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      中國科學院院士趙天壽:面向碳中和目標的儲能技術展望
      2022-06-07

      5月27日,國軒高科第十一屆科技大會在合肥舉行,中國科學院院士趙天壽教授以《面向碳中和目標的儲能·技術展望》進行了演講分享。闡述了碳中和與儲能關系;探討了儲能技術現狀;并介紹其團隊研發的一種新型的儲能方法——燃料電池儲能。

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      碳中和和儲能

      趙天壽教授表示,碳中和是習主席在國際上的莊重承諾。我國二氧化碳排放力爭在2030年前達到碳達峰。解決這一問題,太陽能和風能的占比要達到60%以上,但是目前我們只有5%的占比,挑戰非常大。

      過去十幾年,光電和風電發展迅速,主要是成本大幅降低。儲能是未來能源系統中不可缺少的關鍵的一個環節,儲能能夠平移能量的波動,實現能量平滑、穩定的輸出,以提高能源,特別是電力實際利用的一個水平。

      要實現碳中和目標,對儲能技術有許多要求。對此他指出,首先是要規?;?,另外,儲能技術需要沒有地域的限制,安全、穩定、成本低、壽命長,而且特別是為了實現碳中和這樣的目標,還要有長時的儲能能力。

      目前的儲能技術現狀

      據趙天壽教授介紹,目前儲能技術包括機械儲能、電子儲能、電池儲能、燃料儲能、冷熱儲能等等。

      抽水蓄能是一種物理儲能的方式,它的技術優勢是儲能時間長、規模大、壽命長,可以應用在不同的場景。但有地域的限制,還需經過環境審批,建設的周期比較長。

      壓縮空氣也是物理儲能。和抽水蓄能具有相同的規模大、儲能時間長、壽命長等優勢,但是壓縮空氣儲能效率有待提高。

      鋰離子電池儲能能量密度高,響應快,使用便捷。主要的問題是安全性、壽命需要提高。近年來,鋰離子電池儲能的技術快速地增長,在電化學儲能中占主導的地位。

      液流電池其電解液和電池本身是分開的,也因此容易規?;?。容量可以通過電解液罐來調整,且安全,無任何向變,壽命很長。但成本還有待降低,能量密度也相對低。

      氫燃料儲能是另一種電化學儲能。氫燃料是通過電解水,利用光電和風電、可再生能的電來電解水制氫。整個過程無污染,而且沒有任何地域的限制。但成本有待降低,且儲氫、運氫具一定的風險、挑戰。

      甲醇燃料作為儲能介質也是一種方法。它是氫氣通過二氧化碳還原變成甲醇液態的燃料,液態能量密度會高,使用方便。但效率還相對比較低,供應成本、功率密度都需要進一步地發展。

      新型的儲能方法——燃料電池

      既然石油是太陽能的能量載體,有沒有其他的清潔的、可再生的、可流動的電能載體?為此趙天壽教授提出了一種液態的能量載體思路,可以儲存電能,可以充電、放電,反復循環充放電叫電燃料。

      目前,其團隊研制的電燃料有三類,包括無機電燃料、有機電燃料和納米流體電燃料。不同的電燃料有不同的性質、有不同的成本、有不同的應用。電燃料這樣一個能量載體,就可以形成一種新型的儲能系統,包括充電裝置、放電裝置,放電裝置叫做電燃料電池。

      充電裝置沒有任何地域和地理限制,隨時隨地遍布在大地上的光和風變為電燃料,高效的提供新的能源動力。充好電的電燃料,由于是液態可輸運不同的需要地方??刹⒕W也可以離網供電。整個能量轉化過程都是一種“電到電”的一種轉化過程,所以有非常高效的能量轉換系統。

      會上趙天壽教授還介紹了其團隊研發的一種電燃料充電裝置,其優勢在于電燃料儲能技術具有獨立的充電與放電裝置,充電裝置可以隨時隨地高效充電,連續高效的穩電放電。隨著這種技術進一步發展,可為大規模、長時間、不受地域限制儲能提供保障。


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