杏彩体育app下载:科技创新、协同发展——储能行业的破局之道

　　当前，绿色、低碳理念引领着全球能源的结构转型，新一轮的国际资源竞争也由此开启。能源供应端，南美三国提出的“锂佩克”一旦组建，将会极大地改变全球锂资源供应格局;行业发展中，欧盟《新电池法规》为我国新能源企业进军国际市场竖起“绿色壁垒”。因此，想要提升我国储能行业国际竞争力和话语权，应着力推动储能行业的技术创新与智能制造能力，并通过行业协同发展，打造行业平台及产业集群，从而以规模化发展实现“破局”。

　　针对储能行业发展的全新形势，2023年11月3日，由中南大学、中国有色金属学会新能源材料发展工作委员会、中国能源研究会电能技术专业委员会等单位联合主办的“第一届新能源与储能工程湘江国际论坛暨2023中国(长沙)电池产业博览会”在湖南长沙召开。会议期间，多位海内外院士、上百名专家学者围绕如何强化新能源与储能领域的国际竞争能力、推动科技自强与产业高质量协同发展等主题进行研讨交流。

　　当前，经济社会生产、生活过程中的“碳中和”离不开绿色、安全的电网，为此，我国近年来大力推进新型电力系统建设。2020年气候雄心峰会上宣布的中国国家自主贡献中显示“到2030年风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上”，可见新能源占比正在不断提升。

　　然而，在新能源中，太阳能、风能等可再生能源在发电方面存在间歇性和波动性。高比例可再生电力的稳定介入意味着大规模储能技术的应用将成为“刚需”。而储能能够通过充放电降低负荷高峰、填补负荷低谷，以“削峰填谷”实现稳定的电力供给，以此保障电网安全，提高终端用电效率。不难看出，随着新型电力系统不断建成，储能材料及大储能产业将发展为万亿级的赛道。

　　根据国家能源局截至2023年6月底的数据显示，我国已建成并投运的储能累计装机规模达17.33GW/35.80GWh，新投运装机规模达到8.63 GW /17.72 GWh。

　　此外，在储能快速发展的背后，各类挑战也不断出现在储能的全产业链中。上游锂盐价格波动巨大、绿色制造能力薄弱、产能无序扩张、价格战内卷严重、政策相对单一、盈利模式不清晰等一系列问题，制约着储能产业的高质量可持续发展。产业链中的各个环节都需要在技术、资金和商业模式等多个方面取得突破。

　　首先储能产业的上游关键资源对外依赖度较高，其中锂资源约七成依赖进口。锂盐价格波动极大地影响着锂电池供应的稳定性。中游的材料商和电芯企业的经营因此承受着巨大的压力。其次，储能材料的采、选、冶、化、回收等过程存在高污染、高耗能、高碳排的问题。此前生效的欧盟《新电池法规》中就明确要求电池制造商在生产阶段之外，还要承担电池的全生命周期生产者责任，包括回收和处理废弃电池。在新的国际规则之下，国内的储能企业如果不能及时构建出良好的产业生态，就会在国际化竞争和全球高端产业链分工中处于弱势地位。

　　针对上述情况，武汉大学副校长、碳中和感知与效能评估教育部工程研究中心主任龚威指出，欧盟《新电池法》对中国储能行业的冲击不会是偶发的个例，应该将其置于巴黎气候协议和欧盟边境碳关税的时代大趋势下看待。可以预见的是，未来产业竞争将由传统的价格、质量双重体系转变为价格、质量、碳共同组成的三元结构。国内企业有必要加强对自身产品碳足迹和碳资产的管理与布局，以此更加主动，积极地在国际气候治理中扮演重要角色。

　　针对储能产业链中的种种挑战，产业、技术、资源和机制上需要进行协同创新。中国科学院院士、油气钻探与开采专家、中国石油大学(北京)教授高德利曾表示，储能技术的突破取决于高性能储能材料、储能单元和储能系统研究，这是典型的涉及多学科、多尺度有机融合的科技问题，中国亟须全面掌握具有国际领先水平的储能关键技术和核心装备，形成较为完善的技术和标准体系并拥有国际话语权。因此需要通过示范工程引领储能项目广泛应用，构建出较为完整的产业体系，同时形成一批具有国际竞争力的市场主体。

　　此外，先进储能材料国家工程研究中心首席科学家钟发平也指出，“电化学储能产业需要在储能材料、电芯设计和制造、储能系统集成和安全管理等多个领域和方向持续开展跨学科协同创新，产学研用融会贯通，以高屋建瓴进行顶层设计和强势联合，实现破局。只有站在产业发展的全局思考，跨学科交叉创新、政产学研协同创新、产业集群联合体创新、国家科研平台引领创新，政策组合拳创新扶持，产业联合体创新基金赋能，才能高效、高质破解全产业链发展过程中的瓶颈和梗阻，推动产业高质量发展。”

　　储能技术路线目前主要分为物理储能，如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能;化学储能，诸如最主流的锂离子电池，以及钠硫电池、铅酸电池、氧化还原液流电池、氢能等;电磁储能，如超导电磁储能、超级电容储能。不同的技术路线在技术成熟度、度电成本、建设成本和碳排放水平等方面也各有所长。

