原標(biāo)題

中國(guó)科學(xué)院院士趙天壽做客惠州西湖科學(xué)講壇

加強(qiáng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā) 搶占產(chǎn)業(yè)新高地

　　●人物名片

　　趙天壽，中國(guó)科學(xué)院院士、能源科學(xué)與工程熱物理專(zhuān)家�，F(xiàn)任南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(zhǎng)、講席教授，美國(guó)機(jī)械工程師學(xué)會(huì)（ASME）會(huì)員、英國(guó)皇家化學(xué)學(xué)會(huì)（RSC）會(huì)員、中國(guó)化學(xué)會(huì)會(huì)士。曾任香港科技大學(xué)能源研究院創(chuàng)院院長(zhǎng)、工程及環(huán)境學(xué)冠名講席教授。曾獲香港裘槎基金資深研究成就獎(jiǎng)、何梁何利基金科學(xué)與技術(shù)進(jìn)步獎(jiǎng)、國(guó)家自然科學(xué)二等獎(jiǎng)、香港科大工程學(xué)杰出研究成就獎(jiǎng)。入選科睿唯安（Clarivate）/湯森路透（Thomson Reuters）全球高被引科學(xué)家和最有影響力科學(xué)思想名錄。任國(guó)際期刊傳熱傳質(zhì)雜志主編、能源與環(huán)境科學(xué)顧問(wèn)編委。趙天壽教授持續(xù)研究新能源儲(chǔ)能理論、技術(shù)及應(yīng)用30余年，以熱物理與電化學(xué)學(xué)科交叉為主線(xiàn)，建立了流體電池?zé)豳|(zhì)傳遞-電化學(xué)反應(yīng)耦合理論，提出了液態(tài)電能載體儲(chǔ)能新方法，取得了系統(tǒng)的創(chuàng)新成果。

　　在“雙碳”戰(zhàn)略實(shí)施大背景下，大力發(fā)展風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)成為一條必經(jīng)之路，新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)規(guī)模不斷擴(kuò)大。然而其供能間歇、不穩(wěn)定等問(wèn)題也隨之凸顯，新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用成為了破解瓶頸的關(guān)鍵。

　　8月24日上午，惠州西湖科學(xué)講壇（第二十一講）在豐湖書(shū)院澄觀樓舉行。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)趙天壽以“面向碳中和的儲(chǔ)能技術(shù)”為主題作專(zhuān)題報(bào)告，結(jié)合研究實(shí)踐，探討、講解了實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的要求，分析不同種類(lèi)新型儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀與面臨挑戰(zhàn)，闡述儲(chǔ)能領(lǐng)域技術(shù)發(fā)展方向與產(chǎn)業(yè)機(jī)會(huì)。他認(rèn)為，目前長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)是重要發(fā)展方向�；葜菰诎l(fā)展新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)方面具有優(yōu)勢(shì)，要結(jié)合本地實(shí)際加強(qiáng)長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)力度，搶占產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。

趙天壽�；葜萑�?qǐng)?bào)記者楊建業(yè) 攝

　　新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)有著巨大發(fā)展前景

　　為應(yīng)對(duì)氣候變化挑戰(zhàn)，2020年我國(guó)明確了碳減排目標(biāo)：中國(guó)將提高國(guó)家自主貢獻(xiàn)力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭(zhēng)于2030年前達(dá)到峰值，努力爭(zhēng)取2060年前實(shí)現(xiàn)碳中和。

　　“實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)的根本在于能源轉(zhuǎn)型、規(guī)�；�利用太陽(yáng)能風(fēng)能。”在報(bào)告中，趙天壽開(kāi)門(mén)見(jiàn)山地說(shuō)，數(shù)據(jù)顯示，目前我國(guó)太陽(yáng)能和風(fēng)電在電力系統(tǒng)的占比只有14%。要實(shí)現(xiàn)碳中和目標(biāo)，太陽(yáng)能和風(fēng)電的電力占比要達(dá)到70%。雖然現(xiàn)在光伏和風(fēng)機(jī)技術(shù)發(fā)展迅速，成本快速下降，但風(fēng)和光的分散性、間歇性等短板，成為其規(guī)模化利用的主要障礙。

