榆林创新院 为能源储能 为环保探路

榆林创新院中的智能机械臂

储能技术是构建以新能源为主体的新型电力系统，实现“双碳”目标的关键支撑技术。液流电池储能技术具有安全可靠、寿命长、环境友好等优势，成为规模储能的首选技术之一。近年来，随着大规模储能技术对安全性、寿命等要求越来越高，液流电池储能技术得到广泛关注。

所谓液流电池，指的是正、负极电解质溶液存储于外部储罐中，通过泵和管路输送到电池内部进行反应的电池体系。其中，锌溴液流电池因具有本质安全、电解液易恢复、可循环利用、能量密度高等特点在分布式储能及用户侧储能领域具有很好的应用前景。

近年来，陕西省榆林市在洁净能源的开发与利用方面做了诸多积极探索。2019年12月，中国科学院与陕西省政府签署《共创榆林国家级能源革命创新示范区战略合作协议》，积极创建榆林国家级能源革命创新示范区，建设以多能融合大型集成示范为核心的产业化示范基地。2022年8月，榆林中科洁净能源创新研究院（以下简称“榆林创新院”）在此背景下正式投入运营。

在榆林创新院的园区内，一个不起眼的铁皮箱却凝结着科研人员数十年的心血，这是分布式储能领域的代表成果——100kWh（千瓦时）级锌溴液流电池储能系统。

虽然锌溴液流电池拥有诸多优点，但之所以没有产业化、普及化，其局限性也相当明显。

首先，锌溴液流电池负极沉积反应会导致锌不均匀沉积、锌枝晶（电解液中的反应物离子扩散至电极表面的凸起处，形成锌枝晶。锌枝晶不断生长会刺破隔膜，最终导致电池短路失效）造成电池短路，导致电池可靠性较差；其次，电池容量受限于电极上可供锌沉积的有效空间；再次，放电过程中容易出现电压不均匀的情况，实际应用过程中，电堆串联越多，电堆与电堆之间的均一性越难得到保证，不利于电池的稳定运行。

简而言之，虽然锌溴液流电池拥有诸多优点，但受限于上述关键技术的难点和痛点，其商业化、产业化、普及化生产仍有一段距离。

中国科学院大连化学物理研究所自2008年开始，从事锌溴液流电池储能技术的研究开发工作，在15年的研究基础上，积累了丰富的研究经验和深厚的研究基础，初步解决了锌溴液流电池运行过程中电流密度偏低、锌枝晶、面容量偏低等问题，同时通过模拟仿真技术、调整电堆内部流场分布，优化电堆运行策略，大幅度提高了电池能量密度。2022年，开发出单堆能量30kWh级锌溴液流电池电堆。基于此技术，与陕西华秦储能技术有限公司合作，集成出100kWh锌溴液流电池系统，在榆林创新院成功并网运行（榆林创新院是中国科学院大连化学物理研究所的榆林基地）。

100kWh锌溴液流电池系统为何要在榆林创新院并网运行？这源于榆林市丰富的自然资源。

榆林化石能源资源丰富，煤、油、气等多种资源聚集，储量在全国位于前列。然而，在“双碳”目标下，榆林迫切需要能源行业的绿色低碳发展。100 kWh锌溴液流电池系统落地榆林创新院将为推动分布式能源的普及应用提供关键技术支撑，这也是榆林创新院设立的宗旨之一。

虽然榆林创新院并非100kWh锌溴液流电池系统的研发机构，但是他们肩负着该系统的运行、维护、监测的重任，为该系统的高效稳定运行提供有力的保障，为后续锌溴液流电池系统甚至新能源行业的发展奠定了坚实的基础。

除了围绕能源探索清洁高效利用方式与耦合替代方式之外，数智化集成也是榆林创新院的重点研究方向之一。

榆林创新院深耕数智催化新技术研发平台，利用自动化、大数据、云计算、数字孪生等新型技术与催化技术研发深度融合，打造了数智化AI催化实验室。

榆林创新院的实验室内，由AI系统操控的智能机械臂正在忙碌地运转，提取化学试剂、配比调和、离心分散……智能机械臂已经能代替科研人员从事大部分实验工作，尤其是大量的调试性、测试性的实验。榆林创新院的数智化实验室将科研人员从大量繁杂重复的机械性实验中解放出来，降低了实验错误率，提高了数据准确性。基于实验大数据，智能分析平台还可以根据实验结果快速提供分析报告，极大地提升了科研效率。整套系统的数智化程度在国内的实验室中位居前列。

目前，榆林创新院已经完成了数据学习、催化剂合成制备、反应器装样、性能检测等全流程的人工智能化和自动化，月均处理样品达500～1000个。

榆林创新院牢记自身使命，致力于为榆林打造世界一流高端能源化工基地，为建设国家级能源革命创新示范区提供科技支撑，为国家和陕西省能源产业发展提供系统的解决方案，推动区域经济高质量发展。