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    訪談|中國工程院院士陳立泉:儲能市場潛力大

    放大字體  縮小字體 發布日期:2018-07-13  來源:高科技與產業化  作者:黃曉艷  瀏覽次數:1345
    核心提示:在傳統能源緊缺的情況下,儲能電池削峰填谷的作用和價值正在各種場景中逐步顯現。因為其在促進可再生能源并網應用、改善峰谷用電矛盾、推動電動汽車產業發展等方面可以發揮

     在傳統能源緊缺的情況下,儲能電池削峰填谷的作用和價值正在各種場景中逐步顯現。因為其在促進可再生能源并網應用、改善峰谷用電矛盾、推動電動汽車產業發展等方面可以發揮重要作用。“儲能”被寄予厚望,成為緩解未來的能源緊缺、開拓新的能源投資市場等不可或缺的產業要素。

    訪談|中國工程院院士陳立泉:儲能市場潛力大

     

    儲能技術:市場需求潛力大

    記者:您從1976年就開始從事鋰電池超離子導體材料的研究,請您談談國內外新能源儲能技術特別是鋰電研究的現狀和發展趨勢。

    陳立泉:隨著社會經濟的發展,人們對電力的需求越來越高。儲能技術的研究與發展一直受到各國能源、電力、交通、電訊等部門的重視,儲能技術被視為電能運行過程“采—發—輸—配—用—儲”六大環節中的重要組成部分。到目前為止,人們已經探索和開發了多種形式的儲能方式,歸納起來主要包括化學儲能 (鉛酸電池、液流電池、鈉硫電池和鋰離子電池等)、電磁儲能 (超導儲能)、物理儲能 (抽水儲能、飛輪儲能、壓縮空氣儲能) 等。

    可以說,除抽水儲能外 , 目前國內還沒有任何一種規?;瘍δ芗夹g是完全成熟的。相比之下,儲能技術發展最快的要數電化學儲能。對全釩液流電池的研究始于上世紀80年代,它是一種新型的清潔能源存儲裝置,適合制備兆瓦級電池組。目前國內外不少企業都在積極開發釩流電池,已開始搞應用試驗。但存在能量密度低、有毒、成本方面不盡如人意的問題。鉛酸電池的發展已有150多年的歷史,具有價格便宜、可靠穩定、適用于大電流放電場合等優點。但存在使用壽命短和鉛污染等弱點。鈉硫電池至今已有40多年的歷史,具備了比能量高、可制備成大容量電池來滿足儲能需求、充放電轉換效率較高、循環壽命長等特性。不足之處是成本高、安全性不夠、需要在高溫下工作。目前,只有日本NGK公司能夠小規模生產,從2002年率先將鈉硫電池納入商品化實施階段。中國是繼日本之后第二個進行研制大容量儲能用鈉硫電池國家,于2006 年底自行研制成功具有自主知識產權的650安時大容量儲能用的鈉硫單體電池,并于2010年上海世博會期間示范運行了100KW/800KWh的鈉硫電池儲能裝置。鋰離子電池具有能量密度高、工作溫度范圍寬、自放電率低、使用壽命長、無記憶效應及無公害等優點,被稱為綠色電池。鋰離子電池因其快速反應特性成為電網調頻的備選。但我國至今沒有鋰離子儲能電池的研究計劃,研發和應用更多地鎖定在電動車的動力電池上。目前只能將動力電池作儲能用,因而無法提供準確的性能數據。但根據一些實驗結果,可以得出很樂觀的的結論。

    鋰電應用:政策引導是關鍵

    記者:您曾建議我國應大力研究和開發以鋰離子電池為動力的純電動汽車,以緩解石油進口壓力,保障我國的能源安全。請您說說您的理由和觀點,介紹一下鋰離子電池所具有的優劣勢。

