赵天寿院士建议惠州加强长时储能技术研发 抢占产业新高地

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中国科学院院士赵天寿做客惠州西湖科学讲坛

加强长时储能技术研发 抢占产业新高地

(资料图)

●人物名片

赵天寿，中国科学院院士、能源科学与工程热物理专家。现任南方科技大学碳中和能源研究院院长、讲席教授，美国机械工程师学会（ASME）会员、英国皇家化学学会（RSC）会员、中国化学会会士。曾任香港科技大学能源研究院创院院长、工程及环境学冠名讲席教授。曾获香港裘槎基金资深研究成就奖、何梁何利基金科学与技术进步奖、国家自然科学二等奖、香港科大工程学杰出研究成就奖。入选科睿唯安（Clarivate）/汤森路透（Thomson Reuters）全球高被引科学家和最有影响力科学思想名录。任国际期刊传热传质杂志主编、能源与环境科学顾问编委。赵天寿教授持续研究新能源储能理论、技术及应用30余年，以热物理与电化学学科交叉为主线，建立了流体电池热质传递-电化学反应耦合理论，提出了液态电能载体储能新方法，取得了系统的创新成果。

在“双碳”战略实施大背景下，大力发展风电、太阳能发电，构建以新能源为主体的新型电力系统成为一条必经之路，新型储能产业规模不断扩大。然而其供能间歇、不稳定等问题也随之凸显，新型储能技术的发展和应用成为了破解瓶颈的关键。

8月24日上午，惠州西湖科学讲坛（第二十一讲）在丰湖书院澄观楼举行。中国科学院院士、南方科技大学碳中和能源研究院院长赵天寿以“面向碳中和的储能技术”为主题作专题报告，结合研究实践，探讨、讲解了实现碳中和目标对储能技术的要求，分析不同种类新型储能技术发展现状与面临挑战，阐述储能领域技术发展方向与产业机会。他认为，目前长时储能技术是重要发展方向。惠州在发展新型储能产业方面具有优势，要结合本地实际加强长时储能技术研发力度，抢占产业制高点。

赵天寿。惠州日报记者杨建业 摄

新型储能产业有着巨大发展前景

为应对气候变化挑战，2020年我国明确了碳减排目标：中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。

“实现碳中和目标的根本在于能源转型、规模化利用太阳能风能。”在报告中，赵天寿开门见山地说，数据显示，目前我国太阳能和风电在电力系统的占比只有14%。要实现碳中和目标，太阳能和风电的电力占比要达到70%。虽然现在光伏和风机技术发展迅速，成本快速下降，但风和光的分散性、间歇性等短板，成为其规模化利用的主要障碍。

为解决能源浪费问题，储能技术的开发已成为目前新能源技术领域的重中之重。国家发展改革委、国家能源局印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》提到，新型储能是构建新型电力系统的重要技术和基础装备，是实现碳达峰碳中和目标的重要支撑，也是催生国内能源新业态、抢占国际战略新高地的重要领域。

“储能是新能源为主体的新型电力系统的必备单元，在新型电力系统各个环节均发挥重要作用。”赵天寿说，储能是利用专门装置与系统将能量储存，并在需要时将能量释放，实现能量在时间、空间上的转移，按需输出。储能在发电侧、电网侧、用户侧均起到重要作用。

先进储能技术是支撑光电、风电大规模应用的必备技术，是未来能源系统不可缺少的关键环节。新型储能产业有着巨大的发展前景。赵天寿表示，实现碳中和对储能技术需求巨大，风光装机约50亿千瓦，如果按20%～50%配备储能，储能装机将达到10亿～25亿千瓦，超过现在煤电装机总量，行业年产值将超过万亿元。

长时储能技术仍有较大缺口

新型电力系统要满足储能装置规模化、安全性高、成本低、寿命长、效率高等要求，更需要不同时长的储能技术支撑。在报告中，赵天寿分别介绍了超导磁、超级电容器、飞轮储能、锂离子电池、抽水蓄能、压缩空气、液流电池、氢燃料等储能技术，分析了各类储能技术的优劣。其中，超导磁、超级电容器、飞轮储能、锂离子电池主要用于中短时储能，抽水蓄能、压缩空气、液流电池、氢燃料储能时长相对灵活，可以用于短时储能，但更适合用于长时储能，所以被认为属于长时储能技术。

例如锂离子电池储能，受益于电动汽车发展，其技术发展迅速，已在电化学储能领域占据主导地位。“能量密度高、响应快、不受地域限制，适合中短时储能，但安全风险和锂资源限制需要行业重视。”赵天寿指出，应用在储能中，锂电有着不可忽视的局限性，除安全性有待提高外，由于锂资源受限，未来在较大规模的储能场景应用上也面临挑战。

在长时储能技术中，赵天寿重点介绍了液流电池、电燃料储能的研发与应用。

作为安全性高、扩展简单、使用寿命长的储能技术，液流电池受到了广泛关注。其不同于传统的锂电池，它的电能储存在电池外面的电解液罐中，最大的特点就是功率和能量在结构上解耦。由于能量和功率彼此独立，电池本身内部并没有电解液，具有本征安全的特点。液流电池的缺点是成本较高，难以形成规模化应用。

电燃料储能则是赵天寿团队目前正在研究并提出的一个新概念，其是一种以可循环充放电液体为介质的储能系统，可将充电与放电设备分离，实现高效率连续充电和放电，打破了充放电共用装置带来的设计矛盾，可提高电解液利用率、能量密度和功率密度，从而降低成本。

“现有储能技术各有优势与局限，尚无法满足构建新型电力系统的需求，仍需加强研发投入。”赵天寿介绍，当前我国对于短时储能的技术开发应用相对成熟，而在长时储能技术方面仍有较大缺口，目前科学界和产业界正致力于长时储能技术的优化和改进。

惠州发展新型储能产业具有优势

惠州是国内新能源电池的重要产业基地，也是国内产业链完善、品类齐全的聚集地，在电池制造设备、电池材料、电池制造、电池检测、电池回收利用、变流器、电源管理、储能系统集成等各环节均有布局，基本形成产业闭环。

当前，惠州正聚焦建设新型储能产业高地，并取得显著成效：2022年，惠州新能源电池产业产值866.7亿元，同比增长22.19%。今年上半年，惠州新型储能产业集群产值达590亿元，预计全年产值将超1200亿元。毋庸置疑，新型储能已经成为惠州经济高质量发展的新引擎。

产业迅速发展得益于人才的不断充实，大家也渴望接收更多的相关资讯。报告会现场座无虚席，不少人专程赶来听课。整个论坛精彩纷呈，引起现场听众热烈反响。

锂离子电池储能优势和挑战是什么？如何保障安全运行？对企业在储能产业的投资方向有什么建议……在互动环节，大家纷纷提问，赵天寿则结合问题进行回复，为惠州及相关企业新型储能产业高质量发展提供新方向、新思路。

赵天寿认为，新型电力系统需要大规模、高安全、不同时长的储能技术，长时、本征安全储能技术是目前最需要的。惠州在发展新型储能产业方面具有优势，要重视长时、本征安全储能技术的发展，结合本地实际加大研发力度，抢占产业制高点。

在惠期间，赵天寿院士团队还现场参观了东江实验室展厅，了解实验室建设情况，并与实验室和相关储能企业面对面交流，了解科技创新、技术研发情况，探讨合作事项。

惠州日报记者