“十四五”對儲能技術(shù)的要求，希望做到高安全、長壽命、高功率、高能量效率，響應(yīng)速度快，度電成本控制在2毛以下。

——中科院物理所研究員李泓

九月二十八日，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟在青海西寧舉辦“2020我國儲能西部論壇”，會議聚焦“高比例可再生能源滲透率下電力輔助服務(wù)市場發(fā)展路徑探討”，圍繞國內(nèi)重點區(qū)域特別是青海支撐可再生能源消納的輔助服務(wù)現(xiàn)有機制，研討支撐高比例可再生能源及低碳能源轉(zhuǎn)型的輔助服務(wù)機制的發(fā)展路徑。中科院物理所研究員李泓在會上分享了十四五儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇。

中科院物理所研究員李泓

中科院物理所研究員李泓：謝謝王總的介紹。非常高興劉秘書長邀請我們參加這次論壇，現(xiàn)在儲能的發(fā)展可以說是風(fēng)起云涌，未來五年相信有重要的發(fā)展。

今天報告分三部分：

1.儲能需求與儲能技術(shù)響應(yīng)特性

2.我國規(guī)模化儲能技術(shù)最新進展

3.十四五儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展機遇

在需求方面，惠東博士總結(jié)了一下，按照儲能的時間長短，根據(jù)這樣的思路我們進一步把各類儲能技術(shù)總結(jié)了一下。

短時高頻小于30分鐘的，中短時長30-240分鐘的，超長是4小時以上。

在重要的電化學(xué)儲能方面我們聯(lián)盟有個統(tǒng)計，總體來說鋰離子電池的能量密度高一些，體積密度大一些，循環(huán)次數(shù)更長一些，能量效率更高一些，溫度使用的范圍，目前磷酸鐵鋰低一點。安全性制定了新的標準，目前鋰離子單站儲能規(guī)模達到了100MWh以上，適應(yīng)2小時之內(nèi)的儲能，再長時間會有挑戰(zhàn)。

現(xiàn)在磷酸鐵鋰的40尺標準集裝箱可以裝到1.2MWh，按照比亞迪刀片電芯無走廊雙開門，現(xiàn)在達到了6.2MWh，這是非常好的數(shù)據(jù)。假如電芯采用固態(tài)鋰離子電池、強調(diào)安全性滿足的情況下可以做到4.7MWh，按照采用固態(tài)鋰離子電池刀片電芯設(shè)計加兩側(cè)雙開門預(yù)測可以做到8.5MWh，這樣未來整個運維成本、安裝成本和占地成本會大大下降。在后續(xù)發(fā)展中，顯然在滿足安全性的前提下，技術(shù)還可以不斷的發(fā)展。

這是寧德時代供應(yīng)的一張PPT，解釋他們在發(fā)電側(cè)、輸配電和用戶側(cè)做的努力，包括各類應(yīng)用的運行頻率、響應(yīng)時間方面的統(tǒng)計。目前在寧德時代有三件標志性的示范，一個是海西100MWh示范，晉江108MWh儲能電站示范，采用了鋰補償技術(shù)的單體壽命做到了12800次，系統(tǒng)效率平均90%，這樣度電成本經(jīng)核算可以到2毛錢以下，這對未來可再生能源配合儲能是一個非常重要的技術(shù)的積累和突破。在工業(yè)用戶側(cè)跟海螺水泥配套的儲能，整體來說已經(jīng)看到鋰離子電池儲能在多方面得到了應(yīng)用。

液流電池方面，中科院大連化學(xué)物理研究所李先鋒研究員總結(jié)梳理了一下，到底液流電池能適用什么場景，目前的技術(shù)水平和達到的狀態(tài)？從指標體系來看，壽命能夠做到1萬次以上，放電時長取決于液流罐，系統(tǒng)效率略低一些，目前成本比較高，目標成本在2元/Wh的水平，加上電解液的租賃預(yù)計會下降到1元/Wh的水平。這是目前發(fā)展的情況，從應(yīng)用場景的總結(jié)看，和鋰離子電池的重疊度還是比較高的。

新發(fā)展的一種解決資源問題的鈉離子電池目前提出了自己的指標體系適用場景，和前面也有重復(fù)的地方。鈉離子電池尚未形成產(chǎn)業(yè)鏈，正在中試階段。

在儲能方向有一些能量回收的應(yīng)用，特別是調(diào)頻的地方，但是成本還是比較高的，這是由上海奧維安仲勛供應(yīng)的詳細的技術(shù)參數(shù)和未來希望達到的指標體系，目前看這個指標體系是可以做到的。

還有大規(guī)模的先進的壓縮空氣儲能，重要應(yīng)用場景包括可再生能源的接入，包括輔助服務(wù)，國外單機做到300MW，國內(nèi)目前在努力中，已經(jīng)有了一些發(fā)改委的項目獲批。