　　為解決能源浪費(fèi)問(wèn)題，儲(chǔ)能技術(shù)的開(kāi)發(fā)已成為目前新能源技術(shù)領(lǐng)域的重中之重。國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》提到，新型儲(chǔ)能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備，是實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰碳中和目標(biāo)的重要支撐，也是催生國(guó)內(nèi)能源新業(yè)態(tài)、搶占國(guó)際戰(zhàn)略新高地的重要領(lǐng)域。

　　“儲(chǔ)能是新能源為主體的新型電力系統(tǒng)的必備單元，在新型電力系統(tǒng)各個(gè)環(huán)節(jié)均發(fā)揮重要作用。”趙天壽說(shuō)，儲(chǔ)能是利用專(zhuān)門(mén)裝置與系統(tǒng)將能量?jī)?chǔ)存，并在需要時(shí)將能量釋放，實(shí)現(xiàn)能量在時(shí)間、空間上的轉(zhuǎn)移，按需輸出。儲(chǔ)能在發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶(hù)側(cè)均起到重要作用。

　　先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)是支撐光電、風(fēng)電大規(guī)模應(yīng)用的必備技術(shù)，是未來(lái)能源系統(tǒng)不可缺少的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)有著巨大的發(fā)展前景。趙天壽表示，實(shí)現(xiàn)碳中和對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)需求巨大，風(fēng)光裝機(jī)約50億千瓦，如果按20%～50%配備儲(chǔ)能，儲(chǔ)能裝機(jī)將達(dá)到10億～25億千瓦，超過(guò)現(xiàn)在煤電裝機(jī)總量，行業(yè)年產(chǎn)值將超過(guò)萬(wàn)億元。

　　長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)仍有較大缺口

　　新型電力系統(tǒng)要滿(mǎn)足儲(chǔ)能裝置規(guī)�；�、安全性高、成本低、壽命長(zhǎng)、效率高等要求，更需要不同時(shí)長(zhǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)支撐。在報(bào)告中，趙天壽分別介紹了超導(dǎo)磁、超級(jí)電容器、飛輪儲(chǔ)能、鋰離子電池、抽水蓄能、壓縮空氣、液流電池、氫燃料等儲(chǔ)能技術(shù)，分析了各類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)劣。其中，超導(dǎo)磁、超級(jí)電容器、飛輪儲(chǔ)能、鋰離子電池主要用于中短時(shí)儲(chǔ)能，抽水蓄能、壓縮空氣、液流電池、氫燃料儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)相對(duì)靈活，可以用于短時(shí)儲(chǔ)能，但更適合用于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能，所以被認(rèn)為屬于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)。

　　例如鋰離子電池儲(chǔ)能，受益于電動(dòng)汽車(chē)發(fā)展，其技術(shù)發(fā)展迅速，已在電化學(xué)儲(chǔ)能領(lǐng)域占據(jù)主導(dǎo)地位�！澳芰棵芏雀�、響應(yīng)快、不受地域限制，適合中短時(shí)儲(chǔ)能，但安全風(fēng)險(xiǎn)和鋰資源限制需要行業(yè)重視。”趙天壽指出，應(yīng)用在儲(chǔ)能中，鋰電有著不可忽視的局限性，除安全性有待提高外，由于鋰資源受限，未來(lái)在較大規(guī)模的儲(chǔ)能場(chǎng)景應(yīng)用上也面臨挑戰(zhàn)。

　　在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)中，趙天壽重點(diǎn)介紹了液流電池、電燃料儲(chǔ)能的研發(fā)與應(yīng)用。

　　作為安全性高、擴(kuò)展簡(jiǎn)單、使用壽命長(zhǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)，液流電池受到了廣泛關(guān)注。其不同于傳統(tǒng)的鋰電池，它的電能儲(chǔ)存在電池外面的電解液罐中，最大的特點(diǎn)就是功率和能量在結(jié)構(gòu)上解耦。由于能量和功率彼此獨(dú)立，電池本身內(nèi)部并沒(méi)有電解液，具有本征安全的特點(diǎn)。液流電池的缺點(diǎn)是成本較高，難以形成規(guī)�；瘧�(yīng)用。

