中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：8月24日，2024碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國(guó)國(guó)際新型儲(chǔ)能技術(shù)及工程應(yīng)用大會(huì)與新型儲(chǔ)能技術(shù)青年科學(xué)家論壇在深圳正式舉辦。大會(huì)開幕式上，中國(guó)科學(xué)院院士、 南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(zhǎng)趙天壽做了題為《新型液流電池儲(chǔ)能技術(shù)》的主題演講報(bào)告。
中國(guó)科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(zhǎng)趙天壽
長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能需求凸顯
雙碳目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)，是非常復(fù)雜的經(jīng)濟(jì)和社會(huì)變革，但其根本還是要實(shí)現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型，也就是用可再生能源大比例替代化石能源，特別是太陽能和風(fēng)能。
從目前我國(guó)的能源結(jié)構(gòu)來看，太陽能和風(fēng)能的占比是5%，想要真正實(shí)現(xiàn)2060年“碳中和”，太陽能和風(fēng)能的占比需要達(dá)到60%以上。整體而言，挑戰(zhàn)很大。
趙天壽表示，目前，盡管我國(guó)在太陽能和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)方面已經(jīng)取得不錯(cuò)的成績(jī)，但是由于太陽能和風(fēng)能的不確定性、間歇性，其利用規(guī)模的進(jìn)一步擴(kuò)大面臨挑戰(zhàn)。而應(yīng)對(duì)太陽能和風(fēng)能的缺陷，最有效的辦法就是發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)。
我們要發(fā)展的儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)該滿足如下要求：首先是安全可靠，安全是對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)最基本的要求；二是經(jīng)濟(jì)可行，只有經(jīng)濟(jì)性可行的技術(shù)才能被社會(huì)接受；三是資源可及，技術(shù)對(duì)資源的需求應(yīng)可以得到滿足，安裝不應(yīng)過于依賴自然條件、地理環(huán)境。
趙天壽進(jìn)一步指出，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)是儲(chǔ)能領(lǐng)域重要的發(fā)展方向，其在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)以及用戶側(cè)，均可發(fā)揮巨大作用。
細(xì)分來看，在發(fā)電側(cè)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能主要用于并網(wǎng)，同時(shí)能避免供電的中斷，特別是當(dāng)風(fēng)光電占主導(dǎo)時(shí)，理想儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)應(yīng)覆蓋風(fēng)光間歇期，超過10h；在電網(wǎng)側(cè)，為風(fēng)光電外送，我國(guó)已建成多條跨區(qū)域電網(wǎng)，但因發(fā)電波動(dòng)、供需不匹配，跨區(qū)域輸電功率存在低谷期（如6小時(shí)），需要儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)超過低谷期的技術(shù)，削峰填谷，提高電網(wǎng)利用率及輸電能力；在用戶側(cè)，長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能的主要作用是降低用電成本，工商業(yè)電價(jià)低谷電持續(xù)時(shí)長(zhǎng)超過6小時(shí)，峰段電持續(xù)時(shí)長(zhǎng)超過6小時(shí)，工商業(yè)用戶為降低用電成本需要超過6小時(shí)的儲(chǔ)能。
液流電池發(fā)展?jié)摿Υ?提高電流密度是降本關(guān)鍵
關(guān)于如何使電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)目標(biāo)？趙天壽表示，必須有可以流動(dòng)的能量載體，以及相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。
他對(duì)抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、鋰電儲(chǔ)能幾種技術(shù)進(jìn)行了比較。抽水蓄能的能量載體是水，水是流體，這種可流動(dòng)的能量載體，也就是抽水蓄能的裝備，能量和裝備是解耦的。但這種方式非常受地域限制，特別是受氣侯的影響。
壓縮空氣的能量載體是空氣，也是流體，因此具備時(shí)長(zhǎng)靈活、壽命長(zhǎng)的優(yōu)勢(shì)，但是效率和抽水蓄能相比略低，需要進(jìn)一步提高；選址方面也有一定的困難，要有儲(chǔ)氣的空間。
鋰離子電池有非常多的優(yōu)勢(shì)，能量密度高、能量轉(zhuǎn)化效率高，選址靈活。但最大的問題就是能量載體活性材料不可以流動(dòng)，這樣就使容量和功率強(qiáng)關(guān)聯(lián)在一起，如提高時(shí)長(zhǎng)，就會(huì)受到其他方面的限制：成本、安全、性能等。
綜上，趙天壽介紹，可流動(dòng)的能量載體和相對(duì)應(yīng)的電池，包括電解質(zhì)、燃料電池、液流電池等，被統(tǒng)稱為流體電池。流體電池作為儲(chǔ)能體系，最大的特征是時(shí)長(zhǎng)、規(guī)模、容量擴(kuò)容非常靈活，同時(shí)選址也比較簡(jiǎn)便，是比較理想的長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。作為流體電池的一種，新型液流電池本征安全、時(shí)長(zhǎng)靈活、循環(huán)壽命長(zhǎng)、回收殘值高，是應(yīng)用場(chǎng)景最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮拈L(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)之一。
近年來，我國(guó)對(duì)于液流電池的發(fā)展非常重視，其中全釩液流電池目前推廣應(yīng)用最多，但是成本問題是這一技術(shù)路線必須要突破的瓶頸。為此，趙天壽認(rèn)為，提高電流密度和電解液利用率是非常重要的方向。
他表示，電流密度的提高就面臨著功率密度的提高，功率密度提高意味著建造材料的用量降低，以此可減少初裝的成本；另外，電解液利用率的提高，可以減少電解液用量，也會(huì)降低電池的成本。
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