面向碳中和目标的储能技术展望

在国轩高科第十一届科技大会上，中国科学院院士赵天寿以《面向碳中和目标的储能技术展望》进行了演讲分享。阐述了碳中和与储能关系；探讨了储能技术现状；并介绍其团队研发的一种新型的储能方法——燃料电池储能。

碳中和和储能赵天寿院士表示，碳中和是习主席在国际上的庄重承诺。我国二氧化碳排放力争在2030年前达到碳达峰。解决这一问题，太阳能和风能的占比要达到60%以上，但是目前我们只有5%的占比，挑战非常大。

过去十几年，光电和风电发展迅速，主要是成本大幅降低。储能是未来能源系统中不可缺少的关键的一个环节，储能能够平移能量的波动，实现能量平滑、稳定的输出，以提高能源，特别是电力实际利用的一个水平。

要实现碳中和目标，对储能技术有许多要求。对此赵天寿院士指出，首先是要规模化，另外，储能技术需要没有地域的限制，安全、稳定、成本低、寿命长，而且特别是为了实现碳中和这样的目标，还要有长时的储能能力。

目前的储能技术现状据赵天寿院士介绍，目前储能技术包括机械储能、电子储能、电池储能、燃料储能、冷热储能等等。

抽水蓄能是一种物理储能的方式，它的技术优势是储能时间长、规模大、寿命长，可以应用在不同的场景。但有地域的限制，还需经过环境审批，建设的周期比较长。

压缩空气也是物理储能。和抽水蓄能具有相同的规模大、储能时间长、寿命长等优势，但是压缩空气储能效率有待提高。

锂离子电池储能能量密度高，响应快，使用便捷。主要的问题是安全性、寿命需要提高。近年来，锂离子电池储能的技术快速地增长，在电化学储能中占主导的地位。

液流电池其电解液和电池本身是分开的，也因此容易规模化。容量可以通过电解液罐来调整，且安全，无任何向变，寿命很长。但成本还有待降低，能量密度也相对低。

氢燃料储能是另一种电化学储能。氢燃料是通过电解水，利用光电和风电、可再生能的电来电解水制氢。整个过程无污染，而且没有任何地域的限制。但成本有待降低，且储氢、运氢具一定的风险、挑战。

甲醇燃料作为储能介质也是一种方法。它是氢气通过二氧化碳还原变成甲醇液态的燃料，液态能量密度会高，使用方便。但效率还相对比较低，供应成本、功率密度都需要进一步地发展。

新型的储能方法——燃料电池既然石油是太阳能的能量载体，有没有其他的清洁的、可再生的、可流动的电能载体？为此赵天寿院士提出了一种液态的能量载体思路，可以储存电能，可以充电、放电，反复循环充放电叫电燃料。

目前，其团队研制的电燃料有三类，包括无机电燃料、有机电燃料和纳米流体电燃料。不同的电燃料有不同的性质、有不同的成本、有不同的应用。电燃料这样一个能量载体，就可以形成一种新型的储能系统，包括充电装置、放电装置，放电装置叫做电燃料电池。

充电装置没有任何地域和地理限制，随时随地遍布在大地上的光和风变为电燃料，高效的提供新的能源动力。充好电的电燃料，由于是液态可输运不同的需要地方。可并网也可以离网供电。整个能量转化过程都是一种“电到电”的一种转化过程，所以有非常高效的能量转换系统。

会上赵天寿院士还介绍了其团队研发的一种电燃料充电装置，其优势在于电燃料储能技术具有独立的充电与放电装置，充电装置可以随时随地高效充电，连续高效的稳电放电。随着这种技术进一步发展，可为大规模、长时间、不受地域限制储能提供保障。