本書從介紹儲能技術發(fā)展背景和液流電池技術的發(fā)展簡史入手，就液流電池技術原理、特性進行了概括和論述，針對不同液流電池體系技術進展進行了簡要介紹。書中重點介紹了全釩液流電池儲能系統(tǒng)，從其概念出發(fā)，介紹了儲能系統(tǒng)的主要組成，包括電堆、儲能模塊、儲能單元、電解液儲供單元、交流及并網單元、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)等，并面向系統(tǒng)運行管理和設計，重點對SOC監(jiān)控管理、SOH、電池系統(tǒng)熱管理、電池系統(tǒng)漏電特性和外特性進行了重點論述；從系統(tǒng)應用出發(fā)，重點介紹了全釩液流電池儲能系統(tǒng)的運行、維護及安全管理等方面的內容，對于液流電池系統(tǒng)實際應用具有較強的指導作用。
本書還重點介紹了近幾年全釩液流電池技術標準的制定情況及面向儲能電站建設的設計規(guī)范。本書還給出了國內外全釩液流電池儲能技術的應用領域和實際案例，簡要評估了全釩液流電池儲能技術的應用效果。
*后，根據近期各類型全釩液流電池儲能技術的進展、應用效果等方面內容，歸納概括了液流電池技術存在的問題及發(fā)展方向。
本書可供從事電化學儲能、新能源、電力系統(tǒng)相關專業(yè)的工程技術人員閱讀學習，也可以供儲能科學與工程專業(yè)的師生作為教學參考書。
本書作者從2006年開始從事液流電池技術相關的研究，所從事的液流電池領域主要包括全釩液流電池、鋅/溴液流電池、多硫化鈉/溴液流電池等，在液流電池用雙極板、電堆、電池儲能系統(tǒng)設計開發(fā)及應用方面積累了豐富的研究經驗和大量的技術資料。
作者團隊在液流電池技術領域包括電解質溶液、電極雙極板、新型離子交換膜等關鍵材料和電堆等核心部件的設計開發(fā)、工程化以及液流電池儲能技術應用等方面做出了大量開創(chuàng)性和引領性工作，頗具借鑒價值！
前言
隨著能源危機和環(huán)境污染問題的凸顯，可再生能源的發(fā)展受到高度關注。普及應用可再生能源，對于優(yōu)化能源結構、保障能源安全、實現(xiàn)能源革命至關重要。2020年9月，習近平主席在第75屆聯(lián)合國大會上做出碳達峰、碳中和的鄭重承諾，為實現(xiàn)零碳中國指明了方向，也成為能源革命的強勁推動力。
以傳統(tǒng)化石能源為基礎的火電等常規(guī)能源通常按照用電需求進行發(fā)電、輸電、配電、用電的調度；而以風能、太陽能為代表的可再生能源發(fā)電取決于自然資源條件，具有隨機性、波動性和間歇性，其調節(jié)控制困難，大規(guī)模并網運行會給電網的安全穩(wěn)定運行帶來顯著影響。
儲能技術有助于解決可再生能源發(fā)電不連續(xù)、不穩(wěn)定的問題，提升可再生能源并網率，提高電網安全可靠性。因此，儲能技術是實現(xiàn)可再生能源普及應用的關鍵核心技術，是國家的重大戰(zhàn)略需求。《能源技術革命創(chuàng)新行動計劃（20162030年）》指出：科技決定能源的未來，科技創(chuàng)造未來的能源。能源技術創(chuàng)新在能源革命中起決定性作用，必須擺在能源發(fā)展全局的核心位置。在以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)中，儲能是關鍵核心技術支撐。
液流電池技術尤其是全釩液流電池技術，由于具有安全、環(huán)保和長壽命的特點，適宜于發(fā)電和輸電等電力系統(tǒng)用大規(guī)模儲能領域，在加快構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)過程中正起到越來越重要的作用，受到廣大學術界和產業(yè)界越來越廣泛的高度重視。
