中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：在“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)施大背景下，大力發(fā)展風(fēng)電、太陽能發(fā)電，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)成為一條必經(jīng)之路，新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。然而其供能間歇、不穩(wěn)定等問題也隨之凸顯，新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用成為了破解瓶頸的關(guān)鍵。
8月24日上午，惠州西湖科學(xué)講壇（第二十一講）在豐湖書院澄觀樓舉行。中國科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長趙天壽以“面向碳中和的儲(chǔ)能技術(shù)”為主題作專題報(bào)告，結(jié)合研究實(shí)踐，探討、講解了實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的要求，分析不同種類新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與面臨挑戰(zhàn)，闡述儲(chǔ)能領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展方向與產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)。他認(rèn)為，目前長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)是重要發(fā)展方向?；葜菰诎l(fā)展新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)方面具有優(yōu)勢(shì)，要結(jié)合本地實(shí)際加強(qiáng)長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)力度，搶占產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。
趙天壽（惠州日?qǐng)?bào)記者楊建業(yè) 攝）
新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)有著巨大發(fā)展前景
為應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，2020年我國明確了碳減排目標(biāo)：中國將提高國家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。
“實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的根本在于能源轉(zhuǎn)型、規(guī)?；锰柲茱L(fēng)能?！痹趫?bào)告中，趙天壽開門見山地說，數(shù)據(jù)顯示，目前我國太陽能和風(fēng)電在電力系統(tǒng)的占比只有14%。要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，太陽能和風(fēng)電的電力占比要達(dá)到70%。雖然現(xiàn)在光伏和風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，成本快速下降，但風(fēng)和光的分散性、間歇性等短板，成為其規(guī)?；玫闹饕系K。
為解決能源浪費(fèi)問題，儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)已成為目前新能源技術(shù)領(lǐng)域的重中之重。國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提到，新型儲(chǔ)能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐，也是催生國內(nèi)能源新業(yè)態(tài)、搶占國際戰(zhàn)略新高地的重要領(lǐng)域。
“儲(chǔ)能是新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的必備單元，在新型電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)均發(fā)揮重要作用。”趙天壽說，儲(chǔ)能是利用專門裝置與系統(tǒng)將能量儲(chǔ)存，并在需要時(shí)將能量釋放，實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間、空間上的轉(zhuǎn)移，按需輸出。儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)均起到重要作用。
先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)是支撐光電、風(fēng)電大規(guī)模應(yīng)用的必備技術(shù)，是未來能源系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)有著巨大的發(fā)展前景。趙天壽表示，實(shí)現(xiàn)碳中和對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)需求巨大，風(fēng)光裝機(jī)約50億千瓦，如果按20%～50%配備儲(chǔ)能，儲(chǔ)能裝機(jī)將達(dá)到10億～25億千瓦，超過現(xiàn)在煤電裝機(jī)總量，行業(yè)年產(chǎn)值將超過萬億元。
長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)仍有較大缺口
新型電力系統(tǒng)要滿足儲(chǔ)能裝置規(guī)?；踩愿?、成本低、壽命長、效率高等要求，更需要不同時(shí)長的儲(chǔ)能技術(shù)支撐。在報(bào)告中，趙天壽分別介紹了超導(dǎo)磁、超級(jí)電容器、飛輪儲(chǔ)能、鋰離子電池、抽水蓄能、壓縮空氣、液流電池、氫燃料等儲(chǔ)能技術(shù)，分析了各類儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)劣。其中，超導(dǎo)磁、超級(jí)電容器、飛輪儲(chǔ)能、鋰離子電池主要用于中短時(shí)儲(chǔ)能，抽水蓄能、壓縮空氣、液流電池、氫燃料儲(chǔ)能時(shí)長相對(duì)靈活，可以用于短時(shí)儲(chǔ)能，但更適合用于長時(shí)儲(chǔ)能，所以被認(rèn)為屬于長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。
例如鋰離子電池儲(chǔ)能，受益于電動(dòng)汽車發(fā)展，其技術(shù)發(fā)展迅速，已在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位?！澳芰棵芏雀摺㈨憫?yīng)快、不受地域限制，適合中短時(shí)儲(chǔ)能，但安全風(fēng)險(xiǎn)和鋰資源限制需要行業(yè)重視?！壁w天壽指出，應(yīng)用在儲(chǔ)能中，鋰電有著不可忽視的局限性，除安全性有待提高外，由于鋰資源受限，未來在較大規(guī)模的儲(chǔ)能場(chǎng)景應(yīng)用上也面臨挑戰(zhàn)。
