GEFC全钒液流储能电池解析课件

1、北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司第1页，共31页。钒电池的发展和应用郑重德 教授/董事长北京金能燃料电池有限公司Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.WWW.GEFC.COM北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Lt

2、d. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司第2页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司1. 简介 钒电池原理、优点及市场 钒电池相关产品及应用第3页，共31页。 北京金能燃料电池有限公司GEFC（Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.）于2003年8月8日成立，前身是郑重德教授的私人实验室郑重发明室，目前拥

3、有中国、美国、德国、西班牙和日本专利16项。GEFC致力于全氟离子膜、钒电池（全钒液流储能电池）和燃料电池的技术开发及产业化，其中作为钒电池、燃料电池和离子膜电解槽核心材料的全氟离子膜已批量生产，燃料电池和钒电池已开始销售，产品出口美国、加拿大、德国、日本等二十多个国家，深受好评！ 1. GEFC 简介北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司第4页，共31页。北 京 金 能 燃 料

4、电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司专 利液流电池 200910078434.2 液流电池电极200910077975.3钒电池电解液制备方法200910077966.4溶液铸膜法200680044207.2SolutionCasting ProcessPCT/CN2006/002033溶液成膜箱03239774.7Fuel CellPCT/CN2007/000719质子交换膜燃料电池200680044

5、117.3Proton Exchange Membrane Fuel CellPCT/CN2006/002385分体镶嵌式质子交换膜燃料电池02233200.6气体发生器200680044217.6Gas GeneratorPCT/CN2006/001292商 标 域 名 WWW.GEFC.COM表1-1 GEFC 专利、商标、域名第5页，共31页。 高效大规模储能电池是新能源产业革命的核心。钒电池(VRB)是当今世界上规模最大、技术最先进、最接近产业化的高效可逆燃料电池，具有功率大、容量大、效率高、成本低、寿命长、绿色环保等一系列独特优点，在光伏发电、风力发电、电网调峰、分布电站、通讯基站、

6、UPS或EPS、电动公交、军用蓄电等广阔领域有着极其良好的应用前景，在美国、加拿大、欧洲、日本、澳大利亚已开始商业化应用。随着钒电池技术的迅猛发展，钒电池必将为人类带来一场前所未有、意义重大深远的新能源产业革命！2. 钒电池原理、优点及市场北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司第6页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel C

7、ell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司图2-1 钒电池原理2.1 钒电池原理及优点功率大容量大可瞬间充电功率容量独立全液相反应能量效率高响应速度快可深度放电循环寿命长环保无污染安全可靠性高生产成本低选址自由度大第7页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有

8、限 公 司2.2 钒电池市场光伏发电风力发电电网调峰分布电站UPS/EPS通信基站电动公交军用蓄电第8页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司时 间单 位钒 电 池 项 目1984UNSW发明钒电池1996SEI450kW钒电池1997Kashima-kita 200kW4h钒电池，并入公司电网2000SEI100kW8h钒电池，用于平衡负载2001SEI1.5MW1h

9、钒电池，用于UPS平衡负载2001SEI1MWh钒电池，用于风电储能2001SEI240kWh钒电池，用于高尔夫球场光伏储能2001SEI5MWh钒电池，用于大学校园储能2001SEI6MW钒电池，用于北海道30MW风电场调频和调峰2001VRB在南非建成250kW钒电池示范系统2003VRB在澳大利亚金岛建成200kW4h钒电池，用于风电储能2004VRB在美国建成250kW8h钒电池，用于电站储能调峰2005VRB在加州空军基地建成30kW2h钒电池，用于UPS系统2006VRBTPS等订购80套5kW钒电池，用于通信基站UPS电源2007VRB爱尔兰订购2MW6h钒电池，用于风电储能20

10、07SEI, VRB在美国建成2MW，6MW钒电池示范系统2008大连化物所100kW（10 x 10kW）钒电池样机表2-1 国际钒电池项目第9页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司表2-2 世界钒电池市场年 份200820102020市场领域需求/GW产值/亿元需求/GW产值/亿元需求/GW产值/亿元光伏发电0.751503.757505010000风力发电306