　　其中，锂离子电池储能凭借着能量密度高、循环使用寿命长(循环次数可达5000次)、响应快等优势，已经成为最主要的技术路线，在全国新型储能装机中占比高达94.5%。目前国内大中型化学储能电站主要使用的就是磷酸铁锂电池。与此同时，锂离子电池存在价格较高、本征安全不足等问题。目前，三元锂电池、钠硫电池已经不允许被运用在中大型电化学储能电站之中。对此，中国科学院电工研究所研究员、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会副秘书长陈永翀在接受《中国科学报》采访时曾表示，锂电池仍需要在“高安全、低成本和易回收”的目标上寻求技术突破。

　　基于此，混合储能技术提供了一种新型解决方案——搭配两种和两种以上的储能路线或电池，取长补短，通过结合能量型储能器件的持久性和功率型储能的快速响应能力，以实现源网荷储大协同以及瞬时功率平衡和长时能量平衡。

　　为此，钟发平基于该技术路线带领团队开发了电池大模组智能化诊断及动态控制系统，首创了多能量混合柔性调度技术。凭借该成果开发的混合储能系统在安全可靠性和循环寿命等方面获得大幅提升，同时相关技术也已在多个项目中落地应用。在《“十四五”新型储能发展实施方案》中，复合型储能技术(即混合储能)示范应用首次被提及。2023年8月19日，国家电力投资集团于内蒙古霍林郭勒市循环经济产业园区投运了我国第一个结合了铁铬液流电池、飞轮、锂电三种形式的混合储能项目，建设装机容量3兆瓦。

　　当前，第一代电动汽车的动力电池陆续“退役”。这些锂离子电池属于危险品，不正确处理可能会导致其中的有毒化学物质危害环境，甚至引发燃料爆炸。不过，由于锂电池正极板材料中含有各种稀有金属，具有较高的提取和转售价值，因此可以通过提取和出售电极成分中积累的原材料来降低电池项目的整体成本。但目前还没有回收锂离子电池的单一工艺能够同时实现理想的低环境影响、低能源成本与高回收率。

　　全电池回收过程包括拆解废电池、通过物理、化学处理和湿法冶金、火法冶金步骤回收高纯度的有价值材料。其中的每一个步骤都存在技术、成本效益上的困难和环境风险。例如：火法冶金需要1000℃的高温，部分锂会以矿渣的形式流失，即使是后处理也很难提取;回收的锂盐由于纯度较低也无法在储能电池中重复使用;湿法冶金工艺(如酸浸)尽管成本较低，碳排放量较少，但需要使用大量的酸碱，因此会产生酸性废水和有毒气体。

　　由此可见，在储能电池市场持续增长的同时，如何降低其全生命周期内的碳足迹及其他负面环境影响成为全球新能源产业亟待解决的核心问题。在近日中国科协发布的2023重大工程技术难题(9个)中，“如何突破新能源废料清洁高值化利用”就赫然在列，这也从侧面反映出我国在绿色智能制造能力上的一项薄弱之处。

　　为此，龚威强调，国内企业应该完善对自身产品碳足迹的管理能力。首先应深化数字技术的使用，建设出可追溯、可验证、可核查的供应链碳足迹监测体系。其次应建立基于遥感测量的企业直接碳排放核查模式，提高碳排放数据的透明度和公信力;此外还应提前开展碳汇资产布局，探索利用国际碳汇交易抵扣自身碳排放的可行性。

　　同时，先进储能材料国家工程研究中心也在融合物理学、化学、冶金学、材料学等多学科的基础上进行交叉创新，基于火法冶金和高温金属膜分离技术开发出能够高效绿色地提取高值金属资源的一步法工艺技术，该技术适用于锂云母提锂和废旧电池回收。

　　以该技术为核心的创新方案不仅能够突破上游开采端的资源依赖瓶颈，还可以解决末端高污染、高排放、高能耗、高成本和资源回收率低等行业痛点，实现从自然矿山到城市矿山“一头一尾”的全产业链关键技术闭环，进而保障锂电材料的高效循环利用，有效对冲“锂佩克”带来的资源“卡脖子”难题。此外，电池回收技术的创新突破也将支撑国内储能企业在“走出去”的过程中能够沉着应对国际新规则可能造成的绿色壁垒，并以此不断开拓国际市场。

　　储能行业正处于关键转型期，我国在该领域内具有“领跑”意义的先进技术还不多，储能转化的相关机理、技术及系统的研究还不够成熟，对储能的基础性和关键共性技术研究不足，尤其在技术标准与行业法规方面缺少话语权。对此，钟发平认为，要“抢占新能源国际话语权，亟待大储能原创技术突破与绿色智能制造赋能”，一方面应不断进行技术创新研发和提升;另一方面，行业和企业需要携手走向规模化和智能化，以此在论证过程中找到最优技术路线，持续降低成本，减少碳足迹，从而支撑储能产品的迭代并提升行业整体的国际竞争力。

　　从长远角度来看，新一轮能源转型浪潮的来临，是推动我国储能行业发展的重大机遇。为此，国内储能行业应将技术创新、智能化制造作为推进行业发展的“催化剂”，并依托协同发展带来的“雁阵效应”实现破局，从而在万亿蓝海赛道中构建出具有国际竞争力的行业高地。