在長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)中，趙天壽重點(diǎn)介紹了液流電池、電燃料儲(chǔ)能的研發(fā)與應(yīng)用。
作為安全性高、擴(kuò)展簡單、使用壽命長的儲(chǔ)能技術(shù)，液流電池受到了廣泛關(guān)注。其不同于傳統(tǒng)的鋰電池，它的電能儲(chǔ)存在電池外面的電解液罐中，最大的特點(diǎn)就是功率和能量在結(jié)構(gòu)上解耦。由于能量和功率彼此獨(dú)立，電池本身內(nèi)部并沒有電解液，具有本征安全的特點(diǎn)。液流電池的缺點(diǎn)是成本較高，難以形成規(guī)?；瘧?yīng)用。
電燃料儲(chǔ)能則是趙天壽團(tuán)隊(duì)目前正在研究并提出的一個(gè)新概念，其是一種以可循環(huán)充放電液體為介質(zhì)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，可將充電與放電設(shè)備分離，實(shí)現(xiàn)高效率連續(xù)充電和放電，打破了充放電共用裝置帶來的設(shè)計(jì)矛盾，可提高電解液利用率、能量密度和功率密度，從而降低成本。
“現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)與局限，尚無法滿足構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的需求，仍需加強(qiáng)研發(fā)投入。”趙天壽介紹，當(dāng)前我國對(duì)于短時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)開發(fā)應(yīng)用相對(duì)成熟，而在長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)方面仍有較大缺口，目前科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界正致力于長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)化和改進(jìn)。
惠州發(fā)展新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)具有優(yōu)勢(shì)
惠州是國內(nèi)新能源電池的重要產(chǎn)業(yè)基地，也是國內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈完善、品類齊全的聚集地，在電池制造設(shè)備、電池材料、電池制造、電池檢測(cè)、電池回收利用、變流器、電源管理、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成等各環(huán)節(jié)均有布局，基本形成產(chǎn)業(yè)閉環(huán)。
當(dāng)前，惠州正聚焦建設(shè)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高地，并取得顯著成效：2022年，惠州新能源電池產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值866.7億元，同比增長22.19%。今年上半年，惠州新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)集群產(chǎn)值達(dá)590億元，預(yù)計(jì)全年產(chǎn)值將超1200億元。毋庸置疑，新型儲(chǔ)能已經(jīng)成為惠州經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新引擎。
產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展得益于人才的不斷充實(shí)，大家也渴望接收更多的相關(guān)資訊。報(bào)告會(huì)現(xiàn)場(chǎng)座無虛席，不少人專程趕來聽課。整個(gè)論壇精彩紛呈，引起現(xiàn)場(chǎng)聽眾熱烈反響。
鋰離子電池儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)是什么？如何保障安全運(yùn)行？對(duì)企業(yè)在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的投資方向有什么建議……在互動(dòng)環(huán)節(jié)，大家紛紛提問，趙天壽則結(jié)合問題進(jìn)行回復(fù)，為惠州及相關(guān)企業(yè)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供新方向、新思路。
趙天壽認(rèn)為，新型電力系統(tǒng)需要大規(guī)模、高安全、不同時(shí)長的儲(chǔ)能技術(shù)，長時(shí)、本征安全儲(chǔ)能技術(shù)是目前最需要的?；葜菰诎l(fā)展新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)方面具有優(yōu)勢(shì)，要重視長時(shí)、本征安全儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合本地實(shí)際加大研發(fā)力度，搶占產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。
在惠期間，趙天壽院士團(tuán)隊(duì)還現(xiàn)場(chǎng)參觀了東江實(shí)驗(yàn)室展廳，了解實(shí)驗(yàn)室建設(shè)情況，并與實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)儲(chǔ)能企業(yè)面對(duì)面交流，了解科技創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)情況，探討合作事項(xiàng)。
人物名片：趙天壽，中國科學(xué)院院士、能源科學(xué)與工程熱物理專家?，F(xiàn)任南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長、講席教授，美國機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（ASME）會(huì)員、英國皇家化學(xué)學(xué)會(huì)（RSC）會(huì)員、中國化學(xué)會(huì)會(huì)士。曾任香港科技大學(xué)能源研究院創(chuàng)院院長、工程及環(huán)境學(xué)冠名講席教授。曾獲香港裘槎基金資深研究成就獎(jiǎng)、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、國家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、香港科大工程學(xué)杰出研究成就獎(jiǎng)。入選科睿唯安（Clarivate）/湯森路透（Thomson Reuters）全球高被引科學(xué)家和最有影響力科學(xué)思想名錄。任國際期刊傳熱傳質(zhì)雜志主編、能源與環(huán)境科學(xué)顧問編委。趙天壽教授持續(xù)研究新能源儲(chǔ)能理論、技術(shù)及應(yīng)用30余年，以熱物理與電化學(xué)學(xué)科交叉為主線，建立了流體電池?zé)豳|(zhì)傳遞-電化學(xué)反應(yīng)耦合理論，提出了液態(tài)電能載體儲(chǔ)能新方法，取得了系統(tǒng)的創(chuàng)新成果。