11、0005010000312.562500电网调峰分布电站通信基站UPS/EPS电动公交军用蓄电总 计30.75615053.7510750362.572500第10页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司表2-3 中国钒电池市场年 份200820102020市场领域需求/GW产值/亿元需求/GW产值/亿元需求/GW产值/亿元光伏发电0.065130.125257.515

12、00风力发电36006.251250306000电网调峰14.162832204000448800分布电站通信基站1.72344UPS/EPS电动公交军用蓄电总 计18.945378926.375527581.516300第11页，共31页。 全氟离子膜作为钒电池、燃料电池和离子膜电解槽的核心材料，一直由美国杜邦采用树脂熔融挤膜法垄断生产，价格昂贵。GEFC 在世界上首创具有自主知识产权的树脂溶解铸膜法，批量生产高性能全氟离子膜，具有技术工艺简单、生产设备便宜、膜的离子选择性高、酸容量高、电导率高、功率密度高、拉伸模量大、线膨胀率小各向同性、寿命长、成本低等独特优点。3. GEFC 钒电池相关

13、产品及应用北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司3.1 GEFC 全氟离子膜第12页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司图3-1 GEFC-10N全氟离子

14、膜第13页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司表3-1 GEFC和Nafion全氟离子膜比较全氟离子膜GEFC-105Nafion-115当 量1000 g/eq1100 g/eq酸 容 量1.0 meq/g0.9 meq/g电 导 率0.1 S/cm0.08 S/cm拉伸强度38 MPa 各向同性30 MPa 横向， 32 MPa 纵向拉伸模量618 MPa 各向同

15、性188 MPa 横向，249 MPa 纵向线膨胀率4 % 各向同性15 % 横向，10 % 纵向成 本 1000 元/m2 10000 元/m2第14页，共31页。表3-2 美国Plastic Tech. Lab., Inc.权威检测报告北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司第15页，共31页。图3-2 ST意法半导体用户测试报告北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 G

16、olden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司第16页，共31页。钒电池创始人Maria Skyllas-Kazacos教授使用评价- Original Message -From: Maria Skyllas-KazacosTo: GEFCSent: Tuesday, October 18, 2005 8:09 AMSubject: Re: Re: Order for GEFC-102 membraneDear Professor Zh

17、eng,Thank you very much for the confirmation of our order and delivery details.We have had some excellent results with your membrane in our newelectrochemical cell technology and we expect that this will result insignificant requirements for your membrane as we move to commercialisation.We thank you

18、 therefore for retaining our confidentiality and we look forward todoing more business with your company in the future.Thank you again for your assistance.With best regards,Maria.北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有

19、 限 公 司第17页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司3.2 GEFC 钒电池电解液 GEFC 采用其独特专利技术生产高性能钒电池电解液，成本低、浓度高、纯度高、电导率高、稳定性好，含有添加剂，高温不析出，低温不结晶，解决了电解液的平衡问题，是钒电池的理想选择。 GEFC-VE(II) GEFC-VE(III) GEFC-VE(IV) GEFC-VE(V)图3-3

20、GEFC-VE钒电池电解液第18页，共31页。 GEFC钒电池的原材料已全部实现国产化，它采用性能世界领先的GEFC -10N 全氟离子膜和独特的钒电池电极、电池堆结构、高性能电解液专利技术，具有能量转换效率高（75%）、功率密度高（100 mW/cm2、将来200300mW/cm2）、寿命长（充放电循环寿命可望超过20000次）、成本低（4000元/kW，将来20003000元/kW，目前世界其它公司钒电池堆成本比GEFC高510倍）等独特优点。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fue

21、l Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司3.3 GEFC 钒电池堆及系统 第19页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司图3-4 GEFC-50V50A-VRB钒电池堆第20页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Go

22、lden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司图3-5 GEFC-50V50A10h-VRB钒电池第21页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司图3-6 GEFC-50V50A10h-VRB钒电池充放电曲线第22页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Gold

