访谈|中国工程院院士陈立泉:储能市场潜力大

放大字体  缩小字体 发布日期:2018-07-13  来源:高科技与产业化  作者:黄晓艳  浏览次数:358
核心提示:在传统能源紧缺的情况下,储能电池削峰填谷的作用和价值正在各种场景中逐步显现。因为其在促进可再生能源并网应用、改善峰谷用电矛盾、推动电动汽车产业发展等方面可以发挥

 在传统能源紧缺的情况下,储能电池削峰填谷的作用和价值正在各种场景中逐步显现。因为其在促进可再生能源并网应用、改善峰谷用电矛盾、推动电动汽车产业发展等方面可以发挥重要作用。“储能”被寄予厚望,成为缓解未来的能源紧缺、开拓新的能源投资市场等不可或缺的产业要素。

访谈|中国工程院院士陈立泉:储能市场潜力大

 

储能技术:市场需求潜力大

记者:您从1976年就开始从事锂电池超离子导体材料的研究,请您谈谈国内外新能源储能技术特别是锂电研究的现状和发展趋势。

陈立泉:随着社会经济的发展,人们对电力的需求越来越高。储能技术的研究与发展一直受到各国能源、电力、交通、电讯等部门的重视,储能技术被视为电能运行过程“采—发—输—配—用—储”六大环节中的重要组成部分。到目前为止,人们已经探索和开发了多种形式的储能方式,归纳起来主要包括化学储能 (铅酸电池、液流电池、钠硫电池和锂离子电池等)、电磁储能 (超导储能)、物理储能 (抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能) 等。

可以说,除抽水储能外 , 目前国内还没有任何一种规模化储能技术是完全成熟的。相比之下,储能技术发展最快的要数电化学储能。对全钒液流电池的研究始于上世纪80年代,它是一种新型的清洁能源存储装置,适合制备兆瓦级电池组。目前国内外不少企业都在积极开发钒流电池,已开始搞应用试验。但存在能量密度低、有毒、成本方面不尽如人意的问题。铅酸电池的发展已有150多年的历史,具有价格便宜、可靠稳定、适用于大电流放电场合等优点。但存在使用寿命短和铅污染等弱点。钠硫电池至今已有40多年的历史,具备了比能量高、可制备成大容量电池来满足储能需求、充放电转换效率较高、循环寿命长等特性。不足之处是成本高、安全性不够、需要在高温下工作。目前,只有日本NGK公司能够小规模生产,从2002年率先将钠硫电池纳入商品化实施阶段。中国是继日本之后第二个进行研制大容量储能用钠硫电池国家,于2006 年底自行研制成功具有自主知识产权的650安时大容量储能用的钠硫单体电池,并于2010年上海世博会期间示范运行了100KW/800KWh的钠硫电池储能装置。锂离子电池具有能量密度高、工作温度范围宽、自放电率低、使用寿命长、无记忆效应及无公害等优点,被称为绿色电池。锂离子电池因其快速反应特性成为电网调频的备选。但我国至今没有锂离子储能电池的研究计划,研发和应用更多地锁定在电动车的动力电池上。目前只能将动力电池作储能用,因而无法提供准确的性能数据。但根据一些实验结果,可以得出很乐观的的结论。

锂电应用:政策引导是关键

记者:您曾建议我国应大力研究和开发以锂离子电池为动力的纯电动汽车,以缓解石油进口压力,保障我国的能源安全。请您说说您的理由和观点,介绍一下锂离子电池所具有的优劣势。

陈立泉:从锂电池的研发来看,我国起步并不晚。1978年我回国后,就一直从事与锂电池有关的固体离子学在能源中的应用研究工作。1980年,中科院启动“六五”锂离子导体重大项目,中科院物理所成立了我国第一个固体离子学实验室,瞄准的目标就是锂离子电池。1987 年,我国启动了“863”计划,锂二次电池专题就已经纳入国家“863”计划“七五”材料领域研究项目中,国家对锂电池的发展给予了很大的重视,国内 11 家单位参与课题。现在我国很多生产锂电池企业的主要技术就是由这11个课题组的科研成果转化而来的。

锂离子电池在众多的高能蓄电池中以特有的高比能量、高比功率、长循环寿命等优势备受瞩目,被公认为纯电动汽车发展的希望所在。我国发展锂离子电池纯电动汽车的优势主要体现在以下几个方面。首先是资源优势,生产锂离子电池所用的原材料在我国来源极为广泛,锂在我国的蕴藏量占到世界总量的1/3左右,稀土储量也非常丰富。其次是技术优势,我国对小型锂电池的研发和推广非常成功,小功率锂离子电池早已产业化,产量占世界市场的近1/3,在成本上我们有优势。小功率锂离子电池的成功产业化,给电动汽车动力电池的发展奠定了坚实的基础。再次,在市场方面,国内老百姓对汽车的要求不像西方那么苛刻,这为小型汽车的市场化发展提供了可能。发展锂离子电动汽车能替代进口石油,降低温室气体排放和储存低谷电力。

目前,国内企业生产的锂离子动力电池对包括安全性在内的综合性能有了很大的改善,成本开始下降, 这大大有利于推进纯电动汽车的产业化。我个人就电动汽车的发展提出的建议是:加强对发展锂电汽车的顶层设计,组建国家级运营公司; 集中力量、重点攻关,加大动力电池研究和开发力度;要推动锂离子电池产业健康发展,当前最重要的是要完善锂离子电池产业链,尽快使关键材料国产化。

记者:发展储能产业要有长远的眼光。作为一个新兴行业,储能技术产业化发展需要得到国家政策的优惠扶持和积极引导,请您就这方面谈谈您的见解?

