ABEC 2023 | 第10屆中國（深圳）電池新能源產業國際高峰論壇現場
電池“達沃斯”-電池網12月5日訊（陳語 張倩 廣東深圳 圖文直播）12月4日-7日，全球電池行業盛會——ABEC 2023 | 第10屆中國（深圳）電池新能源產業國際高峰論壇在廣東深圳舉行。本屆論壇由中關村新型電池技術創新聯盟、電池“達沃斯”（ABEC）組委會主辦，電池網、海融網、我愛電車網、能源財經網、電池百人會聯合主辦，來自全球電池新能源產業鏈的“政、產、學、研、金、服、用”各界600+嘉賓出席盛會，圍繞“競爭or競合 發現產業突圍路徑與蛻變力量”這一主題，在交流與分享中，掀起頭腦風暴，點亮思維，實現價值對話與精準對接。
南方科技大學碳中和能源研究院院長趙天壽
5日上午，南方科技大學碳中和能源研究院院長趙天壽在論壇上作了題為《長時電池儲能技術》的主題演講，分享了我國新型儲能裝機規模、不同儲能技術發展前景、長時電池儲能技術研究進展，電池網摘選了其部分精彩觀點，以饗讀者：
“過去二十年來，能夠通過光伏和風機，把太陽能和風能直接轉化為電力，這種轉化的技術目前來說可以做到規模化、高效、低成本，但是同時面臨的問題是要克服太陽能和風能的缺陷，即它是分散的、間歇的、不可控，這樣才能有效提高風電和光電利用的水平。其中，最有效的方法是通過儲能，因為儲能可以平抑能量的波動，提高電力系統調節對新型能源消納的能力，助力電力系統的轉型。”趙天壽在論壇上表示，太陽能和風能分散、間歇、不可控，現有能源系統對風光消納能力有限，不得不棄風、棄光，亟需儲能增加消納能力。
新型儲能多元化發展
儲能可以提高電力系統調節和對新能源的消納能力，助力電力系統轉型，將成為保障能源安全的核心技術之一，新型電力系統需要不同時長的規模化、高安全儲能技術，尤為重要的是長時儲能技術。
儲能在新型電力系統各個環節均發揮重要作用，例如可再生能源并網、提供尖峰負荷、避免供電間斷等發電側儲能；緩解輸配電阻塞、降低輸配電增容成本、增強電網韌性等電網側儲能；降低用電成本、提高用電質量、作為備用電源等用戶側儲能。
趙天壽表示，“從戰略需求來說，目前太陽能和風能在電力系統的占比是14%。到碳中和時代，2060年，新型電力系統需要把太陽能和風能的占比提高至70%以上。這意味著風光的裝機容量會達到50億千瓦，這是非常大的量。大家都知道，隨著風光電占比的增大，對電網沖擊的影響越來越大，儲能的配比隨之增大。如果按照20%-50%配儲能，儲能的裝機容量會達到10-20億千瓦，這已經超出了目前煤發電的總量，行業年產值超過萬億。”
趙天壽同時強調，新型電力系統對儲能技術要求苛刻，包括高安全、規模化、低成本、高效率、長壽命、選址靈活、無資源限制等。“另外，新型電力系統中的可再生能源，太陽能和風能占比將成為主導，這時候必須要重視長時儲能的發展，以應對氣候和天然氣帶來的電力間歇。”
什么是長時儲能？趙天壽解釋說，儲能裝備能夠維持在額定功率下釋能的時間長度，通常要達到4小時以上甚至跨周圍、跨季節的長時儲能技術，這樣才能保證電力系統的安全穩定運行。
在目前的儲能技術中，趙天壽介紹，抽水蓄能、鋰離子電池儲能、壓縮空氣儲能裝機快速增長。
