中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在蘇州香格里拉酒店召開(kāi)。大會(huì)期間，由中國(guó)化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)主辦，恩力能源科技有限公司、盾石磁能科技有限責(zé)任公司、葛洲壩中科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司支持的“先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)專場(chǎng)”于4月26日下午成功舉辦。會(huì)議共邀請(qǐng)8位專家分享最新研究成果，主要內(nèi)容如下：
中國(guó)科學(xué)院電工研究所儲(chǔ)能技術(shù)研究組組長(zhǎng)，教授 陳永翀（主持人）
主持人：大家下午好，我是中國(guó)科學(xué)院電工研究所陳永翀，很榮幸今天下午為大家服務(wù)。這個(gè)會(huì)場(chǎng)是先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)，我們的報(bào)告會(huì)非常的豐富、精彩。下面我們就開(kāi)始今天下午的報(bào)告，第一位發(fā)言人是中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員溫兆銀老師，我們掌聲有請(qǐng)溫老師作報(bào)告。
中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所研究員 溫兆銀
溫兆銀：謝謝陳老師的介紹，也非常感謝組委會(huì)的邀請(qǐng)。我看上午的會(huì)議是非常的熱鬧，我不敢說(shuō)這個(gè)豐富精彩，但是我想今天下午這個(gè)會(huì)場(chǎng)應(yīng)該是豐富多彩，我看了幾乎是沒(méi)有一個(gè)方向是相同的，基本上是除了鋰電池以外的主要的其他一些儲(chǔ)能的技術(shù)在這里交流，我也希望鈉電池的技術(shù)能夠得到大家的關(guān)注。
我這個(gè)報(bào)告主要分為簡(jiǎn)單的背景介紹與鈉電池體系的介紹，還有鈉電池現(xiàn)在的現(xiàn)狀以及我們開(kāi)展的一些研究工作。剛才陳老師介紹在我們實(shí)驗(yàn)室除了研究鈉電池還有鋰電池，實(shí)際上我們鋰電池針對(duì)一些前端性的方向也是開(kāi)展了大量的的工作。在鈉電池方面我們更多關(guān)注的是像這個(gè)鈉硫電池、鈉鎳電池這些。目前我們和很多企業(yè)在合作，包括美國(guó)的Corning還有我們國(guó)內(nèi)的一些汽車集團(tuán)等等。我們?cè)诠虘B(tài)離子學(xué)領(lǐng)域開(kāi)展我們的工作，就是研究固體物質(zhì)中間離子運(yùn)動(dòng)規(guī)律的一個(gè)領(lǐng)域，固態(tài)離子學(xué)實(shí)際上是包括鋰電池還有更多的電池體系以及燃料電池研究的技術(shù)科學(xué)領(lǐng)域。實(shí)際上這兩天大家一直在討論儲(chǔ)能的問(wèn)題，我們看看儲(chǔ)能這個(gè)應(yīng)用是非常廣泛的，從我們的發(fā)電、配電到輸電到最后我們的用戶，甚至我們把電動(dòng)汽車都跟儲(chǔ)能結(jié)合起來(lái)了。當(dāng)然，儲(chǔ)能非常重要，但是儲(chǔ)能再重要，我們來(lái)看看這么多年中間，差不多快10年前我們討論智能電網(wǎng)，到現(xiàn)在真正我們的儲(chǔ)能技術(shù)或者說(shuō)我們集中在電化學(xué)儲(chǔ)能上的應(yīng)用體量還是非常有限，甚至我們碰到很多瓶頸的問(wèn)題。我感覺(jué)目前儲(chǔ)能應(yīng)用的突破口實(shí)際上是在我們的可再生能源，實(shí)際上是以光伏和風(fēng)力發(fā)電為代表的可再生能源，它們的快速發(fā)展結(jié)合我們技術(shù)的推動(dòng)。盡管儲(chǔ)能技術(shù)大家都叫得非常響，但是它沒(méi)有得到更大規(guī)模的應(yīng)用，有很多因素。鈉電池是非常重要的儲(chǔ)能技術(shù)，這么多的儲(chǔ)能電池和技術(shù)之間鈉電池是非常特殊的一個(gè)群體，所謂的鈉電池其中一定含有鈉元素。也是2015年美國(guó)對(duì)這個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)的預(yù)測(cè)，我們看右邊這張圖，他們的預(yù)測(cè)是鋰電池是占據(jù)第一位，第二位是液流電池，還有就是鈉鹽電池，還有我們的鉛酸電池，或者以制氫的形式進(jìn)行儲(chǔ)能也被未來(lái)看好。
這個(gè)圖可以在網(wǎng)上搜到，就是全球十大電網(wǎng)級(jí)電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，我把這三項(xiàng)拉紅了。第一項(xiàng)就是在日本豐前蓄電變電站，這個(gè)規(guī)模是50兆瓦，可以持續(xù)工作60小時(shí)，不僅功率大，而且容量大。在六所村風(fēng)電場(chǎng)這個(gè)36兆瓦，可以連續(xù)工作62小時(shí)。還有加拿大這個(gè)風(fēng)能研究所的鈉鹽電池項(xiàng)目，規(guī)模達(dá)到10兆瓦，這三個(gè)系統(tǒng)都是含有金屬鈉的。過(guò)去幾年時(shí)間鈉電池研究也非常熱，其追一個(gè)原因是因?yàn)榻饘黉X的匱乏，或者大家認(rèn)為它的資源有限。所以關(guān)于鈉電池的研究一下子就變得很熱，我們來(lái)看看幾種典型的鈉的電池，鈉硫電池已經(jīng)有非常大的市場(chǎng)了，早上大家也聽(tīng)到介紹了，鈉硫電池目前在全球超過(guò)300多兆瓦這樣一個(gè)系統(tǒng)在運(yùn)行，其實(shí)它的能量遠(yuǎn)遠(yuǎn)大于我們現(xiàn)在在運(yùn)行的這個(gè)鋰電池的儲(chǔ)能系統(tǒng)。這個(gè)電池最大的特點(diǎn)是能量密度高、功率密度大、效率高，效率超過(guò)85%，甚至接近90%。這個(gè)電池當(dāng)然有它的問(wèn)題，關(guān)鍵就技術(shù)難度非常大，所以從事這個(gè)電池研究的非常少，另外它有一定的安全隱患。另外來(lái)說(shuō)它相對(duì)成熟，而且已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了規(guī)模化應(yīng)用。還有就是ZEBRA電池，它的優(yōu)點(diǎn)就是安全、能量密度高、效率高，能量密度在120到150。目前技術(shù)的基本成熟，在應(yīng)用的初期。這個(gè)鈉的資源問(wèn)題是大家非常關(guān)注的，鈉的化合物只是鋁的化合物的幾十分之一。鈉硫電池和鈉氯化物電池的特定是什么呢？就是沒(méi)有自放電，另外效率非常高。這兩種電池是我們?cè)诠虘B(tài)離子學(xué)上非常經(jīng)典的兩個(gè)電池體系，這兩個(gè)電池在大容量，特別是鈉氯化物電池的安全性受到特別的關(guān)注。
這是鈉硫電池目前的商業(yè)應(yīng)用情況，目前真正有成熟技術(shù)的還是日本的NGK公司，已經(jīng)有250座以上的電站在運(yùn)行中，年產(chǎn)能150MW，可連續(xù)工作最長(zhǎng)7.2小時(shí)，最大的在運(yùn)行系統(tǒng)為50MW，2020年目標(biāo)是23000日元/KWh。目前這個(gè)在風(fēng)電上最大的體系就是在日本這個(gè)Rokkasho風(fēng)電長(zhǎng)，51MW的風(fēng)電長(zhǎng)，鈉硫電池是34MW，245MWh由172MW電站組成。左下角這張圖就是在它的接入以后使整個(gè)風(fēng)電的輸出得到了非常高水平的穩(wěn)定，這個(gè)風(fēng)電可以說(shuō)利用價(jià)值就得到了真正的提高。我們國(guó)家目前這個(gè)鈉硫電池研究基本上還集中在東汽和上海電氣，2012年上海電氣成立公司以后進(jìn)行產(chǎn)業(yè)化的推進(jìn)，目前達(dá)到10兆瓦級(jí)的示范產(chǎn)業(yè)的規(guī)模。這條線絕大多數(shù)裝備都是我們自己開(kāi)發(fā)的，這個(gè)公司開(kāi)發(fā)的5千瓦和25千瓦的模塊，應(yīng)該說(shuō)這個(gè)模塊目前有比較穩(wěn)定的運(yùn)行，但是這個(gè)模塊離目前大規(guī)模的推廣，從它的價(jià)格來(lái)說(shuō)可能目前還沒(méi)有真正的達(dá)到這個(gè)要求。但是從體系運(yùn)行的要求，從模塊的角度來(lái)說(shuō)，目前公司也正在積極的和更多的用戶尋求合作，把這個(gè)鈉硫電池這樣一個(gè)在市場(chǎng)上有良好表現(xiàn)的儲(chǔ)能系統(tǒng)得到很好的應(yīng)用。
這個(gè)電池有特殊的安全性，可以說(shuō)是目前非常少見(jiàn)的沒(méi)有安全隱患的，它在水下的再生系統(tǒng)中間成為勞斯萊斯選擇的唯一動(dòng)力源。前年美國(guó)的GE公司的工廠在美國(guó)紐約的工廠基本上停產(chǎn)，因?yàn)樗某杀镜葐?wèn)題。所以他們尋求能夠到一些低成本的國(guó)家進(jìn)行生產(chǎn)。今年1月18號(hào)我們國(guó)家超威集團(tuán)和美國(guó)通用電氣公司正式簽定協(xié)議，大家也知道超威集團(tuán)是連續(xù)4年中國(guó)電池產(chǎn)值最高的公司，今年1月18號(hào)和他們正式簽約。我們國(guó)內(nèi)這個(gè)硅酸研究所也和國(guó)內(nèi)的一些公司合作，目前也在進(jìn)行工程化的推進(jìn)，也在為這個(gè)電池真正走向?qū)嵱没谂?。這個(gè)電池主要的問(wèn)題，當(dāng)然安全性是它的核心優(yōu)勢(shì)，它可以實(shí)現(xiàn)大容量，甚至功率也是比較大的。我們?cè)谘芯窟^(guò)程中就發(fā)現(xiàn)我們真正要能夠讓這個(gè)電池更進(jìn)一步的提升性能，我們可以從幾個(gè)方面進(jìn)行開(kāi)展研究工作，一個(gè)就是活性物質(zhì)。這個(gè)電池目前國(guó)內(nèi)預(yù)算的壽命是15年，可以循環(huán)4500次以上，可以用到15年以上。我們通過(guò)對(duì)活性物質(zhì)鎳進(jìn)行包裹的技術(shù)，這個(gè)電池主要是在循環(huán)性能上得到了大幅度提升，其中核心的就是抑制了它核心物質(zhì)的長(zhǎng)大。其實(shí)在鋰電池中間我們知道全固態(tài)是我們的發(fā)展方向，每個(gè)公司應(yīng)用的體系都有所不同。剛才提到這個(gè)空氣電池，因?yàn)檫@是新的電池體系。有人認(rèn)為鋰空氣是未來(lái)電池的終極，因?yàn)樗蟮娜萘?。這個(gè)鈉空氣有更多的產(chǎn)物能夠穩(wěn)定存在，所以鈉空氣電池的穩(wěn)定性或者是壽命，我們可以預(yù)期它比這個(gè)鋰電空氣更長(zhǎng)。因?yàn)樗姆磻?yīng)產(chǎn)物是固態(tài)的，在這個(gè)空氣電極中間最終可能會(huì)使我們這的電極被堵塞，在鈉氧氣電池或者是鈉空氣電池中間也同樣，我們?nèi)绻麤](méi)有一個(gè)合理的設(shè)計(jì)的話它很快就會(huì)終結(jié)壽命。因?yàn)槭┑难芯糠浅幔驗(yàn)樗男阅芊浅Ｌ厥?，氮摻雜的石墨烯也非常多了，在這種情況下我們可以實(shí)現(xiàn)100次在現(xiàn)有情況下穩(wěn)定的循環(huán)。如果我們能夠沉積到這個(gè)石墨烯上，這個(gè)膜非常均勻的以1到2個(gè)納米這么細(xì)小的顆粒沉積上去。最終來(lái)看看我們的反應(yīng)產(chǎn)物，最終我們能實(shí)現(xiàn)這樣一個(gè)穩(wěn)定有效的循環(huán)，前提就是我的產(chǎn)物要能夠最均勻的同時(shí)以納米的形式沉積。因?yàn)闀r(shí)間的關(guān)系，我也希望大家更多的關(guān)注鈉電池，因?yàn)檎娴挠幸惶熹嚨馁Y源匱乏的時(shí)候發(fā)揮鈉電池各自的優(yōu)勢(shì)。所以我對(duì)鈉電池的一個(gè)簡(jiǎn)單的總結(jié)就是說(shuō)目前鈉電池也是儲(chǔ)能電池研究的熱點(diǎn)方向之一，其中鈉硫電池表現(xiàn)了很好的市場(chǎng)應(yīng)用現(xiàn)狀，前景也可以說(shuō)是良好的。鈉鎳電池是重要的儲(chǔ)能技術(shù)，因?yàn)樗叨鹊陌踩裕磥?lái)前景良好。鈉離子電池也是目前研究的熱點(diǎn)，我們希望它將來(lái)能夠真正成為鋰離子的替代品。我就先講到這里，謝謝大家。
主持人：謝謝溫老師，下一個(gè)報(bào)告是來(lái)自盾石磁能科技有限責(zé)任公司總經(jīng)理唐英偉先生，我們掌聲有請(qǐng)?zhí)瓶偂?