23、en Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司额定电压50 V额定电流50 A额定功率2.5kW最大功率9kW额定时间10h额定能效75%单电池数40活性面积625cm2电堆重量30kg电堆尺寸36x36x60cm电解液重750kgx2电解液量500Lx2电 解 液2MVOSO4环境温度-1050 充电限压64V放电限压32V使用寿命 20年存放寿命无 限下列范围GEFC-EIT-VRB钒电池可定做额定电压E = 0 - 1000V额定电流E

24、= 0 - 10000A额定功率P = 0 - 10 MW额定时间T = 0 - 10000h表3-3 GEFC-50V50A10h-VRB钒电池技术参数第23页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司第24页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel

25、Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 3.4 边远独立光伏或风力电站储能方式比较（7x24h=168h）储能方式超级电容铅酸电池锂离子电池钠硫电池GEFC 钒电池抽水蓄能功率(MW) 0.1 0.3 0.1 1 10 100能量(MWh) 0.01 0.6 0.2 10 100 1000比能量(Wh/kg)35304090120 1002030 90 90 90100100响应速度(ms) 1 1 1 1 1000环境影响小大中中小大安全性能中低低低高中选址限制小小小小小大投资总成本(万元/kW168h)67216.867.28

26、40.4 电堆系统6.7 钒电解液0.6投资净成本(万元/kW168h)67213.460.575.60.4 电堆系统0.6全寿命净成本(元/kWh)4.50.0010.002第25页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 3.5 普通独立光伏或风力电站储能方式比较（5x24h=120h）储能方式超级电容铅酸电池锂离子电池钠硫电池GEFC 钒电池抽水蓄

27、能功率(MW) 0.1 0.3 0.1 1 10 100能量(MWh) 0.01 0.6 0.2 10 100 1000比能量(Wh/kg)35304090120 1002030 90 90 90100100响应速度(ms) 1 1 1 1 1000环境影响小大中中小大安全性能中低低低高中选址限制小小小小小大投资总成本(万元/kW120h)4801248600.4 电堆系统4.8 钒电解液0.6投资净成本(万元/kW120h)4809.643.2540.4 电堆系统0.6全寿命净成本(元/kWh)4.50.0020.003第26页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有

28、 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 3.6 普通独立风光互伏电站储能方式比较（3x24h=72h）储能方式超级电容铅酸电池锂离子电池钠硫电池GEFC 钒电池抽水蓄能功率(MW) 0.1 0.3 0.1 1 10 100能量(MWh) 0.01 0.6 0.2 10 100 1000比能量(Wh/kg)35304090120 1002030 90 90 90100100响应速度(ms) 1 1 1 1 1000环

29、境影响小大中中小大安全性能中低低低高中选址限制小小小小小大投资总成本(万元/kW72h)2887.228.8360.4 电堆系统2.9 钒电解液0.6投资净成本(万元/kW72h)2885.825.932.40.4 电堆系统0.6全寿命净成本(元/kWh)4.50.0030.004第27页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd. WWW.GEFC.COM 北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 3.7 并网风电、电网调

30、峰及通信基站储能方式比较（10h）储能方式超级电容铅酸电池锂离子电池钠硫电池GEFC 钒电池抽水蓄能功率(MW) 0.1 0.3 0.1 1 10 100能量(MWh) 0.01 0.6 0.2 10 100 1000比能量(Wh/kg)35304090120 1002030 90 90 90100100响应速度(ms) 1 1 1 1 1000环境影响小大中中小大安全性能中低低低高中选址限制小小小小小大投资总成本(万元/kW10h)401450.4 电堆系统0.4 钒电解液0.6投资净成本(万元/kW10h)400.4 电堆系统0.6全寿命净成本(元/kWh)4.50.020.04第28页，共31页。北 京 金 能 燃 料 电 池 有 限 公 司 Golden Energy Fuel Cell Co., Ltd.Golden Energy Fuel