作者從2006年開始從事液流電池技術相關的研究，所從事的液流電池領域主要包括全釩液流電池，鋅/溴液流電池，多硫化鈉/溴液流電池等，在液流電池用雙極板、電堆、電池儲能系統(tǒng)設計開發(fā)及應用方面積累了豐富的研究經驗和大量的技術資料。作者所在的團隊在液流電池技術領域包括電解質溶液、電極雙極板、新型離子交換膜等關鍵材料和電堆等核心部件的設計開發(fā)、工程化以及液流電池儲能技術應用等方面做出了大量開創(chuàng)性和引領性工作。本書是在作者及其所在團隊多年工作積累的基礎上撰寫和編著的。
本書共分為7章。第1章概要介紹了儲能技術的發(fā)展背景和目前物理儲能及化學儲能技術的發(fā)展現(xiàn)狀及趨勢。第2章從原理、技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢重點介紹了各種液流電池技術體系。第3章重點介紹了全釩液流電池儲能系統(tǒng)的構成及運行管理方面的內容。第4章概要介紹了全釩液流電池儲能系統(tǒng)的安裝、調試、驗收及運行維護等流程方面的材料。第5章分析匯總了國內外液流電池技術專利及標準等知識產權構建的進展及現(xiàn)狀。第6章根據電力系統(tǒng)不同應用領域，匯總了液流電池儲能技術的應用案例。第7章梳理液流電池技術發(fā)展現(xiàn)狀及應用過程中出現(xiàn)的問題，就液流電池技術進一步發(fā)展進行了展望。
本書的撰寫和編著過程中，劉宗浩對本書的總體內容及結構進行了組織和規(guī)劃，并著重撰寫了第1、2、3和7章的內容；高素軍著重撰寫了第4章的內容；鄒毅著重撰寫了液流電池關于SOC方面的內容；張蓉蓉基于在液流電池漏電電流模擬分析仿真方面的工作積累，撰寫了液流電池系統(tǒng)漏電特性及建模仿真的內容；孫愷著重撰寫了液流電池系統(tǒng)外特性建模及模擬仿真方面的內容；王曉麗、王世宇重點撰寫了第5章液流電池技術專利及標準等知識產權構建方面的內容；劉靜豪、李曉宇重點撰寫了第6章液流電池儲能技術的應用案例方面的內容；大連產品質量檢驗檢測研究院有限公司的王德智同志對于本書在電池系統(tǒng)充放電狀態(tài)監(jiān)控及電解質溶液離子濃度檢測等方面內容也做了大量工作。同時，作者對于為本書的撰寫和編著做出貢獻的同事和朋友們表示衷心的謝意。
由于作者知識積累和學術水平有限，且隨著各類液流電池技術的快速發(fā)展，書中難免會出現(xiàn)不足和疏漏之處，敬請同行和讀者批評指正。
作者
2021年12月于大連
劉宗浩，大連融科儲能技術公司 總工程師。作者所帶領的團隊在液流電池的關鍵材料和核心部件的研究開發(fā)，電池儲能系統(tǒng)的工程開發(fā)和產業(yè)化應用等領域具有10多年的實際工作經驗和工程應用積累。團隊研究成果榮獲國家技術發(fā)明二等獎1項，中國科學院杰出科技成就獎1項，遼寧省技術發(fā)明一等獎1項等多項獎勵。
目錄
序
前言
第1章 儲能技術發(fā)展背景及簡介
1.1 儲能技術發(fā)展背景
1.1.1 能源形勢與挑戰(zhàn)
1.1.2 清潔能源的發(fā)展使電力系統(tǒng)目前面臨的問題
1.1.3 儲能技術的發(fā)展符合能源結構大變革的需求
1.1.4 國內外儲能技術發(fā)展政策及規(guī)劃
1.1.5 小結
1.2 儲能技術發(fā)展簡介
1.2.1 物理儲能
1.2.2 化學儲能
1.2.3 大規(guī)模儲能技術的要求
參考文獻
第2章 液流電池
2.1 液流電池技術發(fā)展簡史
2.2 液流電池技術原理和特點
2.2.1 液流電池技術原理
2.2.2 液流電池技術類型簡介
2.2.3 全釩液流電池技術
2.2.4 釩/多鹵化物液流電池
2.2.5 鋅基液流電池
2.2.6 鐵/鉻液流電池
2.2.7 其他新型液流電池體系
參考文獻
第3章 全釩液流電池儲能系統(tǒng)
3.1 全釩液流電池系統(tǒng)
3.1.1 功率單元
3.1.2 儲能單元
3.1.3 電解液輸送單元
3.1.4 電池管理系統(tǒng)
3.2 全釩液流電池用儲能變流器