盾石磁能科技有限責(zé)任公司總經(jīng)理 唐英偉
唐英偉：各位專家、各位嘉賓大家下午好。非常高興能夠有這樣一個(gè)機(jī)會(huì)和大家一起學(xué)習(xí)，我是來(lái)自盾石磁能科技有限責(zé)任公司的，我講解過(guò)程中可能不是特別的完善，請(qǐng)大家多多包含。我演講的題目叫做高功率飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用，我想主要從這三個(gè)方面向大家匯報(bào)，第一個(gè)是飛輪的一個(gè)簡(jiǎn)單概述，第二個(gè)是高功率GTR飛輪，第三個(gè)是應(yīng)用案例。
首先對(duì)我們公司進(jìn)行一個(gè)簡(jiǎn)單的介紹，盾石磁能科技有限責(zé)任公司注冊(cè)資本是1億元人民幣，位于河北省唐山市，公司是河北省的科技型中小企業(yè)，河北省創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展示范企業(yè)，我們公司也世界上先進(jìn)的飛輪儲(chǔ)能技術(shù)，投資建設(shè)磁飛輪制造與測(cè)試平臺(tái)。這個(gè)飛輪儲(chǔ)能的原理我想大家都非常清楚，它的原理原則上很簡(jiǎn)單，就是利用這個(gè)高速旋轉(zhuǎn)體來(lái)進(jìn)行能量的存儲(chǔ)，通過(guò)我們飛輪內(nèi)部的電動(dòng)發(fā)電一體機(jī)實(shí)現(xiàn)能量的存儲(chǔ)和釋放。飛輪技術(shù)的發(fā)展，大概在100多年前就有人提出了飛輪儲(chǔ)能技術(shù)，直到上世紀(jì)90年代由于這個(gè)高強(qiáng)度的復(fù)合材料磁懸浮技術(shù)、電力電子技術(shù)的突破才進(jìn)入到商業(yè)化應(yīng)用階段。國(guó)內(nèi)主要是有盾石磁能科技有限公司以及清華大學(xué)在做這方面的研究和商業(yè)應(yīng)用。技術(shù)分類我想可以從這兩個(gè)角度來(lái)分，一個(gè)是能量型的飛輪還有一個(gè)是功率型的飛輪。飛輪儲(chǔ)能的關(guān)鍵技術(shù)我們概括就是這幾個(gè)方面，第一個(gè)是轉(zhuǎn)子技術(shù)，轉(zhuǎn)子材料這方面高強(qiáng)度的碳纖維纏繞技術(shù)，張力的控制以及熱穩(wěn)定性，還有發(fā)熱控制、高速電機(jī)控制等等，包括大功率、高頻輸出的高速電機(jī)的穩(wěn)定控制技術(shù)，還有軸承技術(shù)、動(dòng)力學(xué)分析技術(shù)、材料技術(shù)等多種技術(shù)，飛輪技術(shù)是一種多學(xué)科交叉的技術(shù)，相對(duì)門檻高一些的一種儲(chǔ)能技術(shù)。
下面介紹一下國(guó)內(nèi)外的主要應(yīng)用，首先是有這種兆瓦級(jí)的飛輪電廠，為智能電網(wǎng)提供系統(tǒng)調(diào)頻服務(wù)，提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性。其次是利用這個(gè)飛輪頻繁充放大功率的特性，在軌道交通這種再生制動(dòng)能量的回收，牽引網(wǎng)壓支撐。還有夠是平抑光伏風(fēng)電波動(dòng)，延遲蓄電池壽命、削峰填谷，調(diào)節(jié)電網(wǎng)母線頻率穩(wěn)定。還有一個(gè)是在這個(gè)UPS務(wù)領(lǐng)域這種不間斷電源，比如說(shuō)助理這種柴油機(jī)啟動(dòng)。下面向大家匯報(bào)一下這個(gè)高功率GTR飛輪，我們這個(gè)飛輪的技術(shù)來(lái)源最初是來(lái)自于URENCO公司，是一家核工業(yè)技術(shù)公司。這是我們飛輪組成系統(tǒng)的剖面圖，這個(gè)地方是它的被動(dòng)磁軸承部分，這個(gè)地方是電機(jī)的定子，這個(gè)地方是轉(zhuǎn)子的外轉(zhuǎn)子結(jié)構(gòu)，高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子。核心技術(shù)主要是有這三個(gè)方面，第一個(gè)是碳纖維復(fù)合材料轉(zhuǎn)子，這個(gè)是高強(qiáng)度、抗拉伸、MLC軟磁嵌入工藝。第二個(gè)被動(dòng)磁軸承，第三個(gè)是高速永磁電機(jī)。GTR飛輪技術(shù)屬于高轉(zhuǎn)速小轉(zhuǎn)動(dòng)慣量大功率技術(shù)路線，這是我們裝置的一些簡(jiǎn)單的參數(shù)，高比功率是3000W/Kg，充放電頻率可以這樣理解，就是說(shuō)可以在90秒時(shí)間內(nèi)可以完成15秒的充15秒的放，90秒的周期循環(huán)。還有就是超長(zhǎng)的壽命，1千萬(wàn)次大于20年循環(huán)壽命。這個(gè)地方介紹的是我們飛輪的一個(gè)簡(jiǎn)單的工作邏輯，這個(gè)飛輪由靜止?fàn)顟B(tài)首先是一個(gè)加速，加速到30赫茲的時(shí)候會(huì)進(jìn)行一個(gè)自身?yè)p耗的測(cè)試，小于它的限定值的時(shí)候會(huì)再次加速。這是我們的一個(gè)能量管理單元，它可以協(xié)調(diào)控制多臺(tái)飛輪儲(chǔ)能裝置，比如說(shuō)通過(guò)一鍵起動(dòng)、本地遠(yuǎn)程操作的方式，還有多個(gè)模塊的充放電能量均衡控制，還有SOC狀態(tài)監(jiān)控。還有它的故障日志，以及根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景都可以來(lái)進(jìn)行調(diào)整的。
這個(gè)是我們做的一個(gè)功率均衡能力的一個(gè)試驗(yàn)，在動(dòng)態(tài)和穩(wěn)態(tài)的情況下都可以有很好的均流。這是我們所做的一些實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目，包括安全性檢驗(yàn)以及性能檢驗(yàn)方面。我們的應(yīng)用場(chǎng)景就是說(shuō)一個(gè)是在傳統(tǒng)的火電廠輔助火電機(jī)組進(jìn)行一次調(diào)頻，采用這個(gè)飛輪加發(fā)電機(jī)組的形式。這樣有什么好處呢？就是可以輔助這個(gè)發(fā)電機(jī)組見(jiàn)效它的氣門開(kāi)度時(shí)的機(jī)械損耗，還有能夠提升這個(gè)響應(yīng)速度。另外就針對(duì)分布式能源發(fā)電過(guò)程中的輸出功率波動(dòng)進(jìn)行補(bǔ)償抑制，見(jiàn)效分布式能源對(duì)電網(wǎng)功率的沖擊。在微電網(wǎng)可以平滑微網(wǎng)母線功率的波動(dòng)，包括蓄電池的頻繁充放來(lái)減少它的次數(shù)，另外是提高微電網(wǎng)電能質(zhì)量，頻率調(diào)節(jié)等等。另外一個(gè)領(lǐng)域就是軌道交通領(lǐng)域，一個(gè)是列車進(jìn)出站的再生制動(dòng)能量的回收應(yīng)用，還有就是節(jié)約牽引電能，減少飛輪磨損和暖通壓力。這是我們應(yīng)用的一些項(xiàng)目的案例，包括在微電網(wǎng)領(lǐng)域的英國(guó)的這兩個(gè)島嶼，還有我們國(guó)內(nèi)863的課題項(xiàng)目，還有地鐵公司和火電網(wǎng)的一次調(diào)頻項(xiàng)目。這是我們做的國(guó)家863課題計(jì)劃，這個(gè)是現(xiàn)場(chǎng)微電網(wǎng)的脫鋪結(jié)構(gòu)圖，整體加起來(lái)的話容量大概在1.5兆瓦。儲(chǔ)能平抑光伏波動(dòng)的控制策略就是利用飛輪的快速響應(yīng)來(lái)平緩這種瞬時(shí)的大功率波動(dòng)。右邊這個(gè)圖是實(shí)時(shí)的光伏的波動(dòng)，紅色的是平抑之后的曲線，大家可以看出這個(gè)平抑后的功率相對(duì)平滑，效果較明顯。這個(gè)是儲(chǔ)能和飛輪輸出的一個(gè)功率的波形，咱們可以看到這個(gè)電池儲(chǔ)能是屬于能量型，飛輪屬于功率型，整體對(duì)這個(gè)光伏的波動(dòng)也有一個(gè)很好的平抑。另外一個(gè)是應(yīng)用在調(diào)頻，我們?cè)黾舆@個(gè)實(shí)時(shí)性是采用本地控制策略。粉色曲線是投入飛輪之前微網(wǎng)頻率的波動(dòng)，藍(lán)色是投入飛輪之后微網(wǎng)頻率的波動(dòng)，可以看到這個(gè)投入之后的效果還是不錯(cuò)的。這個(gè)是1兆瓦飛輪系統(tǒng)電氣拓?fù)鋱D，這是我們1兆瓦的飛輪系統(tǒng)集裝箱內(nèi)部的示意圖，這里面包括我們飛輪驅(qū)動(dòng)柜還有直流開(kāi)關(guān)柜、PCS還有監(jiān)控、消防都在里面。
下面給大家介紹兩個(gè)在軌道交通領(lǐng)域應(yīng)用的案例，第一個(gè)是洛杉磯地鐵黃金線1兆瓦飛輪儲(chǔ)能裝置，這里面包括消防、監(jiān)控、安全這些模塊都在里面集成好。我們做這個(gè)主要是起到電壓支撐的效果，就是說(shuō)加入飛輪之前我們記錄了這個(gè)高地公園站8天的波動(dòng)情況，加入飛輪之后我們根據(jù)采集的數(shù)據(jù)，綠色的曲線是牽引網(wǎng)壓，紅色的是充放電，從這個(gè)數(shù)據(jù)來(lái)看效果是非常好的，較之前有了很大的改善。另外一個(gè)是在紐約的這條線的應(yīng)用，安裝之后日平均節(jié)能大約1300度電，牽引能耗大概是6300度。我們真誠(chéng)的歡迎與各位專家嘉賓一起合作，促進(jìn)我們儲(chǔ)能事業(yè)的發(fā)展。
主持人：謝謝，我們下一位報(bào)告人是葛洲壩中科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司的王磊，他的題目是先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)。
葛洲壩中科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司 王磊
王磊：大家好，我來(lái)自葛洲壩中科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司，我們公司除了水利水電之外，我們的業(yè)務(wù)板塊有8個(gè)。為了更好的推進(jìn)裝備制造業(yè)務(wù)板塊的工作，并且踐行中國(guó)制造2025的這個(gè)宏偉計(jì)劃，我們?cè)诮衲昴瓿醭闪⒘酥袊?guó)葛洲壩集團(tuán)裝備有限公司，我們公司實(shí)際上是裝備公司下屬的公司，由裝備公司控股。我們葛洲壩中科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司成立于2014年，致力于大規(guī)模壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)、系統(tǒng)集成以及產(chǎn)業(yè)化推廣的工作。
