榆林創新院 為能源儲能 為環保探路

榆林創新院中的智能機械臂

儲能技術是構建以新能源為主體的新型電力系統，實現“雙碳”目標的關鍵支撐技術。液流電池儲能技術具有安全可靠、壽命長、環境友好等優勢，成為規模儲能的首選技術之一。近年來，隨著大規模儲能技術對安全性、壽命等要求越來越高，液流電池儲能技術得到廣泛關注。

所謂液流電池，指的是正、負極電解質溶液存儲于外部儲罐中，通過泵和管路輸送到電池內部進行反應的電池體系。其中，鋅溴液流電池因具有本質安全、電解液易恢復、可循環利用、能量密度高等特點在分布式儲能及用戶側儲能領域具有很好的應用前景。

近年來，陜西省榆林市在潔凈能源的開發與利用方面做了諸多積極探索。2019年12月，中國科學院與陜西省政府簽署《共創榆林國家級能源革命創新示范區戰略合作協議》，積極創建榆林國家級能源革命創新示范區，建設以多能融合大型集成示范為核心的產業化示范基地。2022年8月，榆林中科潔凈能源創新研究院（以下簡稱“榆林創新院”）在此背景下正式投入運營。

在榆林創新院的園區內，一個不起眼的鐵皮箱卻凝結著科研人員數十年的心血，這是分布式儲能領域的代表成果——100kWh（千瓦時）級鋅溴液流電池儲能系統。

雖然鋅溴液流電池擁有諸多優點，但之所以沒有產業化、普及化，其局限性也相當明顯。

首先，鋅溴液流電池負極沉積反應會導致鋅不均勻沉積、鋅枝晶（電解液中的反應物離子擴散至電極表面的凸起處，形成鋅枝晶。鋅枝晶不斷生長會刺破隔膜，最終導致電池短路失效）造成電池短路，導致電池可靠性較差；其次，電池容量受限于電極上可供鋅沉積的有效空間；再次，放電過程中容易出現電壓不均勻的情況，實際應用過程中，電堆串聯越多，電堆與電堆之間的均一性越難得到保證，不利于電池的穩定運行。

簡而言之，雖然鋅溴液流電池擁有諸多優點，但受限于上述關鍵技術的難點和痛點，其商業化、產業化、普及化生產仍有一段距離。

中國科學院大連化學物理研究所自2008年開始，從事鋅溴液流電池儲能技術的研究開發工作，在15年的研究基礎上，積累了豐富的研究經驗和深厚的研究基礎，初步解決了鋅溴液流電池運行過程中電流密度偏低、鋅枝晶、面容量偏低等問題，同時通過模擬仿真技術、調整電堆內部流場分布，優化電堆運行策略，大幅度提高了電池能量密度。2022年，開發出單堆能量30kWh級鋅溴液流電池電堆。基于此技術，與陜西華秦儲能技術有限公司合作，集成出100kWh鋅溴液流電池系統，在榆林創新院成功并網運行（榆林創新院是中國科學院大連化學物理研究所的榆林基地）。

100kWh鋅溴液流電池系統為何要在榆林創新院并網運行？這源于榆林市豐富的自然資源。

榆林化石能源資源豐富，煤、油、氣等多種資源聚集，儲量在全國位于前列。然而，在“雙碳”目標下，榆林迫切需要能源行業的綠色低碳發展。100 kWh鋅溴液流電池系統落地榆林創新院將為推動分布式能源的普及應用提供關鍵技術支撐，這也是榆林創新院設立的宗旨之一。

雖然榆林創新院并非100kWh鋅溴液流電池系統的研發機構，但是他們肩負著該系統的運行、維護、監測的重任，為該系統的高效穩定運行提供有力的保障，為后續鋅溴液流電池系統甚至新能源行業的發展奠定了堅實的基礎。

除了圍繞能源探索清潔高效利用方式與耦合替代方式之外，數智化集成也是榆林創新院的重點研究方向之一。

榆林創新院深耕數智催化新技術研發平臺，利用自動化、大數據、云計算、數字孿生等新型技術與催化技術研發深度融合，打造了數智化AI催化實驗室。

榆林創新院的實驗室內，由AI系統操控的智能機械臂正在忙碌地運轉，提取化學試劑、配比調和、離心分散……智能機械臂已經能代替科研人員從事大部分實驗工作，尤其是大量的調試性、測試性的實驗。榆林創新院的數智化實驗室將科研人員從大量繁雜重復的機械性實驗中解放出來，降低了實驗錯誤率，提高了數據準確性。基于實驗大數據，智能分析平臺還可以根據實驗結果快速提供分析報告，極大地提升了科研效率。整套系統的數智化程度在國內的實驗室中位居前列。

目前，榆林創新院已經完成了數據學習、催化劑合成制備、反應器裝樣、性能檢測等全流程的人工智能化和自動化，月均處理樣品達500～1000個。

榆林創新院牢記自身使命，致力于為榆林打造世界一流高端能源化工基地，為建設國家級能源革命創新示范區提供科技支撐，為國家和陜西省能源產業發展提供系統的解決方案，推動區域經濟高質量發展。