1、美國ZBB能源公司的鋅/漠液流儲能系統賈旭平ZBB能源公司作為智能可再生能源電力系統的研發者，宣布于2011年4月4日與伊頓 電氣簽署一項合作協議，根據該合約，ZBB將提供一套500 kW h的儲能系統以應用于微 型電網系統中。該微型電網系統用于美國俄克拉荷馬州Ft.S ill的軍隊電力設施的連接運營。 該系統將使用ZB B公司新一代的鋅儲能(ZE S S V 3)技術。ZE S S V 3儲能技術為鋅/漠液流電池技術，這是一種更高級的儲能技術。該技術完全 采用環境友好型的材料，可長期穩定可靠運行，比傳統化學儲能電池有更強大的性能。美國國防部微電網發展項目將為美軍微電網能源后備項目提供標準支持

2、，研發將Ft.S ill 的項目集中評估微電網技術在離網型和孤島電力系統中所起到的重大作用。美軍工程研發中 心和建筑工程研究實驗室將牽頭本次項目。ZBB能源公司將與包括伊頓電氣在內的合作伙伴一起制定微電網高級儲能系統的運行 標準。ZBB能源公司鋅履電池技術工作原理ZBB鋅儲能系統(ZE S S)在概念與設計上都異于傳統儲能電池如鉛酸電池。鋅與漠， 兩種常見化學物質發生反應，成為ZE S S技術形成的基礎。ZE S S技術以鋅作為負極，漠 化物作為正極，并被多孔隔膜分離。它們各自蓄能，并以漠化鋅水溶液的形式循環往復。電 解液流與正電極作用，就有了將漠化物存儲介質平衡在理想濃度下的漠化物。漠化物存

3、儲介 質與含漠化鋅的水溶液是不相融的。所有電池組件均由漠化物惰性塑料制成。與大多數電池不同，ZES S電極不參與化學反應，它們在反應中僅僅是簡單的置換。 這就意味著隨著循環的進行，極板不會有性能上的損失，而其他大多數電池會隨著循環的進 行，極板材料的壽命有衰降。當ZES S進行放電時，沉積在負極表面的金屬鋅會溶解在電 解液中，這樣在下一次充電循環時，它又可用于下一次的循環。在完全放電狀態下，鋅的存 在狀態是不確定的。ZE S S系統是以50 kW h的模塊為基礎的，它將所有的軟件和硬件組合起來，工作時 如同一個完整的能源存儲系統，可與電網連接，或以一個獨立的供電系統進行工作。各個模 塊可以連接

4、起來，以提供更大的存儲容量。ZE S S模塊與現有同尺寸和質量的鉛酸電池相比，比能量高23倍(7585 W h/kg)。 在特定用途中，ZE S S的功率特性可被改善。因此，ZE B B在作為一種多用途的能量存儲 系統時，具有極大的用途。圖1液流系統的工作模型。ZE S S系統的工作特點化學反應是在可替換的電池堆內進行；電解液存儲在外部的罐中，并通過電池堆進行循環；這種性能優良的電解液是將鋅漠化物鹽溶解在水中制成的；充電時，金屬鋅會從電解液中被鍍到電池堆的負極表面；漠化物會在電池堆的正極表面轉化成漠，并立即會以一種安全、化學復合有機相儲 存在電解液罐中；每對正負極之間都有一個雙極板，每個電池堆

5、共有60個；工作時非常安靜；可在很寬的環境溫度范圍內以滿輸出量工作。ZBB能源公司的鋅/漠液流儲能電池的優勢模塊化的設計，可任意疊加；先進的液流電池技術；深度放電能力;20年以上的設計使用壽命；方便運輸和移動；適用溫度范圍廣，安靜；環保和節能50或500 kW h的儲能電力；充電時，25或250 kW的同步放電能力；50或500 kW的全放電模式；3倍于鉛酸電池的儲能密度；5倍于全釩電池的儲能密度；較鋰電池便宜的價格；電極為環保材料；模塊化設計，便于移動運輸；電解液漠化鋅價格便宜，同時電池能量密度大，占地空間小ZB B能源公司典型產品ZE S S 500ZE S S 500能存儲500 kW