下面我給大家匯報(bào)一下壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，壓縮空氣儲(chǔ)能或者說(shuō)大規(guī)模的儲(chǔ)能這個(gè)市場(chǎng)的需求在前面幾天的會(huì)議當(dāng)中各位專家都已經(jīng)做了深入淺出的介紹，我主要是從壓縮空氣儲(chǔ)能的角度，或者說(shuō)從大規(guī)模儲(chǔ)能的方面來(lái)做一些介紹。對(duì)于這種大規(guī)模的可再生能源來(lái)說(shuō)，它并網(wǎng)實(shí)際上需要配備大規(guī)模的儲(chǔ)能來(lái)平滑發(fā)電的輸出，并且保證新能源并網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。除了發(fā)電側(cè)，在輸配側(cè)，我們新能源的源端實(shí)際上是在三北地區(qū)，受端更多的是在華北以及東南沿海地區(qū)。這樣存在地理上的一個(gè)錯(cuò)位，這實(shí)際上給輸配電網(wǎng)提出了更高的要求，對(duì)于抽水蓄能這種技術(shù)我們國(guó)家十三五規(guī)劃也有非常大的計(jì)劃，就是6千萬(wàn)千瓦，所以從電網(wǎng)的角度來(lái)講要需要大規(guī)模的儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)提供調(diào)峰的手段，緩解電網(wǎng)波動(dòng)。同時(shí)如果配備了儲(chǔ)能技術(shù)也可以延緩輸配電線路的升級(jí)以及擴(kuò)建。在用戶側(cè)實(shí)際上大規(guī)模的儲(chǔ)能可以跟微電網(wǎng)相結(jié)合，儲(chǔ)能作為智能微電網(wǎng)的一個(gè)重要組成，可以對(duì)多個(gè)用戶進(jìn)行統(tǒng)一的管理和調(diào)控，來(lái)提升用戶的用電質(zhì)量，并且降低每一個(gè)用戶的儲(chǔ)能成本，來(lái)保證區(qū)域電網(wǎng)的一個(gè)安全性和可靠性。
下面我們來(lái)看一下什么是壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)，傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的原理就是在儲(chǔ)能的時(shí)候利用電網(wǎng)多余的電量來(lái)驅(qū)動(dòng)多級(jí)的壓縮機(jī)把空氣壓縮，完成電能到空氣勢(shì)能的一個(gè)轉(zhuǎn)換。由于這種技術(shù)的建設(shè)和運(yùn)維成本比較低，而且壽命比較長(zhǎng)，所以它比較適合于大型的儲(chǔ)能系統(tǒng)。目前世界上已經(jīng)在運(yùn)行的壓縮空氣儲(chǔ)能電站，比較著名的兩個(gè)已經(jīng)商業(yè)運(yùn)行的一個(gè)是德國(guó)的Huntorf電站，這個(gè)電站在1978年開(kāi)始投運(yùn)。另外一個(gè)是在美國(guó)的Mcintosh電站，通過(guò)剛剛的介紹可能我們也可以看到傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能這項(xiàng)技術(shù)也存在一些不足，和值得改進(jìn)的空間。首先就是存儲(chǔ)方式比較單一，它選擇地下巖穴進(jìn)行儲(chǔ)存，這樣難免會(huì)受到地理?xiàng)l件的限制。同時(shí)需要化石燃料或者天然氣這種補(bǔ)然的手段，也不可避免的受到天然氣價(jià)格、供給等限制，而且熱耗的損失比較大，系統(tǒng)效率偏低。我們?nèi)涨霸谕茝V的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)可以根據(jù)用戶的需求按照不同的場(chǎng)景來(lái)定制容量，系統(tǒng)的設(shè)計(jì)壽命不小于30年。下面接著這張圖我來(lái)給大家分享一下這個(gè)系統(tǒng)工作的流程，首先是右邊的這個(gè)地方，這個(gè)是在儲(chǔ)能的時(shí)候，就是非用電高峰期用電網(wǎng)上多余的電量來(lái)驅(qū)動(dòng)我的壓縮機(jī)壓縮空氣，并且把壓縮空氣儲(chǔ)存在儲(chǔ)氣單元當(dāng)中。后面把壓縮機(jī)分成了多級(jí)，在每級(jí)當(dāng)中都可以把這個(gè)熱進(jìn)行回收，另外是盡量保證整個(gè)壓縮過(guò)程是等溫的過(guò)程，這樣相當(dāng)于降低了壓縮機(jī)的功耗。在右邊這個(gè)圖也可以看到，實(shí)際上我們這樣回收壓縮熱就取代了我們傳統(tǒng)的這種補(bǔ)燃的環(huán)節(jié)，實(shí)現(xiàn)了零碳排放，而且這個(gè)系統(tǒng)效率也是有大幅度提高的。這個(gè)是系統(tǒng)的特點(diǎn)，我們系統(tǒng)需要用到的原料包括空氣和水比較廉價(jià)，能夠?qū)崿F(xiàn)百分之百的環(huán)保，相對(duì)于傳統(tǒng)的壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)來(lái)講它的效率也是比較高，整個(gè)系統(tǒng)是一個(gè)純機(jī)械系統(tǒng)，所以壽命比較長(zhǎng)，而整個(gè)系統(tǒng)的關(guān)鍵設(shè)備包括壓縮機(jī)、以及儲(chǔ)氣單元等等的可靠性和安全性都可以得到保證。我們也可以比較方便的去跟工業(yè)廢熱和太陽(yáng)能熱進(jìn)行結(jié)合，我們整個(gè)系統(tǒng)功率和容量是分開(kāi)設(shè)計(jì)的，可以根據(jù)用戶的需求進(jìn)行定制。
下面給大家匯報(bào)一下我們目前研發(fā)的現(xiàn)狀和現(xiàn)在所處的一個(gè)階段，我們公司的技術(shù)實(shí)際上依托于中科院工程熱物理研究所，我們現(xiàn)在10兆瓦的先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)處于商業(yè)化推廣的階段。從知識(shí)產(chǎn)權(quán)上來(lái)看，我們?cè)趪?guó)內(nèi)以及國(guó)外獲得授權(quán)的這種專利的數(shù)量在全球范圍內(nèi)也是排在前列的。我們這項(xiàng)技術(shù)也受到了各級(jí)政府以及行業(yè)的評(píng)獎(jiǎng)。這個(gè)是我們?cè)谫F州省畢節(jié)的一個(gè)10兆瓦級(jí)的示范平臺(tái)的照片，目前這個(gè)示范平臺(tái)已經(jīng)安裝完畢并且完成了系統(tǒng)的調(diào)試和性能的測(cè)試，已經(jīng)達(dá)到了一個(gè)全負(fù)荷的運(yùn)轉(zhuǎn)。比較湊巧的是昨天晚上的一個(gè)新聞聯(lián)播里面能源生產(chǎn)和消費(fèi)革命戰(zhàn)略2016到2030的報(bào)道中，我們畢節(jié)的這個(gè)項(xiàng)目就作為推進(jìn)我國(guó)能源革命的一個(gè)典范，有多個(gè)鏡頭被選用。我想這也是對(duì)壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)以及整個(gè)儲(chǔ)能行業(yè)的肯定。
目前我們公司在內(nèi)蒙古、山西等地積極的開(kāi)展壓縮空氣儲(chǔ)能業(yè)務(wù)的推廣，同時(shí)我們?cè)谖錆h也計(jì)劃投資100億元建設(shè)一個(gè)葛洲壩高端裝備產(chǎn)業(yè)園，這個(gè)園區(qū)以后就作為我們產(chǎn)品的一個(gè)總裝的智慧工廠，而且作為一個(gè)測(cè)試平臺(tái)來(lái)進(jìn)行使用。這是產(chǎn)業(yè)園的一個(gè)用地規(guī)劃，我想目前我們除了10兆瓦的這個(gè)產(chǎn)品以外，也將借助武漢的這個(gè)研發(fā)中心來(lái)繼續(xù)推進(jìn)50兆瓦和100兆瓦的壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)品的推廣。在我報(bào)告的最后，我想說(shuō)的是其實(shí)儲(chǔ)能技術(shù)有各種各樣，包括物理的、化學(xué)的或者是電磁的，但是現(xiàn)在我認(rèn)為可能沒(méi)有某一項(xiàng)技術(shù)能夠滿足儲(chǔ)能市場(chǎng)的各種需要、所有需要，所以我在想我們葛洲壩中科儲(chǔ)能技術(shù)有限公司也希望跟各位同仁一起互補(bǔ)共贏，共同為儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展貢獻(xiàn)力量。謝謝大家。
主持人：謝謝，下面的一個(gè)報(bào)告是關(guān)于水系離子電池技術(shù)及應(yīng)用，我們有請(qǐng)恩力能源科技有限公司首席技術(shù)官車勇博士，大家歡迎。
恩力能源科技有限公司首席技術(shù)官 車勇
車勇：大家下午好，我是恩力能源的車勇。這個(gè)是儲(chǔ)能大會(huì)，這是一個(gè)很巨大的市場(chǎng)，大家都不會(huì)懷疑這個(gè)問(wèn)題。麥肯錫預(yù)計(jì)在2020年代這將是一個(gè)萬(wàn)億的市場(chǎng)，我們也相信隨著光伏和風(fēng)能在中國(guó)成為一個(gè)裝機(jī)量最大的國(guó)度，未來(lái)儲(chǔ)能在2025年預(yù)計(jì)我們將是儲(chǔ)能的第一大國(guó)。這個(gè)會(huì)上也有很多來(lái)自光伏行業(yè)的同仁，大家都說(shuō)你們這個(gè)儲(chǔ)能已經(jīng)喊了很多年了，到底真實(shí)的市場(chǎng)在哪里。剛才溫老師介紹了十大儲(chǔ)能項(xiàng)目，我覺(jué)得日本他們做的比較早，有利用鈉硫電池做了很多實(shí)際的應(yīng)用。我這里羅列了一些最近的大的項(xiàng)目，比如說(shuō)去年8月份在英國(guó)有一個(gè)500兆瓦時(shí)級(jí)別的用于發(fā)電站調(diào)頻的應(yīng)用，這個(gè)是相當(dāng)大的規(guī)模。接下來(lái)是南澳在今年的3月份有400兆瓦時(shí)的一個(gè)項(xiàng)目，下面這個(gè)是美國(guó)加州的特斯拉，大家知道它搞了一個(gè)非常大的鋰電廠，第一批產(chǎn)品沒(méi)有用到車上，是用到了一個(gè)80兆瓦時(shí)的電站的儲(chǔ)能項(xiàng)目，用于峰值需求的補(bǔ)給。這些應(yīng)用基本上用的都是鋰離子電池，就是說(shuō)我們這個(gè)市場(chǎng)在哪里，漸漸的可以看到一些比較實(shí)際的項(xiàng)目在世界各地展開(kāi)。另外就是有一個(gè)比較潛在的，我們說(shuō)這個(gè)德國(guó)是最早推廣光伏應(yīng)用的，應(yīng)該是領(lǐng)先的一個(gè)國(guó)家，他們?cè)趹粲玫墓夥呀?jīng)非常普及了，國(guó)家的補(bǔ)貼，德國(guó)政府給的補(bǔ)貼在2020年將會(huì)結(jié)束。有很多戶用型的光伏需要儲(chǔ)能的設(shè)備來(lái)滿足，這個(gè)需求至少是30個(gè)GWh的需求，這個(gè)都是我們儲(chǔ)能行業(yè)的同仁認(rèn)為這個(gè)市場(chǎng)的爆發(fā)在即。