陈立泉:在全球的能源行业都在大力发展智能电网、可再生能源的今天,储能技术的重要性毋庸置疑。储能技术的产业化需要政府提供政策引导和大力扶持,政府要有具体的行业支持思路,要明确—条主导的技术路线。在将锂离子电池用于储能方面,当前要把电动汽车作为分布式储能系统来对待,这就要考虑合适的商业模式。

我欣赏的是换电模式。买车人只需要买个祼车,不用买电池,这样价格便宜。把电池充电交给一个公司去管,公司为了获取利益,自然就得用低谷电,晚上把电池充好,白天就可按用户需要来提供已充好电的替换电池。而电池归运营公司来管理,国家把政策补助的差价直接补贴给运营公司。据预测,每天低谷电,大约可以给4000万~5000万辆电动汽车充电,也就是这些电能都能被存储起来。目前国内的分时电价还不普及,如果国家通过政策把电能的峰谷差价拉开,鼓励大家多用低谷电,这样就会充分发挥电动汽车的作用,让电动汽车成为巨大的储能(储电)系统。

在电网的储能方面,目前只能用产业化比较成熟的锂离子电池组成兆瓦级储能电池组。与时同时,国内要加强储能型锂离子电池或其它新型储能二次电池技术基础研究的投入,实现原始创新,让企业掌握更多的自主知识产权。现在国外很多的储能技术都很看重申请专利保护这一环节。日本作为规模储能产业的全球领跑者,在10多年前就出台了一系列支持产业发展的举措,值得我国借鉴。

示范应用:市场推广见成效

记者:请您结合工作实践,谈谈规模储能技术在中国该如何推广应用?储能企业又该如何把握市场机会?

陈立泉:电网是迄今为止人类建造的最复杂的系统工程之一。从发电、输电、配电直到用电,电网与国民经济和普通百姓的日常生活息息相关。中国要建设节能、环保、高效、可靠、稳定的现代化智能电网,与之相配套的一个很重要的核心环节就是要发展大规模电力储能技术。

迫切的市场需求,庞大的市场规模吸引着众多企业踏入储能领域。然而选择何种储能技术,仍需要经过探索、竞争,让市场来说话。我个人觉得:真正实现储能电池的大规模商业化应用还需要一个较长的过程。目前考虑的储能电池有三种,即:锂离子电池、全钒液流电池和钠硫电池。它们各有优缺点,后两种电池作为储能电池已得到国家的支持。

目前电科院已经在做储能的实验。锂离子动力电池得到国家支持,但储能型锂离子电池却一直没有得到任何支持。当前只能以动力型锂离子电池为基础,按照风电、光伏电和电网对储能电池的要求去制造储能电站。电科院也已对国内锂离子电池公司进行了广泛调研,已对几个公司的锂离子电池在储能中的应用进行了试验。从已有的结果看,锂离子电池在储能中的应用前景是很乐观的, 在不久的将来用现有技术的锂离子储能电池会待到快速发展。

随着储能技术慢慢被人们所重视,储能的应用会不断延伸,所以很难用数字描述出市场的需求有多少。未来3到5年,将是储能产业发展的机会,企业在这几年中要依据国家的战略布局去做,比如开发锂离子电池在储能上的应用,并积极推动其技术创新和改进,最终为国家提供可行的储能系统解决方案。

长路漫漫:科研成果产业化

记者:目前,国内储能技术的发展远远跟不上新能源技术发展的需要。如何解决国内储能技术普遍存在的问题,切实做到支持自主创新?科研院所在其中要怎么去做,要发挥哪些重要作用?

陈立泉:我曾经说过:好的文章不一定有好的技术,好的技术不一定有好的产品,好的产品不一定有好的市场。意思是不同的人要做不同的事情,也就是人要做自己擅长的事情。如何将科学院的研究成果转移转化?如何将一个科技产品推向市场,并将这个市场做大做好?在我看来并不是科研人员的强项。

当初我们创办公司也是没有办法的办法。原本预想的是,科研院所往前走一步,带动企业也跟着往前走一步,后来事实上这样做对科研人员是很累的。缺少政策支持的力度和资金的投入,没有很好的机制、体制,想要把研究成果很快产业化,是很难做到的。科研院所要想独自管好一个公司是很困难的,这与科研院所的基础有很大关系,科研院所都有自己的研究方向,科研人员擅长的是基础研究,以从事新材料研究为例,写一篇文章只需要几克材料就足够了,但要有实用价值, 必须生产出几公斤级甚致数吨级的材料,这就得由别人接力来做。在国内起码得有一个孵化机制,让那些有益于产业发展、有可能形成新的产业链条的科研成果,能有专门的机构、资金、人员来做产业化方面的工作。等小鸡孵出来以后,就交给企业去打理,这是最好的模式。要想把科学院研究出的这些成果转化为现实的生产力,中间可能存在让人却步的风险,企业家对市场的短视思维也会让他们缺少更长远的战略考量。这就需要有合理的政策激励机制,得有来源多样的、充足的资金投入,得有类似“天使投资” 的支持。我希望中国科学院、国家相关领导机构和企业家能够支持这样的产业化工作思路。

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