科罗拉多州陆军设施即将安装的大型“液流电池”将如何发挥作用

位于科罗拉多州科罗拉多斯普林斯南部的陆军基地卡森堡即将安装一个非常大的新型电池。新储能系统将于今年秋季动工，承包商洛克希德马丁公司表示，建造该系统可能需要八九个月的时间。

该电池将能够产生 1 兆瓦的电力，最长可持续 10 小时，这意味着它是一个 10 兆瓦时的设备。但这种电池与手机、笔记本电脑或电动汽车中的电池非常不同。它不是锂离子电池。它是一种氧化还原液流电池。

洛克希德·马丁公司在一份新闻稿中将该项目称为“美国国防部 (DoD) 首个兆瓦级长时储能系统”。以下是有关 Fort Carson 项目和被称为液流电池的储能设备的一些信息。

国防部为何对能源存储感兴趣？

洛克希德·马丁导弹和火控公司 GridStar Flow 业务开发总监罗杰·詹金斯 (Roger Jenkins) 在本周早些时候的新闻发布会上表示：“国防部关心的是确保在固定设施上运行的关键任务能够在电网长时间断电的情况下继续运行。” 这可能是由于“我们在德克萨斯州看到的天气事件，或某种不友好行为者的黑客事件”。

在这种情况下，由于锂离子电池系统，卡森堡实际上已经拥有一些电池存储。它还在一个旧垃圾填埋场上安装了太阳能电池板阵列，可以产生 2 兆瓦的电量。“他们计划建造一个更大的太阳能电池阵列，它将在该电池上线时投入使用，”詹金斯说。新的液流电池系统将是对现有技术的补充。

那么，什么是液流电池？

首先，考虑一下智能手机或电动汽车等设备中的锂离子电池。这类电池往往为空间有限的设备供电，因此电池单元必须很小。

锂离子电池有几个基本组件。它们内部有阳极、阴极和液体电解质。锂离子在电解质中来回移动。当电池充电时，电子聚集在电池的一端，即阳极，锂离子也是如此。当电池为某物供电时，电子通过电路流出，而锂离子则穿梭到另一端，即阴极。（这是一个动画，左侧为阴极。）电解质中的隔板，顾名思义，将两侧隔开，但锂离子可以穿过它。许多锂离子电池由小电池组成，这些小电池可以是圆柱体或袋状。

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与此同时，液流电池非常大。事实上，它由大量的液体电解质罐组成。“与许多电池不同，氧化还原液流电池采用流动电解质制造，”特拉华大学工程学院院长兼化学工程教授 Levi Thompson 说。“大多数电池都有固定的 [电解质]。”在锂离子电池中，液体电解质不会流动——它只是锂离子来回流动的介质。

他补充道：“由于液流电池是流动的，而且储罐非常大，因此实际上可以储存大量能量。对于许多此类装置而言，实际上没有土地约束或限制——它不像汽车电池，占用的空间有限。”

这就是为什么科罗拉多州的一处宽敞的陆军设施可以成为液流电池的理想场所。

洛克希德·马丁公司的液流电池在大型盒子或电源模块中产生电力，每个盒子或电源模块包含四个电源堆栈。液体电解质（储存在储罐中）流经这些堆栈中的大量电化学电池，经过将它们分开但允许离子通过的膜。

液流电池有哪些好处？

由于液流电池需要大容量储罐和流动电解液，并且需要较大的开放空间，因此液流电池短期内无法为电动汽车或笔记本电脑供电，但它们也有自己的优势。“我认为，最重要的是成本，”汤普森说。“与锂离子电池相比，液流电池的储能成本可能要低得多。”

另一个优点是理论上它的使用寿命比竞争对手更长。“它的循环次数比锂离子电池多，”汤普森说，他还指出，如果电池开始退化，可以在需要时进行恢复。

最终，汤普森表示，这种电池可能非常适合那些想要储存电网能源的情况——比如太阳能电池板产生的能源，太阳能电池板只有在阳光充足时才会产生电能。“如果我们正在寻找低成本、可循环的能源储存，那么这是一个真正的机会，”他说。“我认为从长远来看，它们可能是最具吸引力的解决方案（对于电网储存而言）。”

洛克希德·马丁公司表示，卡森堡的液流电池建成后，他们计划用两年左右的时间进行测试。请观看下面有关该系统的视频。