這個(gè)儲(chǔ)能在這次會(huì)議上大家比較廣義的來(lái)看儲(chǔ)能，那邊的會(huì)場(chǎng)還有動(dòng)力電池，廣義的說(shuō)這個(gè)儲(chǔ)能就是把能量給放在一個(gè)小的空間里面存起來(lái)，是從最早這種移動(dòng)通訊開(kāi)始，鋰離子電池的應(yīng)用從1991年索尼最早做出一款圓柱形電池以后，首先在筆記本電腦這些市場(chǎng)，就是移動(dòng)通訊市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)鋰離子電池的高速發(fā)展。現(xiàn)在我們從通訊發(fā)展到動(dòng)力車，大家知道每一個(gè)電池或者每一臺(tái)車的使用量是以幾十度為單位的，和早期我們手機(jī)里面用的這個(gè)電池的量完全是不一樣的。再接下來(lái)我們說(shuō)的這種儲(chǔ)能應(yīng)用就發(fā)展到了兆瓦級(jí)，甚至是上百兆瓦級(jí)。最大的不同就是說(shuō)通常我們是有一個(gè)技術(shù)、有了一個(gè)電池，我們?cè)僬宜膽?yīng)用，是用在車上還是用在儲(chǔ)能。往往實(shí)際上當(dāng)儲(chǔ)能要用電池這件事情出現(xiàn)了以后，也讓我們來(lái)重新思考，就是說(shuō)到底什么樣的技術(shù)適合于各種各樣不同的儲(chǔ)能的應(yīng)用的方式也各不相同，有不同的應(yīng)用，儲(chǔ)能里面還有細(xì)分的不同的應(yīng)用場(chǎng)景。就是哪一類的電池是更適合于不同場(chǎng)景的儲(chǔ)能應(yīng)用，這是另外一種思維，不是說(shuō)我有了一種技術(shù)怎么來(lái)用，而是說(shuō)有了這樣的使用之后應(yīng)該怎么去設(shè)計(jì)這個(gè)電池。我本人最早九幾年來(lái)到電池行業(yè)，也是先從鋰離子電池開(kāi)始，所以我們還是先從鋰電池說(shuō)這個(gè)事。鋰離子電池已經(jīng)是收獲了非常大的商業(yè)成功了，過(guò)去20多年，去年的產(chǎn)值是300億美元的規(guī)模，不同的應(yīng)用加起來(lái)300億美元。鋰離子電池還要繼續(xù)發(fā)展，要解決比如說(shuō)在動(dòng)力電池上能量密度的問(wèn)題，要充電快，要提高功率，還要解決安全性。每一個(gè)這種課題，或者每一個(gè)這種性能都要有一些相應(yīng)的不同的手段。但這個(gè)問(wèn)題就是說(shuō)你要想實(shí)現(xiàn)現(xiàn)在單位成本，這個(gè)度電成本的下降，需要提高能量密度。但是提高能量密度以后循環(huán)壽命會(huì)降低，同時(shí)安全隱患也許會(huì)加大。這個(gè)里面就是說(shuō)這些個(gè)特性要同時(shí)實(shí)現(xiàn)，這個(gè)很具有挑戰(zhàn)。今天上午在另外一個(gè)會(huì)議室，河南電科院的一位老師講的非常好，是有關(guān)鋰離子電池的梯次利用。我們聽(tīng)上去就是說(shuō)隨著這個(gè)電池規(guī)模的越來(lái)越大，要從我們說(shuō)的這個(gè)車用電池如果再擴(kuò)展到儲(chǔ)能用的電池的話，這個(gè)電池的規(guī)模越來(lái)越多，未來(lái)肯定你要對(duì)環(huán)境負(fù)責(zé)，環(huán)保也好還是這個(gè)可持續(xù)性也好，這個(gè)電池用過(guò)了以后怎么辦？這個(gè)可能是一開(kāi)始就需要考慮的問(wèn)題。梯次運(yùn)用有很多復(fù)雜的因素，就是在安全的環(huán)境下怎么能夠有效的、有價(jià)值的回收鋰離子電池還是一個(gè)很大的難題。
我們這里所提供的一個(gè)方案，應(yīng)該說(shuō)是方案之一，就是這次我要介紹的水系鋰子電池，我們也俗稱為鹽水電池。最大的區(qū)別就是把可以燃可以爆的電解液從有機(jī)項(xiàng)改成鹽水。最前面的這個(gè)能量密度和功率密度通過(guò)這種鹽水電池，簡(jiǎn)單來(lái)說(shuō)就是犧牲了這兩個(gè)特性，你要在一個(gè)電池里面把剛才這些特性全部做到的話非常具有挑戰(zhàn)。就是說(shuō)基于儲(chǔ)能這么一個(gè)特殊的應(yīng)用，就是說(shuō)我不用搬著這個(gè)電池跑來(lái)跑去，我先把這個(gè)能量密度和功率密度如果說(shuō)是用于太陽(yáng)能這種光伏的運(yùn)用，應(yīng)該說(shuō)這個(gè)功率密度也不是非常重要，如果把這兩個(gè)東西暫時(shí)犧牲一下，我比較極致的來(lái)追求安全性、循環(huán)、成本以及可持續(xù)性，就是所謂的回收利用，在材料的選擇上選擇非常低的成本，在工藝上也在一個(gè)比較開(kāi)放的環(huán)境里面，可以低成本的生產(chǎn)。最后就是我們希望這些材料有它的回收價(jià)值，就是收回來(lái)還可以用，它有價(jià)值，不是說(shuō)要花很多錢、很多成本去回收。就是說(shuō)在早期的設(shè)計(jì)上就做到讓它回收起來(lái)非常容易。這個(gè)水系離子電池也不是憑空冒出來(lái)的一個(gè)東西，也有長(zhǎng)期研發(fā)的歷史，最早可以追溯到1994年。這個(gè)研發(fā)從那個(gè)時(shí)候開(kāi)始就持續(xù)不斷，一直到最近為止都有這個(gè)水系離子電池的研發(fā)，但是這個(gè)產(chǎn)業(yè)化的進(jìn)程比較滯后。如果我們?nèi)ゲ殇囯x子電池的專利，我估計(jì)可以查出上十萬(wàn)件，但是你要查這個(gè)水系離子電池的專利的話還真不多。最早是由于這個(gè)加拿大的著名的鋰離子電池的科學(xué)家申請(qǐng)了這個(gè)方面第一個(gè)專利，是1995年，這個(gè)專利已經(jīng)過(guò)了20年，已經(jīng)過(guò)期了。后面在2005年由復(fù)旦大學(xué)的兩位教授發(fā)了一個(gè)專利，這個(gè)也比較早。接下來(lái)是在美國(guó)的CMU，這個(gè)大學(xué)的教授也發(fā)了專利，在中國(guó)和美國(guó)都申請(qǐng)了專利。這個(gè)大學(xué)的教授得到了比爾蓋茨和KPCB著名的風(fēng)投投資，他們?cè)诿绹?guó)進(jìn)行了水系電池的產(chǎn)業(yè)化。恩力能源是跟復(fù)旦大學(xué)和夏教授、王永剛教授合作，我們現(xiàn)在是一種合作關(guān)系，同時(shí)也跟復(fù)旦大學(xué)校方，我們過(guò)去了最早的2005年的獨(dú)家專利，然后開(kāi)始了我們的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的道路。
在水系里面要把這個(gè)電池做穩(wěn)定，這里面最大的一個(gè)挑戰(zhàn)就是說(shuō)水這個(gè)東西，大家有過(guò)電化學(xué)背景的人知道，這個(gè)超過(guò)了1.23V就要分解，這個(gè)事情不可能像鋰離子電池一樣做到3.7V或者說(shuō)更高的電壓，它曲線在了你要選擇合適的這種正負(fù)級(jí)材料?，F(xiàn)在市面上所有的這種鉛酸和鎳氫、鎳鐵等等這一類的電池廣義上來(lái)說(shuō)也是叫水系電池，反正要么是酸要么是堿，市場(chǎng)上還沒(méi)有在中性水里面的電池，至少還沒(méi)有產(chǎn)業(yè)化。它的難點(diǎn)是你要在這個(gè)中性的水里面找到兩的電堆，正好卡在這個(gè)水分解的窗口里面，而且可以循環(huán)，我覺(jué)得這是一件挑戰(zhàn)的事情。隨著現(xiàn)在材料技術(shù)的發(fā)展，這個(gè)事情也是可能實(shí)現(xiàn)的。就是說(shuō)不光是你要找到這個(gè)材料，我們希望還要找到非常廉價(jià)的材料。這里面要解決的這個(gè)難題，它還有一個(gè)腐蝕的問(wèn)題，另外現(xiàn)在這個(gè)負(fù)極材料是很關(guān)鍵的，你要找到適合在中性水系里面穩(wěn)定循環(huán)的，還有一定比容量。同樣新的電池都面臨同樣的挑戰(zhàn)，就是說(shuō)你的生產(chǎn)設(shè)備、工藝也不可能現(xiàn)成的可以買到，需要從工藝和設(shè)備的開(kāi)發(fā)同時(shí)一起來(lái)做這件事情。恩力能源經(jīng)過(guò)了接近5年的技術(shù)攻關(guān)，現(xiàn)在應(yīng)該說(shuō)我們認(rèn)為我們解決了這一系列的問(wèn)題，今年是我們開(kāi)始進(jìn)行批量化生產(chǎn)，2017年我們將進(jìn)入量產(chǎn)階段。
剛才我提到這個(gè)回收，回收這個(gè)事情我覺(jué)得鉛酸電池和鎳氫電池這一類的廣義的水系電池是可以實(shí)現(xiàn)材料的回收再利用，而且回收再利用這件事情本身是有價(jià)值的。剛才說(shuō)鋰離子電池你要投入成本去回收或者去處理，基本這個(gè)回收原材料里面有價(jià)值。我們這個(gè)體系里面最主要的可以值得回收的材料，這個(gè)殼體形式上看上去和鉛酸的差不多，都是可以粉碎再利用。另外就是集流體，這是經(jīng)過(guò)防腐處理的金屬，這個(gè)金屬經(jīng)過(guò)長(zhǎng)時(shí)間使用以后防腐層下降，要把這個(gè)銹去掉之后再保護(hù)起來(lái)。另外是這個(gè)正負(fù)極大材料，我們這個(gè)本身是氧化物，簡(jiǎn)單的說(shuō)就是打打碎、分一分再燒一燒應(yīng)該就可以再用了。我認(rèn)為這種電池的設(shè)計(jì)，上午的鋰離子電池還說(shuō)到誰(shuí)是這個(gè)舊的電池的負(fù)責(zé)人或者主體。我們認(rèn)為我們這種電池如果賣出去的話，我非常有動(dòng)力，我很想把這個(gè)電池自己收回來(lái)，如果10年之后這個(gè)電池不能用了，或者多少年以后這個(gè)電池不能用了，我愿意把它收回來(lái)，因?yàn)樗锩孢€有價(jià)值。這個(gè)是我們的一個(gè)單體電芯，大概充放電曲線是這么一個(gè)形象，跑了接近2年的電池，現(xiàn)在跑了3千次，它也在衰減。這是兩年前的水平，它是一個(gè)3000次的循環(huán)。我們現(xiàn)在的電池會(huì)比這個(gè)有很大的提升，經(jīng)過(guò)兩年的努力。