    陳立泉:從鋰電池的研發來看,我國起步并不晚。1978年我回國后,就一直從事與鋰電池有關的固體離子學在能源中的應用研究工作。1980年,中科院啟動“六五”鋰離子導體重大項目,中科院物理所成立了我國第一個固體離子學實驗室,瞄準的目標就是鋰離子電池。1987 年,我國啟動了“863”計劃,鋰二次電池專題就已經納入國家“863”計劃“七五”材料領域研究項目中,國家對鋰電池的發展給予了很大的重視,國內 11 家單位參與課題?,F在我國很多生產鋰電池企業的主要技術就是由這11個課題組的科研成果轉化而來的。

    鋰離子電池在眾多的高能蓄電池中以特有的高比能量、高比功率、長循環壽命等優勢備受矚目,被公認為純電動汽車發展的希望所在。我國發展鋰離子電池純電動汽車的優勢主要體現在以下幾個方面。首先是資源優勢,生產鋰離子電池所用的原材料在我國來源極為廣泛,鋰在我國的蘊藏量占到世界總量的1/3左右,稀土儲量也非常豐富。其次是技術優勢,我國對小型鋰電池的研發和推廣非常成功,小功率鋰離子電池早已產業化,產量占世界市場的近1/3,在成本上我們有優勢。小功率鋰離子電池的成功產業化,給電動汽車動力電池的發展奠定了堅實的基礎。再次,在市場方面,國內老百姓對汽車的要求不像西方那么苛刻,這為小型汽車的市場化發展提供了可能。發展鋰離子電動汽車能替代進口石油,降低溫室氣體排放和儲存低谷電力。

    目前,國內企業生產的鋰離子動力電池對包括安全性在內的綜合性能有了很大的改善,成本開始下降, 這大大有利于推進純電動汽車的產業化。我個人就電動汽車的發展提出的建議是:加強對發展鋰電汽車的頂層設計,組建國家級運營公司; 集中力量、重點攻關,加大動力電池研究和開發力度;要推動鋰離子電池產業健康發展,當前最重要的是要完善鋰離子電池產業鏈,盡快使關鍵材料國產化。

    記者:發展儲能產業要有長遠的眼光。作為一個新興行業,儲能技術產業化發展需要得到國家政策的優惠扶持和積極引導,請您就這方面談談您的見解?

    陳立泉:在全球的能源行業都在大力發展智能電網、可再生能源的今天,儲能技術的重要性毋庸置疑。儲能技術的產業化需要政府提供政策引導和大力扶持,政府要有具體的行業支持思路,要明確—條主導的技術路線。在將鋰離子電池用于儲能方面,當前要把電動汽車作為分布式儲能系統來對待,這就要考慮合適的商業模式。

    我欣賞的是換電模式。買車人只需要買個祼車,不用買電池,這樣價格便宜。把電池充電交給一個公司去管,公司為了獲取利益,自然就得用低谷電,晚上把電池充好,白天就可按用戶需要來提供已充好電的替換電池。而電池歸運營公司來管理,國家把政策補助的差價直接補貼給運營公司。據預測,每天低谷電,大約可以給4000萬~5000萬輛電動汽車充電,也就是這些電能都能被存儲起來。目前國內的分時電價還不普及,如果國家通過政策把電能的峰谷差價拉開,鼓勵大家多用低谷電,這樣就會充分發揮電動汽車的作用,讓電動汽車成為巨大的儲能(儲電)系統。

    在電網的儲能方面,目前只能用產業化比較成熟的鋰離子電池組成兆瓦級儲能電池組。與時同時,國內要加強儲能型鋰離子電池或其它新型儲能二次電池技術基礎研究的投入,實現原始創新,讓企業掌握更多的自主知識產權?,F在國外很多的儲能技術都很看重申請專利保護這一環節。日本作為規模儲能產業的全球領跑者,在10多年前就出臺了一系列支持產業發展的舉措,值得我國借鑒。

    示范應用:市場推廣見成效

    記者:請您結合工作實踐,談談規模儲能技術在中國該如何推廣應用?儲能企業又該如何把握市場機會?

