中科院工程熱物理研究所副所長/中國能源研究會儲能專業(yè)委員會主任委員陳海生在9月17日舉行的中國能源研究會年會2017分論壇“儲能推動能源創(chuàng)新發(fā)展”上發(fā)表《先進(jìn)儲能技術(shù)發(fā)展路線》演講，并發(fā)表儲能發(fā)展路線圖研究成果。

以下為發(fā)言實(shí)錄：

主持人：非常感謝齊處的介紹和解讀，我們可以看到隨著儲能指導(dǎo)意見的即將發(fā)布，儲能的春天確確實(shí)實(shí)已經(jīng)來臨了。今天聽到齊處的講話很激動，作為在儲能行業(yè)里長期工作的人來講，這樣的消息確確實(shí)實(shí)是非常振奮人心，指導(dǎo)意見對儲能行業(yè)發(fā)展必定是一個重大的推動。

下面我代表儲能技術(shù)和政策發(fā)展路線圖研究課題組，匯報關(guān)于儲能技術(shù)發(fā)展路線的研究成果。這個課題組從2012年開始，由當(dāng)時儲能聯(lián)盟和中科院工程熱物理所一起接受了國家能源局科技裝備司的任務(wù)，開展儲能方面的技術(shù)發(fā)展路線、產(chǎn)業(yè)發(fā)展路線及政策發(fā)展路線前期的研究。

隨著推動儲能健康發(fā)展指導(dǎo)意見工作，后來又和中科院物理所、中國電科院、清華大學(xué)等不同的力量一起，做了關(guān)于中國儲能技術(shù)發(fā)展路線和政策發(fā)展路線的戰(zhàn)略研究，這方面工作也為促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)健康發(fā)展指導(dǎo)意見的出臺起到了重要的支撐作用。

下面我主要匯報“先進(jìn)儲能技術(shù)發(fā)展路線”的研究成果，時間關(guān)系我主要匯報兩個方面的內(nèi)容：除了簡單介紹一下研究背景，重點(diǎn)是分享先進(jìn)儲能技術(shù)現(xiàn)狀和技術(shù)路線圖，最后簡要匯報儲能技術(shù)發(fā)展展望。在技術(shù)現(xiàn)狀當(dāng)中，我重點(diǎn)介紹最近一兩年的進(jìn)度：

一、研究背景

儲能具有重大戰(zhàn)略意義，無論從可穿戴電子一直到人工智能到電動車、到可再生能源到工業(yè)應(yīng)用，直到能源互聯(lián)網(wǎng)和智能電網(wǎng)，儲能可以說無處不在。同時，儲能也被稱為能源革命的支撐技術(shù)，在杰里米.里夫金第三次工業(yè)革命中，儲能被稱為五大支柱中是關(guān)鍵支撐技術(shù)。第三，儲能是國家的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。在國家國民經(jīng)濟(jì)與社會發(fā)展十三五規(guī)劃中，100項(xiàng)重大項(xiàng)目的第37項(xiàng)是發(fā)展儲能與分布式能源。在國家能源委2016年11月17日會議中，李克強(qiáng)總理強(qiáng)調(diào)集中力量在可再生能源開發(fā)利用，特別新能源技術(shù)和儲能微網(wǎng)技術(shù)上取得突破，說明儲能的重要意義已經(jīng)得到國家層面的認(rèn)可。第四，儲能存在巨大的市場需求。根據(jù)國際能源署規(guī)劃，到2050年，儲能占電力裝機(jī)10%-15%，容量將達(dá)到200GW。

基于儲能的重要性，也是為了支撐儲能產(chǎn)業(yè)與技術(shù)發(fā)展指導(dǎo)意見的出臺，我們開展了相關(guān)戰(zhàn)略研究。主要是開展幾方面工作：一是對儲能技術(shù)進(jìn)行全面梳理調(diào)研，二是對技術(shù)現(xiàn)狀與趨勢的總結(jié)歸納，然后進(jìn)行報告初步編制、同行審定修改，在此基礎(chǔ)上提出技術(shù)發(fā)展路線圖的初步意見，包括國情分析、專題研討、路線繪制、同行核定，最后開展技術(shù)發(fā)展路線定稿工作。

儲能有很多技術(shù)，為了限定工作量和高效開展工作，我們進(jìn)行了儲能技術(shù)的聚焦。聚焦的標(biāo)準(zhǔn)是這樣的，一個是已經(jīng)具備規(guī)模儲能的能力或者潛力，就是已經(jīng)進(jìn)行了兆瓦級以上的示范或應(yīng)用，或者正在開展或具備建設(shè)的潛力。二是處于前沿技術(shù)，應(yīng)用前景看好。三是至少國內(nèi)有基礎(chǔ)有布局的，所以我們選定了11個技術(shù)，下面簡要介紹技術(shù)現(xiàn)狀。