這個(gè)是我們這個(gè)電池的技術(shù)性能和在美國(guó)有這么一家同行，他們算是在這個(gè)行業(yè)里面的一個(gè)先行者，比我們提早了三五年開(kāi)始了這個(gè)產(chǎn)業(yè)化。我們跟他們的電池技術(shù)指標(biāo)從能量密度到倍率和循環(huán)壽命，可以說(shuō)在各個(gè)方面目前在電芯層次上的水平都超過(guò)它。我們這種電芯的設(shè)計(jì)是模塊式的，可以從這么兩個(gè)單電芯的串聯(lián)可以繼續(xù)串出一個(gè)48V的模塊。這個(gè)像搭積木一樣，一個(gè)靈活的堆砌。國(guó)外有住這些別墅的家庭，比如說(shuō)德國(guó)、日本、美國(guó)、他們的屋頂很多都已經(jīng)鋪上光伏了，早期是靠國(guó)家的補(bǔ)貼，然后賣電。一邊賣電一邊從電網(wǎng)買電。這種方式德國(guó)2020年就停了，這種補(bǔ)貼就停了，日本也會(huì)跟著學(xué)。另外是他們會(huì)補(bǔ)貼儲(chǔ)能，你可以自發(fā)自用。比如美國(guó)這種地方有地下室，堆點(diǎn)電池也有這個(gè)空間。因?yàn)槲覀冞@個(gè)電池短板是比較大，如果你有地方可以放下的話它是比較安全和環(huán)保的東西，這種家庭的應(yīng)用是一種場(chǎng)景。還有就是商業(yè)的應(yīng)用，再接下來(lái)做的更大一點(diǎn)就是微網(wǎng)的應(yīng)用。
就是說(shuō)我們做了這么一個(gè)水系離子電池，我們這個(gè)電池可以用電鉆打進(jìn)去把這個(gè)里面的水放出來(lái)，它還會(huì)繼續(xù)的工作，真的不存在安全的問(wèn)題。它不僅可以長(zhǎng)壽命、低成本，最關(guān)鍵的是我們還可以回收。恩力能源申請(qǐng)了電池的再現(xiàn)修復(fù)，當(dāng)這個(gè)電池出現(xiàn)問(wèn)題的時(shí)候我們可以讓它中途再活過(guò)來(lái)。如果是一個(gè)開(kāi)放的體系的話，水系電池都可以有機(jī)會(huì)讓它再活過(guò)來(lái)，即使是死了也可以回收，我們有專利的保護(hù)。恩力能源還算是一個(gè)創(chuàng)業(yè)型的初創(chuàng)企業(yè)，最近清華大學(xué)戰(zhàn)略入股了恩力能源，現(xiàn)在恩力能源和物理所、復(fù)旦、中科大一系列的國(guó)家隊(duì)一起承建了十三五的國(guó)家重點(diǎn)研發(fā)計(jì)劃的智能電網(wǎng)技術(shù)與裝置的鈉基儲(chǔ)能電池項(xiàng)目。另外恩力和清華大學(xué)一起組建這個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)業(yè)研究院，在這個(gè)研究院里面是要做儲(chǔ)能這個(gè)行業(yè)，所以不排斥任何電池，這個(gè)里面有鋰離子電池，有鉛酸電池也有我們的水系電池，歡迎大家一起參與到我們這里。謝謝大家。
主持人：謝謝車博士，下面有請(qǐng)中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程所研究員、青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院執(zhí)行院長(zhǎng)崔光磊老師上臺(tái)分享。
中國(guó)科學(xué)院青島生物能源與過(guò)程所研究員、青島儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)研究院執(zhí)行院長(zhǎng) 崔光磊
崔光磊：大家好，首先感謝大會(huì)的組織方給我這個(gè)機(jī)會(huì)在這里給各位專家同仁匯報(bào)一下我們的工作，今天報(bào)告的題目是功能兼?zhèn)涞墓虘B(tài)電池的動(dòng)力系統(tǒng)。因?yàn)槲覀冞@個(gè)團(tuán)隊(duì)是專業(yè)做電解質(zhì)的團(tuán)隊(duì)，目前鋰離子電池在國(guó)家政策的大力支持下也廣泛的應(yīng)用在電動(dòng)工具上面，目前在電動(dòng)車的應(yīng)用有兩個(gè)問(wèn)題，第一是里程焦慮問(wèn)題。怎么提高目前的電池容量密度呢？就分短中長(zhǎng)期的策略，短期內(nèi)我們主要是改良現(xiàn)在的鋰電池。我們知道隨著能量密度的提升它的安全問(wèn)題也日益顯現(xiàn)，有很大的安全隱患。怎樣解決在提高能量密度的同時(shí)提高它的安全性能的問(wèn)題？這里可能有一條必由之路，就是標(biāo)準(zhǔn)的固態(tài)鋰電池的路線，這樣我們國(guó)家才有可能實(shí)現(xiàn)這個(gè)路線圖。固態(tài)鋰電池的優(yōu)勢(shì)就是高安全性、無(wú)爆炸危險(xiǎn)。固態(tài)電池可分為無(wú)機(jī)快離子導(dǎo)體和聚合物這兩類，在這里因?yàn)閱我坏碾娊赓|(zhì)體系很難滿足這些要求，在這里我們提出一個(gè)方案，采用剛?cè)岵?jì)的理念，剛性材料跟柔性材料之間還可以相互作用，來(lái)協(xié)同提升例子傳輸性，這樣我們可以在材料中間找到一個(gè)平衡點(diǎn)，照顧能量的提升。在這里我們開(kāi)發(fā)了很多剛性骨架，提供高力學(xué)性能和尺寸熱穩(wěn)定性能。
在這樣一個(gè)設(shè)計(jì)的理念下我們開(kāi)發(fā)了一系列的剛?cè)岵?jì)的全固態(tài)聚合物電解質(zhì)，我們?cè)?V的高電壓體系做了很多的工作，找到了一些目標(biāo)的化合物。另外我們通過(guò)原位自形成機(jī)制解決固固界面的問(wèn)題，我們?nèi)ツ觊_(kāi)發(fā)的這種第一代的樣品可以容納密度達(dá)到250V，這個(gè)也通過(guò)了檢測(cè)。深海電源是掛在艙外的，要耐受高的壓力，這個(gè)難度是非常大的。現(xiàn)在好像日本掌握了一種技術(shù)，這個(gè)深海電源的一種技術(shù)。從去年6月份我們就開(kāi)始做相關(guān)的深海測(cè)試，首先模擬深海環(huán)境中壓力倉(cāng)的測(cè)試，從7千米開(kāi)始做，然后做到1萬(wàn)米，有這樣一個(gè)過(guò)程，6月份我們就通過(guò)了這個(gè)實(shí)驗(yàn)。做完了這個(gè)實(shí)驗(yàn)以后還要通過(guò)在模擬深海壓力的環(huán)境中進(jìn)行充放電的實(shí)驗(yàn)，我們折騰到今年的1月份左右才把這個(gè)模擬實(shí)驗(yàn)做完。深海所反饋的結(jié)果是我們做的固態(tài)電池下了6次的1萬(wàn)米，3次的7千米技術(shù)是非常可靠的。我們這個(gè)功能兼?zhèn)鋵?shí)際上就是功率跟能量兼?zhèn)洌褪沁@樣一個(gè)系統(tǒng)。我們?cè)谙到y(tǒng)集成方面也在做很大的常識(shí)，我們基于CAN通訊及三模式控制方式來(lái)探索，希望能夠達(dá)到功能兼?zhèn)涑L(zhǎng)壽命。我們也在做一些儲(chǔ)能的工作，我們希望能夠做一個(gè)類似的能量口，你需要多少能量我就給你送過(guò)去，利用我們的固態(tài)電池做一個(gè)儲(chǔ)能的系統(tǒng)，為終端的能源用戶提供個(gè)性化、智能化的需求。感謝我們的組織單位、感謝我們的合作者。謝謝大家。
主持人：感謝崔光磊老師的精采分享，下面有請(qǐng)我們中國(guó)科學(xué)院電動(dòng)研究所研究員張國(guó)民老師做下一個(gè)報(bào)告，掌聲歡迎。
中國(guó)科學(xué)院電動(dòng)研究所研究員 張國(guó)民
張國(guó)民：各位專家、各位同仁下午好。我主要是做一些超導(dǎo)儲(chǔ)能的工作，所以說(shuō)我這個(gè)介紹主要是介紹一下超導(dǎo)在電力系統(tǒng)方面的一些工作。首先是講一下電網(wǎng)對(duì)于儲(chǔ)能技術(shù)的需求，電網(wǎng)對(duì)于儲(chǔ)能技術(shù)的需求跟可再生能源的發(fā)展是不可分割的，世界各國(guó)都在開(kāi)展新能源的建設(shè)。美國(guó)能源部規(guī)劃就是2030年風(fēng)能提供20%的能源，歐洲也有20:20:20計(jì)劃。我們國(guó)家也發(fā)布了可再生能源的規(guī)劃，這個(gè)十三五的規(guī)劃是說(shuō)到2020年風(fēng)電的規(guī)模是2.1億千瓦，太陽(yáng)能發(fā)電是1.1億千瓦，所以說(shuō)這個(gè)可再生能源將在電力系統(tǒng)中成為一個(gè)重要的能量。但是可再生能源的發(fā)展，風(fēng)能、太陽(yáng)能的主要特點(diǎn)就是波動(dòng)性和隨機(jī)性很強(qiáng)，這樣接入電網(wǎng)來(lái)說(shuō)難度就比較大，對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性有很大的影響。所以說(shuō)大規(guī)模的風(fēng)電的并網(wǎng)將對(duì)電力系統(tǒng)的運(yùn)行影響比較大，怎么可以解決可再生能源比例高的情況下保證電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行呢？這是個(gè)很大的挑戰(zhàn)，所以說(shuō)儲(chǔ)能就是一個(gè)很好的支撐技術(shù)。通常發(fā)電的話，發(fā)出的電跟用的電要平衡，如果沒(méi)有儲(chǔ)能的話發(fā)出的跟用的就失去平衡了。但是有了儲(chǔ)能以后我們就不需要實(shí)時(shí)平衡，我們儲(chǔ)能可以把發(fā)電用電從時(shí)間空間上分隔開(kāi)來(lái)，這樣發(fā)電之后我就存起來(lái)，需要的時(shí)候再拿出來(lái)，所以說(shuō)儲(chǔ)能是解決并網(wǎng)的一項(xiàng)非常重要的技術(shù)。
