“双碳”目标下的刚需技能 咋成了无人买单的“香饽饽”
大部分新式储能技术尚处于起步和打开阶段，技术老练度低，严重影响技术的推广运用。迫切需求全社会推进培养孵化，完善储能相关的电价方针和商场机制，加大科技演示项目本钱引导，进步社会自动出资志愿，经过方针引导鼓舞利益相关方活泼推进新式储能技术科技演示。
视觉我国供图
最近一两年，长沙理工大学教授贾传坤忙得有点“脚不着地”。作为搞大型储能研讨的专家，他接待了一波又一波来自政府、企业、出资组织的人，咱们都为了他手里的技术“硬通货”而来……
刚回国那会儿，贾传坤的研讨效果并不特别被工业运用方“待见”。但现在，他的效果成了“香饽饽”，谁都想来“咬”一口，但似乎谁都“咬”不动，或许说没实力“咬”下第一口。
为什么?大规划储能技术虽是“碳达峰碳中和”方针下的“刚需”，但仍无法躲避技术从实验室到工业化道路上的“生长的烦恼”。
新式储能技术成最受“婆婆”待见的“媳妇”
“碳达峰碳中和”方针要求下，以新动力为主体的新式电力系统，将是未来我国动力安全和动力保证的重要形状。到2030年，我国风电、太阳能发电总装机容量将达12亿千瓦以上。
但此前的实践证明，风能、光能等清洁动力产生的电能，既“随机”又“动摇”，直接并入电网易要挟现有电网安全。因而，它们产生的电成了“食之无味弃之可惜”的“废物电”，从而呈现了“弃风弃光”的现象。要让它们顺畅并网，须凭借“中间商”。
这个不可或缺的“中间商”，就是大规划储能技术。事实上，大规划储能技术不仅能助力风能、光能产生的“废物电”并网，也能处理电网调峰调频的需求。这样的大规划储能，无疑是个好“媳妇”，颇受电力系统用户侧、电网侧、新动力电源侧、火电电源侧等各类“婆婆”的待见。
电网侧“婆婆”储能体量最大，其储能首要履行电网调峰，缓解季节性“电荒”和不一起段用电负荷不平衡的任务。打开最敏捷的是新动力电源侧储能。到现在，我国有超20个省份出台新动力装备储能的地方性文件，明确提出“装备储能容量份额不低于5%—20%”。此外，在未来以新动力为主的新式电力系统中，燃煤发电仍然不能彻底“退位”，它要承当平抑大份额新动力发电并网带来的动摇的“任务”，因而火电发电侧储能也是远景宽广的“业主”。
面临这些“婆婆”们，最传统且安全可靠的储能技术有“抽水蓄能”。但抽水储能建造地域空间约束大，并不具广适性。新式储能技术现在以锂电技术为主。不过，出于降本、进步安全性等要素的考虑，钠离子电池、固态锂离子电池、液流电池等新式储能技术，逐步成为业界研讨热门。贾传坤等专家，正是液流电池技术的“探路者”之一。此外，超级电容、压缩空气、熔盐储热等新式储能技术，也都在活泼探究中。
虽然新式储能技术的研讨很热，但能快速进入工业化运用的技术并不算多。进入工业化和有望快速进入工业化的技术，也都“各有各的难处”。
锂电储能技术“安全”之困亟待“固态”突围
关于风能、光能产生的不稳定电能，开端人们想到的消纳方法是移动式电源，受体主体为新动力轿车。这一运用场景，极大促进了锂电储能技术的快速打开，锂离子电池在全球规模内的商业化、规划化运用敏捷扩展。
不过这种消纳“废物电”的方法，无法处理新动力并网和电网调频调峰储能的问题。一起，与资源宽广的风能、光能产生的电能相较，新动力轿车的消纳体量也较小。
“传统电网储能技术中最常见的抽水蓄能，受地舆和空间约束的限制大，抽水蓄能系统建成耗时多、花费大。锂离子电池用于大规划储能，则具有本钱低、建造时间短、地舆依赖性低、时效性高、兼容性好等显着长处。”中南大学资料科学与工程学院特聘副教授陈根说。正因具有这些长处，锂电池技术逐步进入大规划储能范畴。