6、h的能量，可用于電力和商業領域。圖2為ZE S S 500的 外型圖。在最大放電倍率下，500 kW h可提供250 kW的功率；在最大充電倍率下，可提供 125 kW的功率；模塊在設計時可提供很多性能，具有可靠性和成本優勢；N E M A 1或N E M A -3R外殼使其安裝地點的選擇范圍更廣泛，工作參數的選擇 也更多；可直接跟電網互聯或并聯。圖2 ZE S S 500的外型圖ZE S S 50ZE S S 50由一個模塊或多個模塊組成，以改善功率特性。ZE S S 50可存儲50 kW h的 能量，大約可以為一個家庭提供2天的用電。ZE S S 50外型圖如圖3（1）和（2），圖4為 Z

7、B B公司于北京奧運會上展示的鋅/漠電池ZB B 50。表1為標準ZE S S 50 kW h電池性 能參數。在最大放電倍率下，50 kW h可提供25 kW的功率；在最大充電倍率下，可提供 17 kW的功率；模塊在設計時可提供無數的性能，可靠性和具有成本優勢； N E M A -3R外殼使其安裝地點的選擇范圍更廣泛,工作參數的選擇也更多;可直接跟電網互聯或進行并聯。經過ZBB能源公司在可替代能源領域的努力，其 ZE S S 50燃料電池鋅儲能系統已被未來美國家庭計劃（Future H ouse U S A ）選定為關鍵部 件提供商。表1 標準ZESS50 kWh電池性能參數電輸入性能（充電）

8、L巾V11841大充屯電流（DCVA150IXM大充電功人kW17電輸出性能（放電工仆電0DO V60108i；UDCl A31 U.I率DC儒能容SkWh沛.大歡電LW25R j cm224 79 K 13030 120.40質川-售電料液.，如1 452 ii仇狀態時湖也It) H)10 -10ZESS50外型圖 如(1)和(2)市場及應用ZBB公司設計了一種可在最佳效率下利用、管理和優化可再生能源和傳統能源的技術。 可再生能源與生俱來就是變化的，如風速是變化的，太陽有時候也會躲在云彩里。而我們的 解決方案可以提供一種簡單和經濟的方式來確保負載(建筑等)始終使用的是最理想的能源。我們一直在

9、試圖改變人們對可再生能源是變化的這一想法，并提供綜合利用分布式可再 生能源的途徑，降低傳統化石燃料的利用。ZBB公司的能源存儲和功率控制平臺可用于電網互聯，獨立電網和電網轉換等領域， 可滿足全球市場多種多樣的用途。目標應用領域：遠程操作：可為這些地方提供電力，如依靠柴油發電機和或不可靠的電網提供電力 的軍事基地，在這些地方可靠性非常重要；通信塔：為依靠柴油發電機工作的蜂窩電話和通信塔提供環境友好、維護方便和持 續的電力；商業建筑：消除或將柴油發電機的使用率降至最低；電動車充電：使電動車充電站具備對電網不具破壞性的充電能力；微型電網：為通常依靠發電機來提供電能的地方提供持續和可靠的電能；救援組織

10、：為僅依靠發電機提供電能和/或電網不穩定的災難發生地提供電能。鋅履電池發展前景儲能技術，根據其儲能的原理被分為物理儲能和化學儲能兩種。物理儲能是指在先將電 能轉化為勢能或動能，在要用時再將其轉化為電能的儲能手段。物理儲能主要有抽水蓄能、 空氣壓縮儲能以及近幾年興起的飛輪儲能等幾種方式。物理儲能技術是最早被研究出來的， 但是由于其受限因素較多而難以在大范圍內大規模推廣。化學儲能就是將電能轉化為化學能再在使用時轉化為電能輸出的技術，比如汽車上用的 鉛酸電池，手機里用的鋰電池，平時常用的鎘鎳電池都屬于化學儲能范疇。但是上述電池因 其各自缺點的限制都很難在新能源發電過程中擔當重任。比如鋰電池，因為處理