大家都搞儲(chǔ)能的，儲(chǔ)能的種類就很多了，電池儲(chǔ)能、還有今天我們講的飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能。超導(dǎo)儲(chǔ)能是一個(gè)功率型的能量，它的響應(yīng)時(shí)間就是毫秒級(jí)，它是能夠快速響應(yīng)的一種能源。超導(dǎo)儲(chǔ)能的功率密度比較大，另外它可以反復(fù)多次充電。超導(dǎo)儲(chǔ)能實(shí)際上這里邊有兩種，一種就是說(shuō)可以用超導(dǎo)做成飛輪儲(chǔ)能！另外超導(dǎo)還可以做磁儲(chǔ)能。超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能實(shí)際上是利用了超導(dǎo)的特性，就是超導(dǎo)的磁懸浮的原理。對(duì)于超導(dǎo)體來(lái)講它有一個(gè)重要的特性就是完全抗磁性。就是說(shuō)對(duì)于正常的物體來(lái)講磁場(chǎng)是可以穿透物體的，但是對(duì)于超導(dǎo)體來(lái)講，這個(gè)電流在磁場(chǎng)里面產(chǎn)生力，這個(gè)力就可以把懸浮懸浮起來(lái)，這種懸浮是一種穩(wěn)定的懸浮。利用這種懸浮就可以做成軸承，基于超導(dǎo)懸浮原理做的軸承具有自穩(wěn)定性，不需要控制的情況下它就自覺(jué)的懸在中間了。對(duì)超導(dǎo)來(lái)說(shuō)，超導(dǎo)軸承是不需要控制的。這樣的話我們就可以利用超導(dǎo)軸承做成飛輪，飛輪在超導(dǎo)懸浮下高速旋轉(zhuǎn)，沒(méi)有摩擦的旋轉(zhuǎn)，這樣就實(shí)現(xiàn)高速旋轉(zhuǎn)。超導(dǎo)的飛輪儲(chǔ)能除了具有常規(guī)的飛輪儲(chǔ)能的特點(diǎn)之外，它的重要特點(diǎn)就是自穩(wěn)定性，就是不需要外部控制，因此它的效率還可以再高一些。
這個(gè)超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能的結(jié)構(gòu)跟常規(guī)的基本上差不多，一般都是在真空里面一個(gè)飛輪一個(gè)電機(jī)，因?yàn)檩S承是懸浮軸承，所以這個(gè)就是用超導(dǎo)的懸浮軸承，另外就是各種控制系統(tǒng)，還有一個(gè)冷卻系統(tǒng)，就是說(shuō)常規(guī)的飛輪儲(chǔ)能冷卻系統(tǒng)不需要那么低的溫度，我們這個(gè)是低溫冷卻，它是一個(gè)低溫的設(shè)備。目前超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能的研發(fā)情況來(lái)看，目前國(guó)際上就這么幾家，美國(guó)、德國(guó)、日本、韓國(guó)等等這幾家做的是比較好的。這是美國(guó)波音公司的一個(gè)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的案例，這是2009年他們研發(fā)的一個(gè)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。這是德國(guó)ATZ的，他們也是2007年就開(kāi)發(fā)出來(lái)這種飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。日本的國(guó)際超導(dǎo)技術(shù)中心的這個(gè)我就不說(shuō)了，這個(gè)是韓國(guó)電科院的，這是2010年的。2012年韓國(guó)又做了一個(gè)稍微大一點(diǎn)的35千瓦時(shí)的，雖然說(shuō)35千瓦時(shí)還不算太大。日本有一個(gè)計(jì)劃，這個(gè)計(jì)劃是比較大的，是1兆瓦的一個(gè)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，它的特點(diǎn)就是全超導(dǎo)的。通常我們說(shuō)是超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能都是轉(zhuǎn)子用磁定子月超導(dǎo)，他們這個(gè)轉(zhuǎn)子和定子都是用超導(dǎo)的。這個(gè)計(jì)劃最后沒(méi)有完全實(shí)現(xiàn)，不過(guò)有部分實(shí)現(xiàn)了，也就是說(shuō)它2015年有一個(gè)報(bào)道，就是說(shuō)世界最大的超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)。你看它計(jì)劃的是1兆瓦，實(shí)際上最后結(jié)果是一個(gè)300千瓦，基本上是做了一個(gè)三分之一的，實(shí)現(xiàn)了三分之一的計(jì)劃。這是對(duì)那幾家公司飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)的一個(gè)總結(jié)，我就不仔細(xì)說(shuō)了。
我們電工所也在一個(gè)國(guó)防項(xiàng)目的支持下也做了一個(gè)飛輪儲(chǔ)能研究，早期我們大概是在1999年到2000年的時(shí)候做超導(dǎo)軸承，現(xiàn)在我們實(shí)際上這次應(yīng)該說(shuō)是2012年開(kāi)始來(lái)做這件事情，所以說(shuō)又重新搭建了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)，做了實(shí)驗(yàn)和理論分析。就是在此基礎(chǔ)上涉及了一個(gè)小的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，雖然說(shuō)是個(gè)小的，但是各個(gè)方面都是要做的，麻雀雖小五臟俱全。最后是做出來(lái)這樣一個(gè)很小的東西，功率大概是2千瓦的，儲(chǔ)能是3KJ，轉(zhuǎn)速是10000轉(zhuǎn)，工作溫度是83。我們目前繼續(xù)向下做，因?yàn)閷?duì)于目前這個(gè)飛輪儲(chǔ)能來(lái)講大家用的最多的還是迅速補(bǔ)償?shù)囊粋€(gè)裝置，如果長(zhǎng)期儲(chǔ)能的話還是有一個(gè)問(wèn)題，效率還不是那么理想，所以還是很難長(zhǎng)期儲(chǔ)存能量。為了能夠進(jìn)一步儲(chǔ)存能量，通常的這個(gè)飛輪儲(chǔ)能是內(nèi)制的，電機(jī)是在里面的，電機(jī)在里面是發(fā)熱的。儲(chǔ)能期間電機(jī)也是空轉(zhuǎn)的，損耗也是有的。我們次驅(qū)動(dòng)技術(shù)+開(kāi)斷技術(shù)+超導(dǎo)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)提高效率實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期無(wú)損耗儲(chǔ)能。另外一個(gè)就是超導(dǎo)的磁儲(chǔ)能，這個(gè)就非常簡(jiǎn)單了，就是超導(dǎo)的線圈，我們做成線圈以后就可以給線圈充電，需要的時(shí)候再把這個(gè)線圈能量返回來(lái)。它的優(yōu)勢(shì)就是說(shuō)它的轉(zhuǎn)換非常快，反應(yīng)時(shí)間比較快。主要優(yōu)勢(shì)就是說(shuō)它可以長(zhǎng)期無(wú)損耗的循環(huán)儲(chǔ)能，儲(chǔ)能時(shí)間比較長(zhǎng)，這是它的主要優(yōu)勢(shì)。這是關(guān)于超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)的國(guó)內(nèi)外研究情況，這是一些案例，我就簡(jiǎn)單的過(guò)一下。
我們2005年做了一個(gè)小的儲(chǔ)能系統(tǒng)，在此基礎(chǔ)上我們又進(jìn)一步做了一個(gè)1MJ的儲(chǔ)能系統(tǒng)，這個(gè)我們用在了白銀的超導(dǎo)變電站。另外華中科大也做了小的儲(chǔ)能系統(tǒng)，超導(dǎo)這個(gè)儲(chǔ)能實(shí)際上是沒(méi)有問(wèn)題的，但是這個(gè)系統(tǒng)本身還可以用于限流，這就是超導(dǎo)儲(chǔ)能限流系統(tǒng)，這個(gè)思路也是我們最早提出來(lái)的，所以說(shuō)我們2005年也做出一個(gè)小的樣機(jī)，后來(lái)我們就把這個(gè)系統(tǒng)的思路進(jìn)一步放大，又申請(qǐng)了一個(gè)863的項(xiàng)目，就是說(shuō)面向新能源發(fā)電的超導(dǎo)儲(chǔ)能—限流系統(tǒng)的研制和并網(wǎng)運(yùn)行，這個(gè)項(xiàng)目剛剛結(jié)題。因?yàn)樾履茉窗l(fā)電存在這個(gè)斷續(xù)性，存在低電壓穿越的問(wèn)題，怎么去解決這個(gè)問(wèn)題呢？我們就想到這個(gè)超導(dǎo)儲(chǔ)能還可以限流，就把這個(gè)結(jié)合起來(lái)，就是把我們以前做的一個(gè)東西放大了一下。這個(gè)是我們當(dāng)初的一個(gè)指標(biāo)，就是說(shuō)儲(chǔ)能能量是1MJ的?；驹砭褪前堰@個(gè)儲(chǔ)能和限流結(jié)合起來(lái)做一個(gè)儲(chǔ)能限流裝置，當(dāng)然在做這個(gè)限流儲(chǔ)能之前我們先是做一些仿真的工作，可以看到這個(gè)系統(tǒng)具有功率平滑的作用，之后我們驗(yàn)證仿真的結(jié)果對(duì)不對(duì)，驗(yàn)證完成之后把這個(gè)模塊設(shè)計(jì)出來(lái)，大概就是這樣一個(gè)結(jié)構(gòu)。設(shè)計(jì)完了以后就把這個(gè)系統(tǒng)按照設(shè)計(jì)做出來(lái)，就是這樣一個(gè)東西，這是我們跟西電合作的。做完了之后首先對(duì)這個(gè)限流進(jìn)行測(cè)試，限流測(cè)試的結(jié)果是電流限制率可以達(dá)到90%。儲(chǔ)能是用超導(dǎo)磁體儲(chǔ)能，所以要設(shè)計(jì)一個(gè)磁體電站，設(shè)計(jì)完了就把它做出來(lái)，就是右邊這個(gè)圖。做出來(lái)之后我們就把這一套裝置用在玉門的一個(gè)風(fēng)電場(chǎng)，這個(gè)風(fēng)電場(chǎng)大概有91臺(tái)風(fēng)級(jí)，總裝機(jī)能量大概是100兆瓦。最后出來(lái)的結(jié)果是這樣的，下邊這個(gè)圖的藍(lán)線就是風(fēng)級(jí)發(fā)出來(lái)的功率，為了補(bǔ)償這個(gè)有功我就用這個(gè)超導(dǎo)磁體來(lái)出力，下面是超導(dǎo)磁體出來(lái)的補(bǔ)償有功，平滑以后這個(gè)有功得到了明顯的平滑，當(dāng)然這個(gè)平滑效果還不是很好，它是一個(gè)功率型的，不是一個(gè)能量型的。我們這個(gè)剛剛結(jié)題，然后科技部網(wǎng)站就發(fā)了一個(gè)報(bào)道。
