中國儲能網(wǎng)訊：8月24日，2024碳中和能源高峰論壇暨第四屆中國國際新型儲能技術(shù)及工程應(yīng)用大會與新型儲能技術(shù)青年科學(xué)家論壇在深圳正式舉辦。大會開幕式上，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做了題為《新型液流電池儲能技術(shù)》的主題演講報告。
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
長時儲能需求凸顯
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，盡管我國在太陽能和風(fēng)能發(fā)電技術(shù)方面已經(jīng)取得不錯的成績，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)對太陽能和風(fēng)能的缺陷，最有效的辦法就是發(fā)展儲能技術(shù)。
我們要發(fā)展的儲能技術(shù)應(yīng)該滿足如下要求：首先是安全可靠，安全是對儲能系統(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)才能被社會接受；三是資源可及，技術(shù)對資源的需求應(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，長時儲能技術(shù)是儲能領(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)，長時儲能主要用于并網(wǎng)，同時能避免供電的中斷，特別是當(dāng)風(fēng)光電占主導(dǎo)時，理想儲能時長應(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，我國已建成多條跨區(qū)域電網(wǎng)，但因發(fā)電波動、供需不匹配，跨區(qū)域輸電功率存在低谷期（如6小時），需要儲能時長超過低谷期的技術(shù)，削峰填谷，提高電網(wǎng)利用率及輸電能力；在用戶側(cè)，長時儲能的主要作用是降低用電成本，工商業(yè)電價低谷電持續(xù)時長超過6小時，峰段電持續(xù)時長超過6小時，工商業(yè)用戶為降低用電成本需要超過6小時的儲能。
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)儲能技術(shù)，實(shí)現(xiàn)長時目標(biāo)？趙天壽表示，必須有可以流動的能量載體，以及相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換裝置。
他對抽水蓄能、壓縮空氣儲能、鋰電儲能幾種技術(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，因此具備時長靈活、壽命長的優(yōu)勢，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，要有儲氣的空間。
鋰離子電池有非常多的優(yōu)勢，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，這樣就使容量和功率強(qiáng)關(guān)聯(lián)在一起，如提高時長，就會受到其他方面的限制：成本、安全、性能等。
綜上，趙天壽介紹，可流動的能量載體和相對應(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。流體電池作為儲能體系，最大的特征是時長、規(guī)模、容量擴(kuò)容非常靈活，同時選址也比較簡便，是比較理想的長時儲能技術(shù)。作為流體電池的一種，新型液流電池本征安全、時長靈活、循環(huán)壽命長、回收殘值高，是應(yīng)用場景最廣、發(fā)展?jié)摿ψ畲蟮拈L時儲能技術(shù)之一。
近年來，我國對于液流電池的發(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，也會降低電池的成本。
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