāo)拓疆：從“大連示范”到“全國(guó)開花”
實(shí)驗(yàn)室的突破，終究要在工程實(shí)踐中得以檢驗(yàn)。為此，團(tuán)隊(duì)與成果轉(zhuǎn)化的產(chǎn)業(yè)化公司——大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司（以下簡(jiǎn)稱融科儲(chǔ)能）合作，形成了緊密協(xié)同的“聯(lián)合體”。
這是一場(chǎng)優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的合作：大連化物所憑借基礎(chǔ)科研實(shí)力，側(cè)重上游的高性能、低成本關(guān)鍵材料等核心技術(shù)研發(fā)；融科儲(chǔ)能則專注下游的全釩液流電池材料、電堆的批量化生產(chǎn)及大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)的設(shè)計(jì)和集成。“要想推動(dòng)全釩液流電池儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新和高質(zhì)量發(fā)展，單靠企業(yè)或高校、科研院所都行不通，必須合作，實(shí)現(xiàn)‘1+1POSTFIX_ANGLE_BRACKET_~2’的效果?！比诳苾?chǔ)能總經(jīng)理王曉麗說(shuō)。
在遠(yuǎn)離市區(qū)150公里的中試基地，研發(fā)團(tuán)隊(duì)在這里“安營(yíng)扎寨”，開展膜材料的放大制備工作。然而在研制過(guò)程中，他們卻遇到了外部與內(nèi)部的“雙重挑戰(zhàn)”。
從幾平方厘米實(shí)驗(yàn)室級(jí)別的膜材料到成千上萬(wàn)平方米的批量化生產(chǎn)，需要較大的實(shí)驗(yàn)場(chǎng)地，團(tuán)隊(duì)只能借用企業(yè)廠房開展實(shí)驗(yàn)。他們?cè)谶@里一住就是40天，只為啃下批量化生產(chǎn)這塊“硬骨頭”。
然而隨之而來(lái)的“內(nèi)部問(wèn)題”才是團(tuán)隊(duì)面臨的最大困境。在實(shí)驗(yàn)室階段，膜材料的面積僅有幾平方厘米，所用的鑄膜液也較稀。但在放大過(guò)程中，這些鑄膜液在基膜上流得到處都是，膜材料的批量化生產(chǎn)任務(wù)難以繼續(xù)開展。
團(tuán)隊(duì)隨即想到要提高鑄膜液濃度，增大黏度，以控制流動(dòng)。然而，流動(dòng)是控制住了，新問(wèn)題又冒了出來(lái)——膜材料表面出現(xiàn)許多大小不一的孔洞。原來(lái)，濃稠的鑄膜液裹進(jìn)了氣泡，無(wú)法排出，成型后就留下孔洞，影響均一性。
鑒于此，團(tuán)隊(duì)引入真空攪拌脫泡工藝，并聯(lián)合企業(yè)研制出全新的真空攪拌除泡機(jī)。通過(guò)精準(zhǔn)調(diào)控真空度與攪拌速度，將氣泡從鑄膜液中一點(diǎn)點(diǎn)“逼”出來(lái)。最終，均一性優(yōu)良的膜材料成功下線，這道最難的坎被他們邁了過(guò)去。
大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站一期工程（100MW/400MWh）2022年10月30日正式并網(wǎng)發(fā)電。它是新型高效電能儲(chǔ)存裝置，可在風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電和電網(wǎng)調(diào)峰過(guò)程中作為規(guī)?；瘍?chǔ)能裝置使用，提升遼寧電網(wǎng)的靈活調(diào)節(jié)能力和可靠性。
大連示范成功了，但團(tuán)隊(duì)的腳步?jīng)]有停歇——技術(shù)必須在更復(fù)雜、更多樣的環(huán)境中證明其普適性與生命力。于是，一場(chǎng)“技術(shù)遠(yuǎn)征”就此展開。團(tuán)隊(duì)與融科儲(chǔ)能開展長(zhǎng)期密切的產(chǎn)學(xué)研合作，憑借扎實(shí)的技術(shù)積累，積極推進(jìn)全釩液流電池商業(yè)應(yīng)用。
2024年末，由團(tuán)隊(duì)提供技術(shù)支持的我國(guó)嚴(yán)寒地區(qū)首套百兆瓦級(jí)共享儲(chǔ)能電站在吉林松原投產(chǎn)。在零下30攝氏度的極端環(huán)境中，全釩液流電池系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行，破解了高寒地區(qū)新能源消納與電網(wǎng)調(diào)峰的難題。建設(shè)這座電站也是對(duì)共享式儲(chǔ)能的積極探索，投產(chǎn)后將為吉林省13家新能源發(fā)電企業(yè)提供配儲(chǔ)容量，減輕了發(fā)電企業(yè)建設(shè)配套儲(chǔ)能裝置的投資壓力。