其實(shí)單純的超導(dǎo)儲(chǔ)能的優(yōu)勢(shì)并不是特別明顯，因?yàn)槌瑢?dǎo)離不開(kāi)低溫，低溫是很麻煩的，所以最好把這個(gè)低溫的缺點(diǎn)克服掉。復(fù)合超導(dǎo)儲(chǔ)能將來(lái)會(huì)是一條比較好的路線，混合儲(chǔ)能是超導(dǎo)儲(chǔ)能的一個(gè)發(fā)展方向。最后我談一點(diǎn)看法，目前這個(gè)超導(dǎo)的磁儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能，就是磁驅(qū)動(dòng)的飛輪儲(chǔ)能有望實(shí)現(xiàn)較長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能，可以長(zhǎng)期儲(chǔ)能。隨著材料與低溫技術(shù)的發(fā)展，超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)大規(guī)模應(yīng)用也可以實(shí)現(xiàn)，國(guó)內(nèi)現(xiàn)在超導(dǎo)儲(chǔ)能還比較少，超導(dǎo)的飛輪儲(chǔ)能也就我們一家做了。另外超導(dǎo)儲(chǔ)能要向多功能化發(fā)展，最后就是說(shuō)超導(dǎo)的復(fù)合儲(chǔ)能應(yīng)該是具有良好的應(yīng)用前景的。謝謝大家。
主持人：謝謝張老師的精彩報(bào)告，下面我們有請(qǐng)上海交通大學(xué)趙長(zhǎng)穎教授。
上海交通大學(xué)工程熱物理所所長(zhǎng) 趙長(zhǎng)穎
趙長(zhǎng)穎：大家下午好，我是來(lái)自上海交通大學(xué)的趙長(zhǎng)穎。首先看一下這個(gè)研究背景，我們知道儲(chǔ)熱具有廣泛的應(yīng)用，其中在低溫下，也就是在100度以下我們一般作為低溫儲(chǔ)熱，中溫是100到300度之間，高溫一般是300到1千度左右，這是一個(gè)具有廣泛應(yīng)用前景的技術(shù)。主要是由于這個(gè)功能的不連續(xù)性，能量在應(yīng)用過(guò)程中必須是連續(xù)的，所以就多出一個(gè)功能與用能之間的一個(gè)不匹配的問(wèn)題，所以需要一個(gè)儲(chǔ)能的裝置，以這個(gè)典型的太陽(yáng)能熱發(fā)電為例，左邊是一個(gè)太陽(yáng)能集熱裝置，中間是儲(chǔ)熱裝置。儲(chǔ)熱在這里面占了三大核心之一，研究來(lái)說(shuō)也是技術(shù)相對(duì)不成熟的階段，現(xiàn)在也是研究的熱點(diǎn)。實(shí)際上現(xiàn)在太陽(yáng)能熱發(fā)電，像這種大規(guī)模的儲(chǔ)熱系統(tǒng)里面用的基本上還是顯熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)，而顯熱儲(chǔ)熱系統(tǒng)需要很大的體積，所以它的成本貴，占整個(gè)熱發(fā)電系統(tǒng)的大概五分之一到四分之一。如果這個(gè)儲(chǔ)熱技術(shù)成熟的話，因?yàn)樗膬?chǔ)熱密度高，需要的空間也就小很多，成本也會(huì)明顯的降低?，F(xiàn)在因?yàn)榧夹g(shù)還有很多方面不太成熟，所以增加了一些成本。
我簡(jiǎn)要談一下相變儲(chǔ)熱，這個(gè)相對(duì)顯熱儲(chǔ)熱我們能看到。我們需要考慮到很多方面，其中相變材料主要有這種有機(jī)相變材料和無(wú)機(jī)相變材料，在中高溫間主要是這種無(wú)機(jī)相變材料。下面我簡(jiǎn)要的談一談我們?cè)谶@方面做的一點(diǎn)工作，我們主要是低成本相變材料的制備方面，我們看到這種硝酸鈣、硝酸鈉這種價(jià)格低廉的儲(chǔ)熱，可以看到它的儲(chǔ)熱密度是在164.9。這是一些循環(huán)的穩(wěn)定性問(wèn)題，我們能看出它的循環(huán)穩(wěn)定性包括它的熱性都是非常好的。當(dāng)然另外一點(diǎn)，如果相變儲(chǔ)熱應(yīng)用的話必須要考慮到它的腐蝕性問(wèn)題，所以我們進(jìn)行了一些腐蝕性的測(cè)試?？梢钥吹竭@種硝酸鹽類跟腐蝕性應(yīng)該還是非常低的，所以這個(gè)問(wèn)題不大。這個(gè)三元的混合硝酸鹽，這個(gè)不是主要用來(lái)儲(chǔ)熱的，它是作為傳熱介質(zhì)，所以我們開(kāi)發(fā)了這種三元的鹽類配比，熔點(diǎn)越低越好，因?yàn)樗讨笪覀冇靡恍崴涂梢园阉诨_(kāi)，而且它的工作穩(wěn)定區(qū)間能夠達(dá)到400度左右。
另外一點(diǎn)，作為相變儲(chǔ)熱還有一點(diǎn)就是它的傳熱能力的問(wèn)題，導(dǎo)熱能力強(qiáng)化的問(wèn)題。就是說(shuō)在短時(shí)間內(nèi)迅速的傳進(jìn)來(lái)和迅速的放出去這個(gè)熱量，功率決定了這個(gè)傳熱能力。不管是有機(jī)還是無(wú)機(jī)，這種材料的導(dǎo)熱性都是比較熱的，所以必須采取一些強(qiáng)化傳熱的方式來(lái)提高它的功率。我們?cè)谶@里做了一些測(cè)試，包括在不同的區(qū)間內(nèi)這種多種介質(zhì)在不同區(qū)域的作用是不一樣的，這里細(xì)節(jié)的我們就不展開(kāi)了。另外我們?cè)谶@種中高溫里面相變儲(chǔ)熱的腐蝕性我們也進(jìn)行了一些測(cè)試，我們發(fā)現(xiàn)這個(gè)腐蝕性有一點(diǎn)，但是也是相對(duì)比較弱的。剛才談的是儲(chǔ)熱方面的一些比較重要的方面，包括材料、腐蝕性、傳熱等等，當(dāng)然現(xiàn)在由于針對(duì)余熱的溫度不一樣，像鋼鐵行業(yè)的余熱溫度是比較高的，我們考慮到采用梯級(jí)相變材料。如何確定每一級(jí)的相變溫度呢？這個(gè)就根據(jù)用戶的需求，到底是用來(lái)發(fā)電還是用來(lái)取暖，所以我們進(jìn)行了一些系統(tǒng)的優(yōu)化，我們也搭建了一個(gè)三級(jí)的梯級(jí)儲(chǔ)熱的實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)。在這個(gè)優(yōu)化的過(guò)程中，我們根據(jù)熱力學(xué)跟傳熱學(xué)，包括用戶的用途，根據(jù)這些進(jìn)行了一些系統(tǒng)的優(yōu)化，來(lái)確定中間最佳相變點(diǎn)。然后根據(jù)相變點(diǎn)來(lái)確定每一級(jí)到底選用什么樣的材料，達(dá)到最佳的效果。
下面簡(jiǎn)單談一些相變儲(chǔ)熱應(yīng)用的實(shí)例，這個(gè)是法國(guó)和西班牙的實(shí)驗(yàn)臺(tái)，這個(gè)是德國(guó)宇航中心的儲(chǔ)熱的實(shí)驗(yàn)室。這個(gè)是啟能，也是我們江蘇啟能儲(chǔ)熱的產(chǎn)品，他們應(yīng)該說(shuō)在這個(gè)方面是最權(quán)威的，也是市場(chǎng)做的最好的。650MJ的儲(chǔ)熱的應(yīng)用，包括移動(dòng)熱度，當(dāng)然他們也廣泛的應(yīng)用到了最大的幾個(gè)商城里面，還有北方很多省份都有他們廣泛的應(yīng)用，這是相變儲(chǔ)熱典型的應(yīng)用系統(tǒng)，包括移動(dòng)車，發(fā)展是非常迅速的。天津大悅城他們應(yīng)用這個(gè)冬季取暖之后，用這個(gè)谷電，因?yàn)楣入娛欠浅１阋说模淦饋?lái)之后白天就不用額外的取暖了，就經(jīng)過(guò)這個(gè)來(lái)加熱，每個(gè)冬天他們節(jié)省的城市供熱的成本能夠節(jié)省60%。當(dāng)然中高溫相變儲(chǔ)熱技術(shù)還存在一些問(wèn)題，比如說(shuō)相變材料及儲(chǔ)熱系統(tǒng)的循環(huán)穩(wěn)定性需進(jìn)一步驗(yàn)證與提升，我這里講的主要是針對(duì)中高溫的。下面我快速的過(guò)一遍這個(gè)熱化學(xué)儲(chǔ)熱方面的一些研究進(jìn)展，我們知道熱化學(xué)儲(chǔ)熱相對(duì)相變儲(chǔ)熱來(lái)說(shuō)它的儲(chǔ)熱密度就更大了，另外它可以實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)期的季節(jié)性儲(chǔ)熱，另外還可以提高能量的的品質(zhì)，儲(chǔ)熱密度比較大。它的儲(chǔ)熱密度明顯的高過(guò)相變儲(chǔ)熱，這個(gè)應(yīng)該是未來(lái)更加有潛力的儲(chǔ)熱方式。這個(gè)原理也很簡(jiǎn)單，這個(gè)循環(huán)過(guò)程是一個(gè)典型的儲(chǔ)放熱系統(tǒng)，你用來(lái)儲(chǔ)放熱的過(guò)程中就沒(méi)有這么簡(jiǎn)單了，因?yàn)樗且粋€(gè)熱化學(xué)的動(dòng)力系統(tǒng)加上一個(gè)傳熱的匹配問(wèn)題。首先這里面是化學(xué)反應(yīng)動(dòng)力學(xué)的問(wèn)題，東京大學(xué)對(duì)這個(gè)方面做了一些實(shí)驗(yàn)和研究，細(xì)節(jié)就不展開(kāi)了。還有國(guó)外的這個(gè)人也通過(guò)加入一些催化劑，加快化學(xué)反應(yīng)的反應(yīng)速率。這是我們的一些實(shí)驗(yàn)，剛才是一個(gè)理論，這是一些實(shí)驗(yàn)的測(cè)試，如何增加它的化學(xué)反應(yīng)速率，增加了元素之后它的分解過(guò)程就發(fā)生了變化，從這個(gè)過(guò)程就改變了熱化學(xué)儲(chǔ)放熱的結(jié)果。我們?cè)谶@里也加入了一些金屬泡沫什么的，可以看到反應(yīng)床的均勻性大大提高了，對(duì)熱化學(xué)儲(chǔ)放熱是非常有利的。這個(gè)是我們?cè)诤铣杀壤驴梢晕⒂^的看到一些穩(wěn)定性的問(wèn)題，我們進(jìn)行了實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)試。還有一個(gè)問(wèn)題是有可能存在的二氧化碳的阻礙作用，我們知道氧化鎂表面有可能會(huì)形成二氧化碳的一個(gè)膜，這樣就阻礙進(jìn)一步的反應(yīng)，就影響了它的儲(chǔ)放熱的問(wèn)題。我們對(duì)二氧化碳的腐蝕性問(wèn)題進(jìn)行了一個(gè)測(cè)試，最后得出結(jié)論是很小的，可以忽略不計(jì)，不用考慮。放熱階段，二氧化碳對(duì)氧化鎂這個(gè)過(guò)程，放熱的過(guò)程也是影響不大的，不用考慮。但是對(duì)氫氧化鈣的放熱過(guò)程影響是比較明顯的，所以在這個(gè)過(guò)程中最好是縮短它的反應(yīng)時(shí)間，盡可能的排除二氧化碳的影響。