二、先進(jìn)儲能技術(shù)現(xiàn)狀

1.抽水蓄能，這是應(yīng)用最廣的，傳統(tǒng)的抽水蓄能技術(shù)我們國家已經(jīng)掌握了，變速抽水處于研究階段，海水抽水和小型化處于攻關(guān)階段。

2.壓縮空氣儲能，目前現(xiàn)狀是這樣的，德國、美國已經(jīng)商業(yè)運(yùn)行，我國傳統(tǒng)壓縮空氣儲能沒有運(yùn)行的電站。新型壓縮空氣儲能不使用燃料，不使用儲氣洞穴，我們國家研究基本和國際同步，在1兆瓦-10兆瓦發(fā)展過程中，這部分主要是中科院工程物理所1.5MW和10MW項(xiàng)目和清華大學(xué)500kW項(xiàng)目的示范。

3.飛輪儲能，美國總體上處于領(lǐng)先地位，我國飛輪儲能十二五期間也有布局，包括英利集團(tuán)，浙江大學(xué)、電工所、哈爾濱工程大學(xué)等等開展百千瓦級高速飛輪儲能的研究。清華大學(xué)聯(lián)合中原石油公司完成兆瓦級的中低速飛輪儲能系統(tǒng)的研究。

4.超導(dǎo)儲能，我們國家和國際水平差距并不是很大，中科院電工所、華中科技大學(xué)等開展MJ級樣機(jī)工作。前沿技術(shù)包括高效低溫智能技術(shù)，多元混合儲能技術(shù)等等。

5.鉛酸電池，鉛酸電池有價格優(yōu)勢，仍然是電池總量一半以上，近期26兆瓦時鉛酸電池的項(xiàng)目，目前鉛碳電池發(fā)展很快等等。

6.鋰電池，隨著動力電池發(fā)展的推動，當(dāng)前發(fā)展勢頭非常迅猛。國內(nèi)的有張北14兆瓦，比亞迪20兆瓦都已經(jīng)運(yùn)行了，最近科技部立了100兆瓦時CATL做這方面工程。固態(tài)鋰電池或半鋰電池發(fā)展是目前研究的熱點(diǎn)，包括聚合物理的鋰電池，鋰硫、鋰空氣電池發(fā)展很快。

7.鈉硫電池，日本有絕對領(lǐng)先地位。我國中科院上海硅酸鹽所目前已經(jīng)完成兆瓦的示范，常溫鈉硫電池屬于前沿的技術(shù)，主要是把鈉硫電池溫度從350度盡量下降到300度，甚至到200度以下，從而提高鈉硫電池的安全性和效率。

8.液流電池，目前我們國家發(fā)展得非?？?，處于領(lǐng)先的地位，美國、日本都在布局。我們國家大連融科和中科院大連化物所制定首個我國液流電池的標(biāo)準(zhǔn)，正在開展200MW/800MWh全釩液流電池的儲能項(xiàng)目。北京普能的液流電池有10兆瓦、百兆瓦項(xiàng)目陸續(xù)實(shí)施過程中。前沿技術(shù)還有很多，鋅鎳液流電池等等。

9.超級電容器，已經(jīng)發(fā)展到10MJ級，我們國家清華大學(xué)、防化研究院、復(fù)旦大學(xué)、中國科學(xué)院金屬研究所等陸續(xù)開展的項(xiàng)目，石墨烯等等是前沿?zé)狳c(diǎn)的技術(shù)。

10.儲熱技術(shù)。包括顯熱儲熱、潛熱儲熱、熱化學(xué)儲熱。研究熱點(diǎn)上目前潛熱儲熱最熱，熱化學(xué)儲熱在前沿技術(shù)方面發(fā)展得最快。從應(yīng)用上來講顯熱儲熱應(yīng)用最多，目前潛熱有10兆瓦級儲熱項(xiàng)目開始示范應(yīng)用，太陽能光熱發(fā)電，還有供暖應(yīng)用中發(fā)展比較快。

11.氫儲能。包括制氫、儲氫、用氫三個方面，制氫堿性電解槽是發(fā)展的時間最長、技術(shù)最成熟的電解槽。高壓儲氫是比較成熟的技術(shù)，用氫目前質(zhì)子交換膜燃料電池占到全球88%，占主流。

總體上，物理儲能規(guī)模比較大壽命長，化學(xué)儲能發(fā)展快規(guī)模適中，響應(yīng)時間非常快，應(yīng)用非常全面廣泛。

分析現(xiàn)狀，我們看到儲能技術(shù)存在幾方面挑戰(zhàn)：關(guān)鍵技術(shù)存在技術(shù)瓶頸，規(guī)?；瘧?yīng)用需要解決穩(wěn)定性、可靠性、耐久性、安全性，同時系統(tǒng)集成方面存在共同的挑戰(zhàn)。

推廣應(yīng)用方面除了個別的電池技術(shù)產(chǎn)業(yè)鏈總體不太完整，缺乏針對產(chǎn)業(yè)一攬子解決方案，第二是應(yīng)用示范相對較少，沒有一種技術(shù)占明顯優(yōu)勢。第三大規(guī)模推廣難度比較大，產(chǎn)品定型周期比較長，需要我們共同努力。