　　電燃料儲(chǔ)能則是趙天壽團(tuán)隊(duì)目前正在研究并提出的一個(gè)新概念，其是一種以可循環(huán)充放電液體為介質(zhì)的儲(chǔ)能系統(tǒng)，可將充電與放電設(shè)備分離，實(shí)現(xiàn)高效率連續(xù)充電和放電，打破了充放電共用裝置帶來(lái)的設(shè)計(jì)矛盾，可提高電解液利用率、能量密度和功率密度，從而降低成本。

　　“現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)各有優(yōu)勢(shì)與局限，尚無(wú)法滿(mǎn)足構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的需求，仍需加強(qiáng)研發(fā)投入�！壁w天壽介紹，當(dāng)前我國(guó)對(duì)于短時(shí)儲(chǔ)能的技術(shù)開(kāi)發(fā)應(yīng)用相對(duì)成熟，而在長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)方面仍有較大缺口，目前科學(xué)界和產(chǎn)業(yè)界正致力于長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)化和改進(jìn)。

　　惠州發(fā)展新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)具有優(yōu)勢(shì)

　　惠州是國(guó)內(nèi)新能源電池的重要產(chǎn)業(yè)基地，也是國(guó)內(nèi)產(chǎn)業(yè)鏈完善、品類(lèi)齊全的聚集地，在電池制造設(shè)備、電池材料、電池制造、電池檢測(cè)、電池回收利用、變流器、電源管理、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成等各環(huán)節(jié)均有布局，基本形成產(chǎn)業(yè)閉環(huán)。

　　當(dāng)前，惠州正聚焦建設(shè)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高地，并取得顯著成效：2022年，惠州新能源電池產(chǎn)業(yè)產(chǎn)值866.7億元，同比增長(zhǎng)22.19%。今年上半年，惠州新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)集群產(chǎn)值達(dá)590億元，預(yù)計(jì)全年產(chǎn)值將超1200億元。毋庸置疑，新型儲(chǔ)能已經(jīng)成為惠州經(jīng)濟(jì)高質(zhì)量發(fā)展的新引擎。

　　產(chǎn)業(yè)迅速發(fā)展得益于人才的不斷充實(shí)，大家也渴望接收更多的相關(guān)資訊。報(bào)告會(huì)現(xiàn)場(chǎng)座無(wú)虛席，不少人專(zhuān)程趕來(lái)聽(tīng)課。整個(gè)論壇精彩紛呈，引起現(xiàn)場(chǎng)聽(tīng)眾熱烈反響。

　　鋰離子電池儲(chǔ)能優(yōu)勢(shì)和挑戰(zhàn)是什么？如何保障安全運(yùn)行？對(duì)企業(yè)在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的投資方向有什么建議……在互動(dòng)環(huán)節(jié)，大家紛紛提問(wèn)，趙天壽則結(jié)合問(wèn)題進(jìn)行回復(fù)，為惠州及相關(guān)企業(yè)新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展提供新方向、新思路。

　　趙天壽認(rèn)為，新型電力系統(tǒng)需要大規(guī)模、高安全、不同時(shí)長(zhǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)，長(zhǎng)時(shí)、本征安全儲(chǔ)能技術(shù)是目前最需要的�；葜菰诎l(fā)展新型儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)方面具有優(yōu)勢(shì)，要重視長(zhǎng)時(shí)、本征安全儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，結(jié)合本地實(shí)際加大研發(fā)力度，搶占產(chǎn)業(yè)制高點(diǎn)。

　　在惠期間，趙天壽院士團(tuán)隊(duì)還現(xiàn)場(chǎng)參觀了東江實(shí)驗(yàn)室展廳，了解實(shí)驗(yàn)室建設(shè)情況，并與實(shí)驗(yàn)室和相關(guān)儲(chǔ)能企業(yè)面對(duì)面交流，了解科技創(chuàng)新、技術(shù)研發(fā)情況，探討合作事項(xiàng)。

　　惠州日?qǐng)?bào)記者 邱若蓉 劉豪偉