我們用這個(gè)系統(tǒng)也進(jìn)行了不同參數(shù)下的儲(chǔ)放熱過(guò)程的一些實(shí)驗(yàn)的測(cè)試，包括不同的儲(chǔ)放熱溫度以及摻雜的元素和不同的初始溫度等等，對(duì)整個(gè)儲(chǔ)放熱性能以及整個(gè)儲(chǔ)放熱功率的影響。熱化學(xué)儲(chǔ)熱系統(tǒng)也存在一些問(wèn)題，首先化學(xué)反應(yīng)速率與傳熱功率的控制和匹配問(wèn)題，防止化學(xué)反應(yīng)失效。對(duì)于儲(chǔ)熱系統(tǒng)的運(yùn)行模式、運(yùn)行參數(shù)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)及參數(shù)的控制方面還有待儲(chǔ)熱系統(tǒng)長(zhǎng)時(shí)間的測(cè)試。另外化學(xué)儲(chǔ)熱的穩(wěn)定性在實(shí)驗(yàn)系統(tǒng)的測(cè)試上也是不足的。儲(chǔ)熱系統(tǒng)是一個(gè)綜合的系統(tǒng)，需要考慮的方面大體上有十個(gè)比較需要關(guān)注的，我在這里列了一下，它的前景應(yīng)該是具有好的一種儲(chǔ)熱方式。我在這里列一下中高溫的還有相變儲(chǔ)熱跟熱化學(xué)儲(chǔ)熱存在的未來(lái)一些方面的研發(fā)跟技術(shù)開(kāi)發(fā)。謝謝大家。
主持人：謝謝趙所長(zhǎng)的分享，我覺(jué)得每年的儲(chǔ)能大會(huì)都會(huì)有一些新的東西帶給我們。下面是最后一個(gè)重要壓軸報(bào)告，是清華大學(xué)的戴興建教授，他給我們帶來(lái)的主題是飛輪儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展歷程50年評(píng)述，有請(qǐng)戴老師。
清華大學(xué)教授 戴興建
戴興建：這個(gè)報(bào)告不是押軸的，押軸的是張老師的報(bào)告，因?yàn)檫@個(gè)順序調(diào)了一下，這是倒數(shù)第二個(gè)。感謝大家的堅(jiān)守，前面張老師對(duì)飛輪儲(chǔ)能已經(jīng)有一個(gè)介紹了，我為什么說(shuō)這個(gè)50年呢？我們飛輪在清華堅(jiān)持了20多年。在60年以前飛輪儲(chǔ)能已經(jīng)能夠用在車上作為一個(gè)所謂的新能源車，它是純電動(dòng)的公交車，它只能開(kāi)1.2公里再次充電，它上頭有三根電纜，就跟現(xiàn)在的無(wú)軌電車一樣，但是無(wú)軌電車是沒(méi)有線的，是到了站以后充電。這個(gè)車在比利時(shí)的博物館里面，現(xiàn)在還能看到。這個(gè)飛輪技術(shù)過(guò)了50年，現(xiàn)在又用到一個(gè)做混合動(dòng)力車的公司的電源系統(tǒng)，它是一種高功率的能量回收系統(tǒng)。在最近10年、20年，或者最近70年石油危機(jī)也想解決車上能源的問(wèn)題，但是沒(méi)有解決，但是飛輪儲(chǔ)能解決了能量回收和啟動(dòng)的加速功率。飛輪這里邊用的能量很小，也就半度電，但是它能輸出100到120千瓦的高功率。這個(gè)圖表示的是飛輪儲(chǔ)能雖然搞了好幾十年，它一直是受到一個(gè)小眾的關(guān)注或者是研究。在這里頭的表，從右邊那個(gè)表反映我們中國(guó)在飛輪儲(chǔ)能還是做了一些工作，發(fā)表論文最多的還是美國(guó)。
前面他們已經(jīng)談到了很多東西，我就不在這里重復(fù)了。這是美國(guó)的公司，這個(gè)也是比較早的一個(gè)公司，它的特點(diǎn)是36000轉(zhuǎn)，我們可以看到它的功率非常大，飛輪儲(chǔ)能是功率性的技術(shù)，但是它的能量很小。這是AP的，AP的東西在全球都在賣，賣了大概好幾千套，他們主要是做這個(gè)發(fā)電組，叫不間斷供電，原來(lái)一般是用這個(gè)鉛酸電池。我們國(guó)內(nèi)大概最近幾年也成立了幾家公司做這個(gè)，剛才我們都把它戴個(gè)帽子說(shuō)短使大功率的。盾石磁能的這套飛輪裝置，在中國(guó)繼續(xù)用到一些特定的場(chǎng)合還是正在努力過(guò)程中。關(guān)鍵技術(shù)方面，可能前面已經(jīng)提到過(guò)了，我在這里也不說(shuō)了。單個(gè)的飛輪從研發(fā)到現(xiàn)在，我們剛才說(shuō)一兩度電到最大的130度電，剛才張國(guó)民老師也說(shuō)了日本做了一個(gè)100度電的超級(jí)大的飛輪，好幾噸。130度電的是美國(guó)做的，我們學(xué)校在復(fù)合材料方面做的速度還算比較高，最高到了850米，這個(gè)飛輪是用紡織復(fù)合材料，像我們織布一樣織出來(lái)的，這一個(gè)新的技術(shù)，這個(gè)記錄的保持者是在美國(guó)，1400米，國(guó)內(nèi)跟國(guó)外的差距還是比較大的。我們也可以用低成本的金屬材料，像這個(gè)200多米的是工程上正在用的。飛輪要想做到把這個(gè)度電或者能量提高，軸承技術(shù)需要突破，需要配合剛才張老師講的超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。電機(jī)也是個(gè)關(guān)鍵技術(shù)，能量的轉(zhuǎn)換效率就決定了這個(gè)電機(jī)的效率。總的來(lái)看，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的特性儲(chǔ)的能量就是1到130千瓦時(shí)能量，飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)在于它單個(gè)，就是一套裝置可以做到100到2400千瓦，這是一個(gè)很大的功率。效率也比較高，壽命也比較長(zhǎng)，所以我們一般認(rèn)為它是一個(gè)分秒級(jí)的大功率的長(zhǎng)壽命的高效率的功率型的儲(chǔ)能技術(shù)。
剛才說(shuō)這個(gè)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的難點(diǎn)是在這個(gè)高速還有高轉(zhuǎn)速，高轉(zhuǎn)速對(duì)軸承的要求很高，還有這個(gè)損耗。我們一直講這個(gè)飛輪儲(chǔ)能為什么不能存太多的能量，因?yàn)殚L(zhǎng)時(shí)間之后自己存的能量都白白消耗掉了。我們清華從九幾年開(kāi)始研究，頭十年是在實(shí)驗(yàn)室里做研究，最近這幾年我們根據(jù)市場(chǎng)的需求，我們可以看到從瓦級(jí)提高1千倍，到了1兆瓦。能量是從半度電到十幾度電，1兆瓦的這個(gè)系統(tǒng)實(shí)際上可以在工程上考核應(yīng)用的階段。飛輪儲(chǔ)能的這些應(yīng)用我就過(guò)一下，剛才他們也提到了。這是2016年3月份研制的這個(gè)1兆瓦60MJ的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，看上去還是比較笨重的，但是它是用在石油行業(yè)，石油行業(yè)在野外，對(duì)這個(gè)沒(méi)有什么要求，只要求你可靠。在這里頭我們飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)只是這個(gè)大系統(tǒng)的一個(gè)小的點(diǎn)，是儲(chǔ)能的。這樣一個(gè)混合動(dòng)力的方式一定能夠節(jié)省能量，我們這套裝置做了一個(gè)小的視頻，請(qǐng)大家觀看一下。這是在下放，這是一個(gè)30噸的起重機(jī)，下放的時(shí)候我們通過(guò)這個(gè)絞車把這個(gè)增速，然后回收發(fā)電機(jī)，發(fā)出來(lái)的電給這個(gè)飛輪充電，我們研究的1兆瓦的這套裝置在充電。我們可以看到飛輪的速度上升，回收的能量存起來(lái)了。當(dāng)然回收能量還不夠，我們還要通過(guò)一個(gè)小的柴油發(fā)電機(jī)給它補(bǔ)充能量。然后把這個(gè)放下的重物提起來(lái)，飛輪發(fā)電驅(qū)動(dòng)剛才這個(gè)調(diào)控電機(jī)，把這個(gè)重物提起來(lái)了，模擬把這個(gè)鉆機(jī)提起來(lái)，這個(gè)電能釋放出去了。這是去年做的模擬實(shí)驗(yàn)。去年年底11月份到12月份這套裝置真正的去打了一口3500米的井，運(yùn)行了7200多次，沒(méi)有任何問(wèn)題。這套裝置移運(yùn)到現(xiàn)場(chǎng)又考核了我們這套飛輪機(jī)組在公路上機(jī)動(dòng)的特性。在這個(gè)模擬考核中我們的節(jié)油是25.4%，這個(gè)范圍是和我們的混合動(dòng)力車是一樣的，范圍是類似的。這是我們?cè)谧龅倪^(guò)程中的一些數(shù)據(jù)，經(jīng)過(guò)最后的分析，油耗減少了17.4%，這是真正的打一口井。
飛輪儲(chǔ)能在國(guó)內(nèi)國(guó)外做了這么多年，我們覺(jué)得有這么幾個(gè)觀點(diǎn)。第一是在車輛混合動(dòng)力、風(fēng)力發(fā)電和電網(wǎng)調(diào)頻應(yīng)用領(lǐng)域有望在3到5年內(nèi)實(shí)現(xiàn)小規(guī)模的示范應(yīng)用，但是這個(gè)受能源價(jià)格和新能源發(fā)電市場(chǎng)的影響。微網(wǎng)級(jí)短時(shí)間功率型應(yīng)用具備了基本條件，但是大電網(wǎng)的還需要進(jìn)一步積累。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展了50年，還存在著一定的發(fā)展前景，比較難的問(wèn)題是這個(gè)新型的轉(zhuǎn)子的高比強(qiáng)度的新材料，還有就是軸承技術(shù)，最后這個(gè)電機(jī)技術(shù)決定了這個(gè)系統(tǒng)的效率。我們剛才那個(gè)1兆瓦的充放電循環(huán)效率可以達(dá)到86%以上。雖然它原來(lái)是一個(gè)分秒級(jí)的，現(xiàn)在也希望把它發(fā)展成一個(gè)分時(shí)級(jí)的用途。我們覺(jué)得需要找準(zhǔn)用途，解決工程實(shí)際問(wèn)題，我們做的這個(gè)1兆瓦的系統(tǒng)就是這么一個(gè)案例。我們希望把千瓦成本降下了，提高經(jīng)濟(jì)性。我們希望能做到1兆瓦到100兆瓦，放電時(shí)間從十秒到1000秒，千瓦的成本能在2000到3000元。和它競(jìng)爭(zhēng)的也有兩個(gè)技術(shù)，一個(gè)是超級(jí)電容，還有就是功率型化學(xué)電池。我的報(bào)告就到這里，謝謝大家。
主持人：非常感謝，今天下午先進(jìn)儲(chǔ)能分會(huì)場(chǎng)的報(bào)告就全部結(jié)束了，非常感謝大家的支持。祝賀第七屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)圓滿成功。謝謝各位。
（本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