3.2.1 典型儲能系統(tǒng)用PCS設備拓撲結構
3.2.2 儲能系統(tǒng)PCS的工作模式
3.3 全釩液流電池儲能系統(tǒng)能量管理系統(tǒng)
3.3.1 能量管理系統(tǒng)
3.3.2 能量管理系統(tǒng)的分類及功能
3.4 SOC監(jiān)控
3.4.1 SOC的基礎知識
3.4.2 在線SOC測量方法概述
3.4.3 在線預測SOC方法的未來發(fā)展趨勢
3.5 電池系統(tǒng)熱管理
3.5.1 全釩液流電池系統(tǒng)的產熱原理
3.5.2 全釩液流電池系統(tǒng)熱風險分析
3.5.3 液流電池系統(tǒng)熱量的管理措施
3.5.4 冷卻設備的工作模式
3.6 液流電池健康狀態(tài)（SOH）
3.6.1 SOH的意義
3.6.2 SOH估算方法
3.6.3 SOH研究現(xiàn)狀與應用
3.7 液流電池系統(tǒng)漏電特性建模及仿真
3.7.1 漏電電流產生機理
3.7.2 液流電池結構及漏電等效電路模型
3.7.3 液流電池系統(tǒng)漏電電流分布規(guī)律
3.7.4 液流電池系統(tǒng)漏電功率的影響因素
3.8 液流電池系統(tǒng)外特性建模及模擬仿真
3.8.1 建模背景與意義
3.8.2 建模研究現(xiàn)狀
3.8.3 液流電池外特性建模及模擬仿真
3.8.4 結論
參考文獻
第4章 全釩液流電池儲能系統(tǒng)的運行管理
4.1 全釩液流電池系統(tǒng)的安裝
4.1.1 全釩液流電池系統(tǒng)安裝的基建要求
4.1.2 安裝前對全釩液流電池系統(tǒng)的檢查
4.1.3 全釩液流電池系統(tǒng)的安裝工序
4.2 全釩液流電池系統(tǒng)的調試及試運行
4.2.1 電池系統(tǒng)通電前準備工作
4.2.2 電池系統(tǒng)BMS通電測試
4.2.3 電池系統(tǒng)功能調試
4.2.4 電池系統(tǒng)本體運行前檢查
4.2.5 電池系統(tǒng)本體運行
4.2.6 電池系統(tǒng)初始充電
4.3 全釩液流電池系統(tǒng)的驗收
4.3.1 驗收檢查的項目
4.3.2 驗收應移交的資料和文件
4.4 全釩液流電池系統(tǒng)的運行安全管理
4.4.1 安全注意事項
4.4.2 環(huán)保規(guī)定
4.5 常用維護工具及勞保用品
4.5.1 維護工具
4.5.2 勞保用品
4.5.3 常用耗材
4.6 全釩液流電池系統(tǒng)維護項目及方法
4.6.1 維護分類
4.6.2 日常維護項目及措施
4.7 應急預案
4.7.1 換熱系統(tǒng)應急預案
4.7.2 電解液泄漏應急預案
4.7.3 氫氣超標應急預案
4.7.4 人身傷害應急預案
4.7.5 電解液溫度超標應急預案
4.7.6 自然災害應急預案
第5章 全釩液流電池技術標準體系建設及專利分析
5.1 全釩液流電池標準體系建設情況
5.1.1 標準的基礎知識
5.1.2 國內液流電池標準化現(xiàn)狀
5.1.3 國際液流電池標準化現(xiàn)狀
5.1.4 小結及建議
5.2 液流電池專利情況
5.2.1 整體發(fā)展態(tài)勢
5.2.2 法律狀態(tài)分析
5.2.3 重要專利人分析
5.2.4 小結及建議
參考文獻
第6章 全釩液流電池儲能技術的應用
6.1 儲能技術發(fā)展與應用的宏觀背景
6.2 全釩液流電池技術產業(yè)發(fā)展概況
6.3 全釩液流電池儲能技術應用領域與典型案例
6.3.1 可再生能源發(fā)電側應用案例
6.3.2 電網側輸配電環(huán)節(jié)應用案例
6.3.3 用戶側應用案例
6.3.4 全釩液流電池技術應用的特點
6.4 總結與展望
參考文獻
第7章 液流電池技術發(fā)展展望
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