11、過程精細復 雜，難以形成大規模、大容量的儲能電池；而鉛酸電池在某些新能源發電企業有所應用，但 是其能量低、功率低、危害環境、單體電池不能過大等缺點注定了它不適于在新能源發電等 領域的大規模應用。液流儲能電池具有物理儲能技術和常規電池無法比擬的優點。相對物理儲能來說，液流 電池不受地域等條件限制，只要有新能源發電設備的地方就能安裝，而且占地面積相對較小。 相對于鉛酸電池等常規電池而言，液流電池具有不受地理條件限制，理論循環壽命較長，安 全可靠性高，能量密度高，一次性投入較低等優點。由此可見，液流儲能電池是儲能技術的 一個重要發展方向，是可以在較短時間內解決新能源發電并網問題的關鍵技術。液流儲能電

12、池的工作原理與常規蓄電池的活性物質被包容在固態電極內不同，液流電池 的正、負極活性物質主要存在于電解液中，通過送液泵流過液流電池，電池內的正、負極電 解液由離子交換膜隔開。按其儲能介質的不同也可分為釩電池、鈉硫電池、鋅漠電池等。這 三種電池都具有液流電池的優點，但是也有其缺點，例如釩電池和鈉硫電池的造價都較為昂貴，而且鈉硫電池還需要在高溫環境下運行，會產生一定的安全問題。鋅/漠電池在造價上具有與生俱來的優勢，因為從儲能電池的普遍成本看，電解液成本 占到總成本的30%，所以電解液成分的價格在很大程度上決定了電池的整體造價。而鋅/ 漠電池的電解液成分為鋅和漠，其中鋅是一種很常見的金屬，容易大量獲取

13、而且價格較低， 而另一種成分漠更是常見，甚至在污水中就能提取。這個先天性的特質決定了鋅漠電池在成 本方面具有的優勢。據業內人士估算，鈉硫電池和釩電池的每度電造價成本基本在500美 元左右，而鋅漠電池相應的成本則在100美元上下，與常見的鉛酸電池造價相當。由此可 見，鋅漠電池的價格優勢非常明顯，這為鋅漠電池的大規模、大范圍應用奠定了一個很好的 基礎。毋庸置疑，鋅漠電池因其低廉的成本和卓越的性能特性，是一個前景廣闊的技術，將來 有望在新能源發電、電網削峰填谷、用電大戶錯峰儲電、電動汽車充電等領域得到廣泛應用。 但是，就其現階段的發展狀況來看，仍需要各方力量的共同參與與努力，方能快速地發展壯 大。表

14、2為不同儲能電池的技術比較；表3為不同儲能電池的技術成本比較。S2不同儲能堆池的技術比轉1世輯蛆轂氾池*坡驗低拍拄木*祓人州虹枝摳-a卜大冊魴十飲米薄定+暮胛宵的可探唯叩飽掛術中昇肯也飪的白肢電一蠟.羅雷甌慨一-姬危畤龍也濡照-sBttmxfete電輯*糧火+無性庵用我一些國之la.商幼曲的的M-伸弭帆樓電恤-忙用告業，秘;時h-沖整卷故電，mi 1，宣涉域充職電豹坊出+堀為好ftL上吉殲中電就M的株質墻隕-.毛密隹1晨同置-浪曜上升鯉贛性獨期卜對磐1?小|的段旅電成避匝電站俄止兢怡即顯閔策電：詁作的也懺出室上*醐和H：整不以出箕曲村H.馳年的*女只星在日本霧幌了隔骨化刮向甜 -袖與七/ A

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