我國儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀，全球技術(shù)正在激烈競技，對儲能技術(shù)創(chuàng)新要求不斷提高，迫切需要對相關(guān)技術(shù)發(fā)展路線進(jìn)行研究，對儲能發(fā)展進(jìn)行指導(dǎo)，在這個基礎(chǔ)上我們開展了儲能發(fā)展路線圖研究。

三、儲能發(fā)展路線圖研究成果

第一抽水蓄能，面向2030，重點(diǎn)包括變速抽水蓄能機(jī)組，實(shí)現(xiàn)高效高參數(shù)蓄能技術(shù)國產(chǎn)化。

第二壓縮空氣儲能，要實(shí)現(xiàn)從1兆瓦到百兆瓦工程示范產(chǎn)業(yè)化，突破大規(guī)模壓縮空氣儲能的關(guān)鍵技術(shù)，重點(diǎn)兩個方面，一個是大型化、一個是新技術(shù)提高系統(tǒng)效率。

第三飛輪儲能，突破磁懸浮軸承高速飛輪轉(zhuǎn)系材料等MW級陣列式系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)，完成MW級陣列式飛輪儲能系統(tǒng)應(yīng)用化。

第四超導(dǎo)儲能，重點(diǎn)掌握新型超導(dǎo)材料和帶材技術(shù)，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)突破和應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)從1.0到10MJ超導(dǎo)產(chǎn)品及應(yīng)用示范工作。

第五鉛酸電池，重點(diǎn)解決三個問題，一是提高壽命，二是提高能量密度等等。第二是提高免維護(hù)性和環(huán)保性能，實(shí)現(xiàn)兆瓦時幾十兆瓦時的商業(yè)示范。

第六鋰離子電池，重點(diǎn)發(fā)展正負(fù)電池材料和安全電解液技術(shù)，進(jìn)一步提高壽命，實(shí)現(xiàn)10兆瓦和100兆瓦的示范和應(yīng)用。

第七鈉硫電池，陶瓷和電磁管理技術(shù)要求很高，進(jìn)一步大幅提高可靠性和安全性，實(shí)現(xiàn)百千瓦一直到數(shù)兆瓦商業(yè)應(yīng)用系列化。

第八液流電池，目前已經(jīng)實(shí)現(xiàn)10兆瓦級的突破，進(jìn)一步提高它的性能，實(shí)現(xiàn)百兆瓦級示范和應(yīng)用。

第九超級電容，未來要掌握超級大規(guī)模電力電子，以及高能量密度超級電容器電極材料技術(shù)。

第十儲熱技術(shù)，主要有幾方面，在高溫儲熱制備工藝，示范驗(yàn)證從10-100MWh級面向分布式功能的儲熱系統(tǒng)，探索新方法，實(shí)現(xiàn)關(guān)鍵技術(shù)領(lǐng)域方面的突破。在熱化學(xué)儲熱技術(shù)方面，希望我們盡快趕超國際先進(jìn)水平，逐步推廣示范應(yīng)用。

最后，是氫能技術(shù)，主要實(shí)現(xiàn)氫能的制備集成和加氫站示范運(yùn)行，特別是氫化物儲氫等方面，針對制約燃料電池規(guī)?；瘧?yīng)用的性能壽命和成本的問題，建立完備的設(shè)計、工藝檢測，掌握關(guān)鍵技術(shù)，形成完備氫的產(chǎn)業(yè)鏈，實(shí)現(xiàn)氫儲能系統(tǒng)大規(guī)模應(yīng)用。

四、儲能技術(shù)展望

按照我們國家能源局總體規(guī)劃，特別在能源革命行動計劃中，重點(diǎn)規(guī)劃了三個一批。

第一，重點(diǎn)攻關(guān)一批具有自主知識產(chǎn)權(quán)的儲能技術(shù)。第二，試驗(yàn)示范一批具有產(chǎn)業(yè)化潛力技術(shù)。第三，集中攻關(guān)關(guān)鍵核心技術(shù)等。

到2030年總體實(shí)現(xiàn)儲能技術(shù)的跨越式發(fā)展，規(guī)模從目前大部分百千瓦到兆瓦量級，實(shí)現(xiàn)向10兆瓦到100兆瓦的跨越，壽命從2000次左右到5000-10000次跨越，成本從15000元/kW左右向8000元/kW以下跨越，即從3000元/kWh左右到1500元/kWh以下跨越。實(shí)現(xiàn)沒有任何補(bǔ)貼政策的情況下，能夠自身健康發(fā)展，同時為支撐我國能源革命的發(fā)展做出貢獻(xiàn)。

最后感謝國家能源局的支持，感謝儲能技術(shù)和政策發(fā)展路線圖研究課題組所有成員！謝謝大家！