这一运用场景，也为退役的新动力轿车动力电池资源的收回运用供给了重要途径。一般，电动轿车动力电池容量低于80%，就被视为到了运用期限。“从现在商场趋势看，作废电池量在逐年增加，将废旧锂离子电池用于大规划储能，本钱上占绝对优势。这也是退役锂离子电池的梯次运用和再生收回运用的好途径。一起，依据大规划储能的运用环境和特色，退役锂离子电池的剩下容量足以保持大规划储能需求。”陈根说。
不过，不管全新锂离子电池仍是二次运用的锂离子电池，都存在一个显着的安全隐患。上一年4月16日，北京大红门储能电站产生起火爆破。正式发布的事端调查报告显现，爆破的直接原由于“单体磷酸铁锂电池产生内短路毛病，引起电池及电池模组热失控分散”。
“锂离子电池具有储能密度高、充放电效率高、呼应速度快、工业链完好等长处，是近几年打开最快的电化学储能技术，也构成了完好的工业链，但安全问题不容忽视。一个大规划储能电站，电池数量可高达几十乃至数百万只，其间任何一个电池呈现问题，都或许引起整个电池组爆破。”南边科技大学资料科学与工程系教授卢周广对科技日报记者说。
科技日报记者与我国科学院物理研讨所研讨员李泓沟通得悉，由于液体锂离子电池存在“热失控行为”，因而现下着力打开不简单热失控的固态锂离子电池技术。“固态电池有望显着进步现有动力和储能电池的安全性以及部分电化学功能。整体来说，固态电池在国际规模内处于研制和中试阶段，我国、日本、韩国、美国、德国、英国、法国等在固态电池开发范畴都很活泼。”李泓说。
他也表明，从现在的研讨来看，不同类型的全固态锂电池都还没有到达大规划量产的阶段，全固态电池量产面临着许多应战。例如，无机固态电解质及质料没有量产构成供应链，运用技术不老练;电极和电芯没有老练的规划量产设备;电池BMS与系统集成计划不老练，电池运用计划不老练，电池规范系统没有树立，电池性价比不明晰等。
“我国液态锂离子电池工业链和技术链较为老练，现在草创企业和龙头电池企业更倾向于挑选混合固态电解质与液态电解质的电池道路，有望在今明两年规划量产。”李泓说。
一起，跟着锂离子电池资料本钱快速上涨，人们也在寻求质料储量丰厚的纳离子电池技术处理计划。
液流电池新技术须破解“首台套”难题
除锂离子电池外，还有一类储能技术虽未正式工业化“上线”，却也到了工业化“临门一脚”的阶段，那就是液流电池技术。
液流电池因安全性高、寿命长、规划大等长处，在大规划储能范畴有着杰出的运用远景。据美国动力部估计，在储能时长为4到10小时的电网规划储能方面，液流电池储能技术具有极好的比较优势。探究开发低本钱、高能量密度的长寿命液流电池新系统，成为业界热门。
我国在这一范畴的研讨，也走在国际前沿。以大连融科储能技术打开有限公司、北京普能公司为代表的单位，在钒液流电池要害资料、电堆技术及系统集成等方面获得了重要打开，推进了钒液流电池技术的快速打开。到现在，国内也完结了多个钒液流电池储能电站演示项目，如大连融科200兆瓦/800兆瓦·时钒液流电池储能调峰电站一期工程完结主体工程建造，已进入单体模块调试阶段。
长沙理工大学教授贾传坤的团队，也是我国液流电池技术范畴研讨最为全面的团队之一，其在钒液流电池范畴研讨达15年，在电极资料、隔阂资料、高能量密度低本钱宽温度电解液等范畴获得杰出的打开。
“相对锂离子电池，钒液流电池存在电池能量密度低，温度规模较窄的问题，一起本钱也偏高，不利于商业化。”贾传坤说。
经过在钒电解液中增加低本钱高能量密度固体，该团队完成了钒电解液密度两倍以上的进步，温度适用规模到达60摄氏度以上，本钱下降了50%。此外，他们在国际上初次规划了石墨烯电极小试线，成功制备了石墨烯复合电极资料，功率提到了1.5倍以上。电极中试线也正在规划中。
