中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：國家能源局近日印發(fā)的《2025年能源工作指導(dǎo)意見》提到，強(qiáng)化新型儲(chǔ)能等技術(shù)，特別是長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新攻關(guān)和前瞻性布局。在政策的有力引導(dǎo)與市場的強(qiáng)勁驅(qū)動(dòng)雙重作用下，儲(chǔ)能行業(yè)正迎來前所未有的發(fā)展機(jī)遇，長時(shí)儲(chǔ)能有望成為未來競爭的主戰(zhàn)場。那么，我國長時(shí)儲(chǔ)能的發(fā)展現(xiàn)狀究竟如何？何種長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)將脫穎而出，占據(jù)優(yōu)勢地位？未來我們又將面臨哪些挑戰(zhàn)，需突破哪些發(fā)展瓶頸？
帶著這一系列問題，《中國能源報(bào)》記者專訪了在燃料電池、液流電池及新型儲(chǔ)能技術(shù)研究領(lǐng)域深耕二十余載的中國科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長趙天壽。
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
新能源并網(wǎng)亟須長時(shí)儲(chǔ)能
隨著中國風(fēng)電、光伏裝機(jī)容量突破煤電且成本持續(xù)下降，可再生能源占比的快速提升卻面臨“出力隨機(jī)性”的天然短板。趙天壽指出，當(dāng)前中國棄風(fēng)棄光現(xiàn)象與電力緊缺矛盾并存，根源在于缺乏能夠長時(shí)間平抑能量波動(dòng)的儲(chǔ)能技術(shù)。“風(fēng)光電的不可控性直接影響并網(wǎng)比例，僅靠短時(shí)儲(chǔ)能難以支撐新能源對(duì)化石能源的規(guī)?；娲！?/span>
趙天壽強(qiáng)調(diào)，長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)通常指在額定功率下持續(xù)放電時(shí)間超過4小時(shí)，其已成為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的必備技術(shù)，需在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)及用戶側(cè)全面布局。在發(fā)電側(cè)，長時(shí)儲(chǔ)能可保障風(fēng)光并網(wǎng)穩(wěn)定性，避免因天氣波動(dòng)導(dǎo)致的供電中斷；對(duì)煤電深度調(diào)峰和核電參與負(fù)荷調(diào)節(jié)而言，長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)亦不可或缺。電網(wǎng)側(cè)，其核心功能是削峰填谷，提升跨區(qū)域輸電通道利用率。以中國新建的多條風(fēng)光外送通道為例，其低谷時(shí)段常常超過4小時(shí)，需長時(shí)儲(chǔ)能實(shí)現(xiàn)能量跨時(shí)段轉(zhuǎn)移。用戶側(cè)，工商業(yè)電價(jià)谷段連續(xù)且時(shí)長超過4小時(shí)，長時(shí)儲(chǔ)能可通過峰谷套利降低用電成本。
“全球范圍內(nèi)已凝聚起發(fā)展長時(shí)儲(chǔ)能的廣泛共識(shí)?！壁w天壽指出，美國、英國以及歐盟等眾多國家和地區(qū)，紛紛將長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)納入戰(zhàn)略發(fā)展的關(guān)鍵方向。然而，當(dāng)前的儲(chǔ)能技術(shù)仍存在一些局限性：抽水蓄能技術(shù)成熟，儲(chǔ)能時(shí)間長，但需要特定地理?xiàng)l件；壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)儲(chǔ)能時(shí)間長，已進(jìn)入示范階段，效率在持續(xù)提升中；而鋰離子電池裝機(jī)靈活，適合中短時(shí)儲(chǔ)能。特別是在大規(guī)模儲(chǔ)能的應(yīng)用場景中，儲(chǔ)能技術(shù)必須同時(shí)滿足安全可靠、經(jīng)濟(jì)可行以及資源可及性這三大要求。
液流電池或成長時(shí)儲(chǔ)能“潛力股”
在眾多長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)路線中，趙天壽認(rèn)為，液流電池具有本征安全、時(shí)長靈活、壽命長等優(yōu)勢，未來發(fā)展?jié)摿薮蟆?/span>
趙天壽表示，“液流電池以水系電解液為能量載體，通過液態(tài)活性物質(zhì)的氧化還原反應(yīng)實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能，其功率與容量解耦設(shè)計(jì)，電堆決定功率，電解液儲(chǔ)量決定容量。這賦予液流電池三大優(yōu)勢：本征安全、時(shí)長靈活、循環(huán)壽命長。”
趙天壽認(rèn)為，液流電池雖然技術(shù)優(yōu)勢很明顯，但成本問題一直是個(gè)“攔路虎”，阻礙了它大規(guī)模推廣。以全釩液流電池為例，成本主要來自電解液和電堆兩部分，要想降低成本，就得從這兩方面一起發(fā)力。
“一方面，要提高電堆的電流密度，這樣就能少用材料?！壁w天壽解釋說，通過把電化學(xué)、工程熱物理和材料科學(xué)等多門學(xué)科結(jié)合研究，能讓電堆的電流密度比傳統(tǒng)設(shè)計(jì)高出近一倍。目前產(chǎn)品級(jí)電堆的國內(nèi)最高水平可以做到400mA/cm2，電堆材料用量降低，成本下降。
趙天壽指出，另一方面，要提高電解液的利用率。如果電解液利用率不高，不僅會(huì)浪費(fèi)釩資源，還會(huì)讓運(yùn)行成本增加。通過設(shè)計(jì)出更高效的流道結(jié)構(gòu)，電解液利用率可提高到80%以上，進(jìn)一步降低成本。
隨著液流電池產(chǎn)能不斷擴(kuò)大，產(chǎn)業(yè)鏈上下游協(xié)同合作越來越緊密。趙天壽預(yù)測，未來五年內(nèi)，液流電池成本將大幅下降，成為理想的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)之一。
行業(yè)應(yīng)聚焦長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)攻關(guān)
在探討長時(shí)儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展前景時(shí)，趙天壽建議，行業(yè)同仁應(yīng)當(dāng)齊心協(xié)力，集中攻克長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的難題，推動(dòng)產(chǎn)學(xué)研用各界的深度融合。我國在光伏、風(fēng)電領(lǐng)域已走在世界前列，儲(chǔ)能技術(shù)的重大突破指日可待。
在新能源裝機(jī)比重不斷攀升的今天，兼具安全性、靈活性和長壽命的長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)，有望成為新型電力系統(tǒng)的關(guān)鍵支撐。
為實(shí)現(xiàn)長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，趙天壽提出三點(diǎn)建議：首先，加大技術(shù)研發(fā)力度，重點(diǎn)突破電解液利用率、電堆電流密度等關(guān)鍵技術(shù)瓶頸；其次，完善產(chǎn)業(yè)鏈布局，借助政策引導(dǎo)和市場機(jī)制，推動(dòng)長時(shí)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈上下游的協(xié)同發(fā)展，降低生產(chǎn)成本；最后，持續(xù)優(yōu)化政策支持和市場機(jī)制，建議政府出臺(tái)針對(duì)液流電池等長時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的支持政策，助力其商業(yè)化進(jìn)程。