飛輪是高功率技術(shù)，重要是針對輔助調(diào)頻，風(fēng)力發(fā)電的頻率和電壓支撐等，還有一些動能回收方面的應(yīng)用，特別是在軌道交通上已經(jīng)有了一些大規(guī)模的驗證，在國內(nèi)這方面技術(shù)的儲備和發(fā)展和國外最領(lǐng)先的技術(shù)還有一定差距，正在努力追趕。

作為儲能技術(shù)要考慮的幾個因素，目前對儲能的意義都很認同，提出不斷發(fā)展新儲能技術(shù)，很多開發(fā)新儲能技術(shù)的人都理解，未來市場是巨大的，也吸引了政府和資本的投入。在這么多的儲能技術(shù)中怎么甄別，什么儲能技術(shù)能夠真正的大規(guī)模商業(yè)化是很關(guān)鍵的一點，未來是不是可能大量儲能技術(shù)同時共存，還是逐步聚焦，形成優(yōu)勢技術(shù)。有幾點和大家討論一下。

1.根據(jù)目前和未來整體的市場容量與應(yīng)用需求，儲能最重要的應(yīng)用場景在哪里？具體的指標體系和每個指標的權(quán)重是多少，根據(jù)這樣的指標體系和權(quán)重，哪一種儲能技術(shù)最適合？

2.滿足應(yīng)用需求的每一種儲能技術(shù)實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用有沒有技術(shù)瓶頸，假如有的話近期怎么突破？

3.相比其他的并行儲能技術(shù)，這個技術(shù)的核心競爭力是什么？是否所說的核心競爭力是在市場推廣時候最看重的？

4.每一種技術(shù)都在不斷的進步，哪個儲能技術(shù)會實現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用，實現(xiàn)較大市場份額？

安全性放在第一位，任何儲能電站都要確保零事故。接下來是采購成本和度電成本，因為要追求商業(yè)盈利模式，還要考慮日歷和循環(huán)壽命，能源效率和技術(shù)成熟度，任何一個技術(shù)概念再好，能夠成功的關(guān)鍵是要形成產(chǎn)業(yè)和占有較大的產(chǎn)業(yè)份額？新技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈是怎么形成，如何發(fā)展的，這些是開發(fā)新技術(shù)要注意的地方。

我國在大規(guī)模儲能技術(shù)的進展

寧德時代主持開發(fā)了百兆瓦時的儲能系統(tǒng)，采用了鋰補償?shù)募夹g(shù)，在國內(nèi)外能夠大規(guī)模應(yīng)用鋰補償技術(shù)的目前只有寧德時代。鋰補償技術(shù)前兩千周沒有能量衰減，先爬升再落下來，總的循環(huán)次數(shù)已經(jīng)達到了12800次。

雖然鋰離子電池取得了很大的進步，但大家還是有一定顧慮，不能保證百分之百的安全性，希望在安全性上進一步提高，從學(xué)術(shù)和技術(shù)發(fā)展的角度把液體電解質(zhì)替換成固態(tài)電解質(zhì)是國內(nèi)外廣泛認可的技術(shù)路徑。國家重點專項支持了儲能型固態(tài)鋰離子電池的開發(fā)。預(yù)鋰化技術(shù)也得到了了驗證，安全性能獲得顯著提升。能否進一步提高安全等級？在更高的安全測試標準下實現(xiàn)呢？比如200度的熱箱，60度50伏的過充，還有擠壓測試，這些假如都能過的話，可能在大規(guī)模儲能方面會有更好的安全標準。未來希望按照現(xiàn)在的國標和其他商業(yè)機構(gòu)提出的標準上，我們提出設(shè)立不同的安全等級，針對不同的應(yīng)用場景更好的把安全標準和性能需求關(guān)聯(lián)起來，因為獲得系統(tǒng)的本質(zhì)安全是要付出代價的，如何匹配要往前推進，希望現(xiàn)有高能量繆爹鋰離子電池儲能技術(shù)在安全性方面能夠超過鈦酸鋰技術(shù)，同時有更高的體積能量密度，這樣未來在成本上有所下降，也能夠適應(yīng)寬溫區(qū)的應(yīng)用，這對青海這方面很重要。

大連融科在全釩液流電池方面也有很大的進步。包括電流電堆密度的不斷提升，也參與了國際標準的制定，最近的規(guī)劃是實現(xiàn)200兆瓦和800兆瓦時的示范電站，這個項目投資37億，是非常重要的一個項目。

除了全釩液流電池之外，大化所也在開發(fā)不受釩價格波動影響的鋅基液流電池技術(shù)，也達到了比較高的水準。還有國電投開發(fā)的鐵鉻液流技術(shù)，它的溫度適用范圍更寬，在運維成本上更小一些。目前也在向百兆瓦時推進。

當(dāng)電動汽車、航天電子都在用鋰離子電池的時候，鋰資源遲早會形成瓶頸。雖然現(xiàn)在價格比較低，從國家層面要掌握不受資源依賴的技術(shù)。鈉離子電池和鋰離子電池工作原理相同，但不含受資源限制的材料。這方面的工作已經(jīng)開發(fā)了九年，在2019年中科海鈉展示了100千瓦時的示范電站，今年和明年要爭取再發(fā)展到兆瓦時和10兆瓦時的示范。它的一些性能，相對鐵鋰來說低溫性能更好一些，這是因為材料體系的原因，倍率性能也非常好。安全性上也做了一些全面的測試，這是一個示范。所以，我們感覺鈉離子電池也是有很好的發(fā)展前景。