为进一步下降液流电池本钱，该团队还开端研讨以铁、钛及锰为资料的液流电池低本钱电解液。低本钱铁液流电池现已完成隔阂资料、电解液资料、电极资料及电堆技术的全自主规划，现在正处于产品小试和中试阶段。正因这些杰出的效果，许多来自政府、企业和出资组织的人前来与贾传坤对接与问询。但问的人多，乐意第一个“吃螃蟹”的人却很少。
“大规划储能电站建造资金量大，民营企业独自作为出资主体很难。国企和央企要建造这样的大型项目，立项也并不简单。终究咱们的技术还缺一个‘首台套’，咱们都不想首先测验树立这个‘首台套’。”贾传坤说。
该怎么破解这一难题?出台灵敏支撑或补助方针，鼓舞有大体量储能需求的公司测验新技术，是新式储能技术从实验室到工业化的要害。“大规划储能电站选用新式技术的前期阶段，期望国家能容纳亏本，给予补助类方针鼓舞。由于只要推进技术工业化运用，才干不断验证技术可行性，进一步迭代更新技术，终究快速推进全工业的商业化打开。”贾传坤说。
正由于“首台套”资金投入并非“毛毛菜”，民企考虑风控投不起，国企忧虑失利不肯投，高校科研团队则苦于无满足专项资金发动“首台套”建立。贾传坤以为，可在施行严厉追责准则的前提下，以技术指标为查核规范，在国家及省层面增设大规划储能技术研讨揭榜挂帅项目，助力处理“首台套”无法诞生的为难。
事实上，为难的不止这一技术。以西安热工研讨院有限公司为例，近年来，该公司相继打开了超级电容器耦合(代替)锂电池储能调频技术、依据跨临界二氧化碳循环的大规划电热储能技术、大容量高参数熔盐储能技术、退役机组改造“卡诺电池”等新式储能技术攻关并获得阶段性研讨效果。但相关技术在推进首台套演示运用过程中，相同面临许多困难，也有着相同的困惑和等待。
本年，西安热工研讨院有限公司立项国内首台超级电容器耦合代替锂电池储能调频演示项目。该项目演示效应显着，为储能新技术运用带来期望。但一起，严重科技演示工程项目技术危险大、出资费用高。面临技术和出资决策危险，更多新技术在推进科技演示时，落地企业仍顾虑重重。
“大部分新式储能技术尚处于起步和打开阶段，技术老练度低，严重影响技术的推广运用。迫切需求全社会推进培养孵化，完善储能相关的电价方针和商场机制，加大科技演示项目本钱引导，进步社会自动出资志愿，经过方针引导鼓舞利益相关方活泼推进新式储能技术科技演示。”西安热工研讨院有限公司科环部副主任于在松说。
他着重，加速演示有必定技术堆集但工艺道路尚不定型、经济性和商场可接受性有待查验，尚不具有大规划工业化的技术，对构建以新动力为主体的新式电力系统含义严重。
高校专业人才培养应独自设院“自立门户”
2020年前后，西安交通大学首先树立了储能科学与工程专业。随后的第二年，我国有20多所高校打开了相关专业的人才培养。必定程度上看，储能人才培养获得了高度的注重。但一起，随之又呈现了一个新问题。
据调研，校园开设大型储能人才培养专业，大都都是依据自己的优势范畴打开。换言之，这一专业依旧是“挂靠”在校园原有优势专业下的传统人才培养。
储能专业人才终究需求具有哪些技术?贾传坤告知记者，这是个多学科穿插的专业。学生需求把握化学资料、电气、风能太阳能、通信工程、计算机软件云渠道，乃至经济管理等方面的常识。“咱们主张多学科穿插，建立独自的储能研讨院进行教育和培养。”贾传坤说。
此外，他呼吁，储能人才培养不能“坐而论道”。学生有必要结合实践学习，要有满足的实践经验，要到工厂或许演示工程中学习。而这样的学习，绝不能停留在一般大三大四才有的实习期，而应贯穿学习的全周期。