其中，抽水蓄能技術成熟可靠、全生命周期成本低，可長時、大規模儲能。但是，抽水蓄能需要當地同時配有自然的資源，要有水、有山，這就給選址帶來一定困難。另外，抽水蓄能建設周期長，而且需要環評的審批。過去十幾年我們國家在抽水蓄能領域發展非常快，但目前已經有飽和的趨勢，進一步選址是一個關鍵。
壓縮空氣儲能具有和抽水蓄能相似的技術優勢，規模大、儲能時間長、壽命長，但是效率有待進一步提高。“它需要一個非常大的儲氣空間，這就給選址帶來一定困難，通常需要補燃提高整個循環效率。過去十幾年我們國家在這方面的發展也非常快，目前是推廣應用的初期發展階段。”趙天壽補充道。
鋰離子電池儲能最大技術優勢是能量密度高、響應快，配置靈活，不受地域限制。但就儲能的應用場景來說，安全性是必須要關注的一個問題。在大型儲能場景中，鋰電池成本、壽命都需要進一步加強。
長時儲能缺口較大
“目前儲能的現狀是，過去十幾年來特別是最近幾年，裝機容量迅速提高，但是我們必須注意到，儲能利用率是非常低的，這里面原因很復雜，安全性是一個關鍵原因。”趙天壽介紹，“總體來說，目前儲能裝置的技術，中短時相對比較成熟，當然各有各的優勢，各有各的局限。目前來說最缺的是長時儲能，長時儲能是下一個階段必須重視的重要方向。”
電化學儲能如何像抽水蓄能和壓縮空氣儲能一樣實現長時？趙天壽分析稱，其中最關鍵的兩個要素，首先能量載體可以流動，同時要有相應的能量轉換裝置。
“現有的能量載體有氫氣、甲醇、氨等燃料以及電解液，相應的能量轉換裝置有電解池、燃料電池、液流電池等等，這些電池有共同的結構、共同的原理和共同的科學問題，所以我們把它統稱為流體電池。”趙天壽認為，流體電池儲能體系，例如燃料儲能、液流電池儲能，容量與功率解耦，具有儲能時長靈活、易規模化、無地域限制等優勢，是較理想的長時儲能技術，有望滿足新型電力系統對儲能的所有要求。
具體來看，在電化學流體電池中，氫燃料儲能無地域限制、能量密度高，可長時、大規模儲能，但面臨成本高、儲氫運氫難度大、安全風險、綜合效率低等挑戰。
液流電池儲能具有本征安全、壽命長等優勢，適合長時、大規模儲能，但同樣面臨系統成本高、能量密度低、功率密度低等技術挑戰。
“我過去十幾年來深入在各種流體電池的研發，特別是釩液流電池，目標是通過技術的革新降低成本。目標非常清楚，就是提高電堆的電流密度，電流密度的提高意味著功率密度的提高，功率密度的提高意味著電堆的建造成本降低，同時電堆在高的電流密度下運行，就能提高電解液的利用率，也就是釩材料的利用率。所以，多年來我們一直在提高電堆的電流密度，我們的方法是學科交叉的方法，通過電化學和工程熱物理兩個學科交叉的方法，應對流體電池方面的各個調整。”趙天壽分析稱，目前，不同體系液流電池技術逐步進入示范階段，全釩體系成熟度高，可靠性高、壽命長，發展前景廣闊，但面臨成本瓶頸。例如，電堆與電解液占全釩液流電池儲能系統成本80%以上。提升電池電流密度，提升電解液利用率是降低系統成本，推動其產業化的關鍵。
最后，趙天壽總結說，構建新型電力系統需要促進新型儲能多元化發展，支撐多能互補能源體系建設；長時儲能技術存在較大缺口，是儲能技術的重要發展方向；電化學流體電池易模塊化、時長靈活、安全、無地理限制，適合于長時、大規模儲能，通過技術創新突破儲能瓶頸，是搶抓產業機會的關鍵。
（以上觀點根據論壇現場速記整理，未經發言者本人審閱。）
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