在短時間儲能方面，超級電容器原來是40到70元錢每瓦時，目前鋰離子電容器做到了10千瓦/公斤的水平，可以滿足很多的應(yīng)用，這個也開始做產(chǎn)業(yè)化的推廣。在過去一直是國外處于領(lǐng)先地位，現(xiàn)在在國內(nèi)也正在往前發(fā)展，技術(shù)方面達到了世界領(lǐng)先的水平。

高功率鋰離子電池進步也很快，飛輪，超級電容器和高功率鋰離子電池這三個技術(shù)對標，會不會因為鋰離子電池的成本比較低而勝出呢？這個是公開的命題，現(xiàn)在還不好說。

在物理儲能方面我國科學(xué)院工程熱物理所在壓縮空氣儲能方面也做了十多年左右，目前有多種壓縮空氣技術(shù)，工程熱物理是提出開發(fā)不依賴于低下洞穴的儲氣罐技術(shù)，在超臨界的條件下做這件事。最近在布局更大功率的壓縮空氣項目，包括百兆瓦級項目和肥城千兆瓦級的項目，這是非常大的項目，正在往前推進。壓縮空氣儲能隨著儲能時長的新增也可以顯著降低成本，有可能整個采購成本降到每瓦時1元以下，有望替代抽水蓄能電站。

飛輪取得了一些進展，也不斷在推進爭取追趕國際水平。

市場對儲能技術(shù)的要求是清楚的，希望做到高安全、長壽命、高功率、高能量轉(zhuǎn)換效率，響應(yīng)速度快，低成本，希望度電成本控制在2毛以下，規(guī)模達到GWh,十四五科技項目安排中會考慮支撐GWH級儲能的關(guān)鍵技術(shù)。

圍繞上述目標，重點要布局技術(shù)方面的研發(fā)，包括各類本體的儲能技術(shù)，針對規(guī)模儲能下面有一些比較明確的方向，比如固態(tài)鋰離子儲能、鈉離子電池，新型液流電池，壓縮空氣儲能以及其它新型儲能技術(shù)。未來安排項目的一個考慮是針對需求，解決具體的問題，不完全是針對發(fā)展某類新技術(shù)。同時還要加強我國在發(fā)展儲能要的支撐技術(shù)方面的布局，包括GW時級別的電站的系統(tǒng)集成技術(shù)，先進的測試方法和理論計算及模擬仿真，智能傳感和控制，支撐智能制造方面的一些關(guān)鍵技術(shù)，還有全壽命周期的預(yù)測、檢測、預(yù)警和梯次利用和回收技術(shù)方面。

從產(chǎn)業(yè)發(fā)展角度，我們以固態(tài)鋰離子電池發(fā)展為例，已經(jīng)有了液態(tài)鋰離子電池的產(chǎn)業(yè)鏈，在固態(tài)方面用新材料替代原有材料，再加上現(xiàn)在推進的工業(yè)4.0的數(shù)字化方法以及先進檢測技術(shù)，就會形成一個以全壽命周期如何控制成本的核心指導(dǎo)思想和保證本質(zhì)安全下的下一代產(chǎn)業(yè)鏈，鋰離子電池的儲能在萬億級以上，怎么在這里面發(fā)展成新獨角獸公司也是很多人在思考的。

最后小結(jié)一下，我國現(xiàn)在具有最堅定的發(fā)展可再生能源，建立智能電網(wǎng)和能源互聯(lián)網(wǎng)的決心和戰(zhàn)略，發(fā)展儲能有利于優(yōu)化我國能源結(jié)構(gòu)，提高能源安全，具有戰(zhàn)略意義，得到了較好的共識。短時間看，集合現(xiàn)有的儲能技術(shù)可以滿足現(xiàn)有應(yīng)用的需求，多種技術(shù)不斷的發(fā)展，新技術(shù)不斷涌現(xiàn)；未來五年技術(shù)還在不斷的進步，瓶頸技術(shù)不斷的攻克，性能不斷的提升，成本不斷的下降，應(yīng)用策略不斷的優(yōu)化，技術(shù)迭代不可逆轉(zhuǎn)，商業(yè)模式不斷的拓展，需求和技術(shù)的匹配將最終成熟完善，儲能將成為集中式和分布式能源系統(tǒng)不可或缺的部分。

在動態(tài)發(fā)展過程中，我們認為擁有最多的核心技術(shù)競爭力，最豐富的應(yīng)用實踐的相關(guān)經(jīng)驗，在整合全生命周期和全產(chǎn)業(yè)鏈資源能力最強的公司最終將成為超級贏家。

最后感謝在這個報告中很多單位和專家供應(yīng)的一些關(guān)鍵素材。

謝謝大家！