2025年底，新疆吉木薩爾全球最大液流電池電站的投運(yùn)，再次刷新了規(guī)模紀(jì)錄。面對(duì)荒漠戈壁的晝夜溫差與風(fēng)沙侵蝕，該電站為大規(guī)模新能源基地配套儲(chǔ)能提供了“樣板”。
標(biāo)桿立得住，疆土拓得寬。這條路，他們還要繼續(xù)走下去。
行穩(wěn)致遠(yuǎn)：從“技術(shù)輸出”到“生態(tài)構(gòu)建”
支撐這條路走得更穩(wěn)、更遠(yuǎn)的背后，是一個(gè)有戰(zhàn)斗力、有傳承力的科研團(tuán)隊(duì)。每個(gè)人都深知，技術(shù)的生命力不僅在于突破，更在于人。當(dāng)年，大連化物所研究員張華民從日本歸來(lái)，正是抱著“科學(xué)報(bào)國(guó)”的信念，帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)從“零”起步，啃下了全釩液流電池的關(guān)鍵材料與系統(tǒng)集成這塊“硬骨頭”，為后來(lái)者鋪下了第一塊基石。那種敢啃“硬骨頭”的精神，逐漸融入了團(tuán)隊(duì)的血脈。
在儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)中，一批充滿活力的年輕學(xué)者逐漸成為中堅(jiān)力量。團(tuán)隊(duì)充分信任年輕人，給予他們獨(dú)立的科研空間，鼓勵(lì)他們大膽探索，勇于突破。正是在這樣的氛圍中，袁治章、謝聰鑫等一批青年科研人員迅速成長(zhǎng)，在《自然-能源》、JACS等期刊發(fā)表了多項(xiàng)重要成果。
“團(tuán)隊(duì)從來(lái)不給我們?cè)O(shè)限，只是提供一個(gè)方向，然后告訴我們‘去試試看’。這種敢于放手又能在關(guān)鍵時(shí)期給予鼎力支持的氛圍，讓我們敢于做夢(mèng)，也敢于實(shí)現(xiàn)夢(mèng)?！贝筮B化物所副研究員謝聰鑫感慨道。
這種薪火相傳的“共生”精神，也讓團(tuán)隊(duì)保持旺盛的創(chuàng)新活力。在全釩液流電池外，他們還積極布局多元化技術(shù)路徑：2025年，在《自然-能源》發(fā)表的溴基液流電池創(chuàng)新成果，為低成本長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能提供了新路徑；同年，百千瓦時(shí)級(jí)磷酸鹽基鈉離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在山東并網(wǎng)，展現(xiàn)了分布式儲(chǔ)能的應(yīng)用潛力。
而在技術(shù)走向規(guī)?；瘧?yīng)用后，團(tuán)隊(duì)的思考延伸至更廣闊的層面：如何構(gòu)建一個(gè)健康、可持續(xù)的產(chǎn)業(yè)生態(tài)？
液流電池作為長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的主力技術(shù)，其健康發(fā)展需要全行業(yè)的共識(shí)與協(xié)作。2022年，大連化物所與中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)起成立液流電池儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)委員會(huì)。這個(gè)平臺(tái)把產(chǎn)、學(xué)、研、用各方聚到一起，共同謀劃儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的長(zhǎng)遠(yuǎn)布局。
2025年4月，《2024年液流電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書》在儲(chǔ)能國(guó)際峰會(huì)發(fā)布。該白皮書系統(tǒng)解讀了技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)前景，為政策制定者、投資者和產(chǎn)業(yè)鏈企業(yè)提供了清晰的路線圖。
方向的背后是行動(dòng)。大連化物所作為我國(guó)牽頭提案單位提出的《全釩液流電池電堆通用要求和測(cè)試方法》國(guó)際標(biāo)準(zhǔn)新提案獲得全票通過(guò)并正式立項(xiàng)。這將有助于提高液流電池高質(zhì)量規(guī)?；l(fā)展與應(yīng)用，提升我國(guó)在液流電池技術(shù)領(lǐng)域的國(guó)際影響力和話語(yǔ)權(quán)。
面向未來(lái)，李先鋒表示，團(tuán)隊(duì)將進(jìn)一步降低成本，提高電池的可靠性，推動(dòng)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化，“努力為我國(guó)能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、實(shí)現(xiàn)‘雙碳’目標(biāo)提供重要技術(shù)支撐”。
