PDF《能源革命中的电化学储能技术》

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443 能源革命中的电化学储能技术 李先锋1* 张洪章1 郑琼1 阎景旺1 郭玉国2 胡勇胜3

1 中国科学院大连化学物理研究所 大连

116023 2 中国科学院化学研究所 北京

100190 3 中国科学院物理研究所 北京

100190 摘要 储能技术在可再生能源并网及微电网、电网调峰提效、区域供能、电动汽车等应用中发挥着关键作 用,是保障能源安全,落实节能减排,推动全社会绿色低碳发展的重大战略需求,对切实推进能源革命具有 不可替代的作用.

文章重点介绍具有重要市场前景的电化学储能技术,包括液流电池、锂离子电池、铅炭电 池、钠基电池技术,并在分析电化学储能技术发展现状的基础上,阐述中国相关领域未来的发展战略. 关键词 电化学储能,科学问题,分布式电网,多能互补,规划建议 DOI 10.16418/j.issn.1000-3045.2019.04.009 *通讯作者 资助项目:中国科学院战略性先导科技专项(XDA21070000) 修改稿收到日期:2019年3月29日 低碳多能融合发展 Integrated Development of Low Carbon Multiple Energy Resources

1 电化学储能技术的重大需求 近年来,国际能源格局正在发生重大变革,能源 系统从化石能源绝对主导向低碳多能融合方向转变的 趋势已经不可逆转.为应对这一变化发展新趋势,世 界各主要经济体均密集出台相关政策,以抢占能源资 源和技术竞争的战略制高点.中国也坚定不移地启动 了能源革命的重大战略,对延续数十年的能源生产、 能源消费和能源管理体制进行变革,对能源生产和 消费技术进行创新.其中,储能技术创新是践行和落 实能源革命的关键环节,其目的在于解决风能和太阳 能等可再生能源大规模接入、多能互补耦合利用、终 端用能深度电气化、智慧能源网络建设等重大战略问 题.这些战略问题的突破,需要实现跨时间、跨地域 管理,以及调配各种形式的能源,也需要各种规模的 储能(电)技术作为支撑. 储能(电)技术可分为物理储能技术和电化学储 能技术.其中,电化学储能技术不受地理地形环境的 限制,可以对电能直接进行存储和释放,且从乡村到 城市均可使用,因而引起新兴市场和科研领域的广泛 关切.电化学储能技术在未来能源格局中的具体功能 如下:① 在发电侧,解决风能、太阳能等可再生能源 发电不连续、不可控的问题,保障其可控并网和按需 输配;

② 在输配电侧,解决电网的调峰调频、削峰填 谷、智能化供电、分布式供能问题,提高多能耦合效

444 2019 年.第34 卷.第4期率,实现节能减排;

③ 在用电侧,支撑汽车等用能终 端的电气化,进一步实现其低碳化、智能化等目标. 如图

1 所示,以储能技术为先导,在发电侧、输配电 侧和用电侧实现能源的可控调度,保障可再生能源大 规模应用,提高常规电力系统和区域能源系统效率, 驱动电动汽车等终端用电技术发展,建立 安全、经济、高效、低碳、共享 的能源体系,成为未来

20 年 我国落实 能源革命 战略的必由之路. 电化学储能技术尽管已有200 多年历史,但从来没 有一个历史时期比

21 世纪更引人注目.电化学储能技 术共有上百种,根据其技术特点,适用的场合也不尽 相同.其中,锂离子电池一经问世,就以其高能量密 度的优势席卷整个消费类电子市场,并迅速进入交通 领域,成为支撑新能源汽车发展的支柱技术.与此同 时,全钒液流电池、铅炭电池等技术经过多年的实践 积累,正以其突出的安全性能和成本优势,在大规模 固定式储能领域快速拓展应用.此外,钠离子电池、 锌基液流电池、固态锂电池等新兴电化学储能技术也 如雨后新笋般涌现,并以越来越快的速度实现从基础 研究到工程应用的跨越.目前,电化学储能技术水平 不断提高、市场模式日渐成熟、应用规模快速扩大, 以储能技术为支撑的能源革命的时代已经悄然到来!