    陳立泉:電網是迄今為止人類建造的最復雜的系統工程之一。從發電、輸電、配電直到用電,電網與國民經濟和普通百姓的日常生活息息相關。中國要建設節能、環保、高效、可靠、穩定的現代化智能電網,與之相配套的一個很重要的核心環節就是要發展大規模電力儲能技術。

    迫切的市場需求,龐大的市場規模吸引著眾多企業踏入儲能領域。然而選擇何種儲能技術,仍需要經過探索、競爭,讓市場來說話。我個人覺得:真正實現儲能電池的大規模商業化應用還需要一個較長的過程。目前考慮的儲能電池有三種,即:鋰離子電池、全釩液流電池和鈉硫電池。它們各有優缺點,后兩種電池作為儲能電池已得到國家的支持。

    目前電科院已經在做儲能的實驗。鋰離子動力電池得到國家支持,但儲能型鋰離子電池卻一直沒有得到任何支持。當前只能以動力型鋰離子電池為基礎,按照風電、光伏電和電網對儲能電池的要求去制造儲能電站。電科院也已對國內鋰離子電池公司進行了廣泛調研,已對幾個公司的鋰離子電池在儲能中的應用進行了試驗。從已有的結果看,鋰離子電池在儲能中的應用前景是很樂觀的, 在不久的將來用現有技術的鋰離子儲能電池會待到快速發展。

    隨著儲能技術慢慢被人們所重視,儲能的應用會不斷延伸,所以很難用數字描述出市場的需求有多少。未來3到5年,將是儲能產業發展的機會,企業在這幾年中要依據國家的戰略布局去做,比如開發鋰離子電池在儲能上的應用,并積極推動其技術創新和改進,最終為國家提供可行的儲能系統解決方案。

    長路漫漫:科研成果產業化

    記者:目前,國內儲能技術的發展遠遠跟不上新能源技術發展的需要。如何解決國內儲能技術普遍存在的問題,切實做到支持自主創新?科研院所在其中要怎么去做,要發揮哪些重要作用?

    陳立泉:我曾經說過:好的文章不一定有好的技術,好的技術不一定有好的產品,好的產品不一定有好的市場。意思是不同的人要做不同的事情,也就是人要做自己擅長的事情。如何將科學院的研究成果轉移轉化?如何將一個科技產品推向市場,并將這個市場做大做好?在我看來并不是科研人員的強項。

    當初我們創辦公司也是沒有辦法的辦法。原本預想的是,科研院所往前走一步,帶動企業也跟著往前走一步,后來事實上這樣做對科研人員是很累的。缺少政策支持的力度和資金的投入,沒有很好的機制、體制,想要把研究成果很快產業化,是很難做到的??蒲性核氇氉怨芎靡粋€公司是很困難的,這與科研院所的基礎有很大關系,科研院所都有自己的研究方向,科研人員擅長的是基礎研究,以從事新材料研究為例,寫一篇文章只需要幾克材料就足夠了,但要有實用價值, 必須生產出幾公斤級甚致數噸級的材料,這就得由別人接力來做。在國內起碼得有一個孵化機制,讓那些有益于產業發展、有可能形成新的產業鏈條的科研成果,能有專門的機構、資金、人員來做產業化方面的工作。等小雞孵出來以后,就交給企業去打理,這是最好的模式。要想把科學院研究出的這些成果轉化為現實的生產力,中間可能存在讓人卻步的風險,企業家對市場的短視思維也會讓他們缺少更長遠的戰略考量。這就需要有合理的政策激勵機制,得有來源多樣的、充足的資金投入,得有類似“天使投資” 的支持。我希望中國科學院、國家相關領導機構和企業家能夠支持這樣的產業化工作思路。

    儲能

     
     
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