2015年6月3日,由國家能源局指導(dǎo),中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟(CNESA)與杜塞爾多夫展覽(上海)有限公司共同主辦的“儲(chǔ)能國際峰會(huì)2015”在北京召開。在儲(chǔ)能技術(shù)分論壇上,清華大學(xué)王保國教授發(fā)表題為《堅(jiān)持四項(xiàng)基本準(zhǔn)則 發(fā)展液流電池儲(chǔ)能技術(shù)》的演講,以下為演講內(nèi)容。
清華大學(xué)教授 王保國:
堅(jiān)持“四項(xiàng)基本準(zhǔn)則”和我國整體能源結(jié)構(gòu)調(diào)整、節(jié)能減排的國策相關(guān)。目前,我國在大力發(fā)展純電動(dòng)汽車,發(fā)展可再生能源,儲(chǔ)能的戰(zhàn)略意義在于一手拉動(dòng)電動(dòng)汽車,一手拉動(dòng)能源發(fā)展。在2014-2025國家能源戰(zhàn)略中,明確提到了儲(chǔ)能?,F(xiàn)在儲(chǔ)能技術(shù)層出不窮,將來經(jīng)過激烈的市場競爭,必然會(huì)淘汰掉其中一部分,因此也希望在座的研究人員、投資方和企業(yè)能夠理性思考,不要走錯(cuò)路。
在儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展方面,我們從專業(yè)層面上提出四項(xiàng)基本準(zhǔn)則。
第一是安全性,要優(yōu)先選擇具有安全特征的技術(shù),比如水溶液就不容易著火、爆炸。在這里我們并不是說鈉硫電池不好,但鈉硫電池需要的條件比較苛刻。另外,也要避免使用可燃性氣體。第二,要堅(jiān)持資源可持續(xù)原則。我們需要考慮電池消耗的資源是不是可以再利用?如果不能再利用,將來的價(jià)格將會(huì)無法控制。第三是環(huán)境友好?,F(xiàn)在環(huán)境法規(guī)越來越嚴(yán)格,我們在使用過程中不能只看一個(gè)產(chǎn)品,還要從原材料生產(chǎn)、制造、使用等整個(gè)生命周期來考量,是否符合環(huán)境要求。第四個(gè)原則是社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益原則。企業(yè)的目的是要賺錢,因此儲(chǔ)能技術(shù)一定要能夠創(chuàng)造價(jià)值。如果一種新研發(fā)的技術(shù)不能產(chǎn)生新的社會(huì)價(jià)值,就無法給社會(huì)創(chuàng)造新的財(cái)富。
綜合以上四項(xiàng)基本準(zhǔn)則,目前真正能達(dá)到要求的儲(chǔ)能技術(shù)還很少。我們經(jīng)過多次比較,結(jié)合技術(shù)效益、規(guī)?;l(fā)展和成本效益等方面,最終用的最多的還是鉛蓄電池。
我們現(xiàn)在做了一些集中發(fā)電項(xiàng)目、規(guī)模電網(wǎng)體系、分布式發(fā)電等,要實(shí)現(xiàn)特定功能的時(shí)候,要符合科學(xué)原理來進(jìn)行設(shè)備匹配,以便在技術(shù)和經(jīng)濟(jì)兩方面都達(dá)到要求?,F(xiàn)在,儲(chǔ)能行業(yè)在國家創(chuàng)新領(lǐng)域講,主要是研究大規(guī)模儲(chǔ)能,比如壓縮空氣和抽水蓄能都屬于大規(guī)模儲(chǔ)能。
在四項(xiàng)基本準(zhǔn)則指導(dǎo)思想下,清華大學(xué)從10年前開始研究液流電池,到現(xiàn)在為止已經(jīng)發(fā)展了20多個(gè)體系。這些體系中的技術(shù)問題,都是技術(shù)人員扎扎實(shí)實(shí)的研究出來的,包括電解液、隔膜、電極反應(yīng)、放電技術(shù)等。
我們在原材料和技術(shù)方面不斷突破,目前液流電池已經(jīng)可以做到規(guī)模大、壽命長、成本低,而且安全可靠。釩電池在壽命和安全性上有著獨(dú)特優(yōu)勢,但是能量密度略有點(diǎn)低,在新能源車上用作電源不適合。
“十二五”期間,我們課題組在電解液、電堆裝備制造及運(yùn)行監(jiān)測方面取得了很大進(jìn)步。目前,我們已經(jīng)開發(fā)出了兩種不同規(guī)格的5千瓦電堆,由清華大學(xué)提供技術(shù),成都的一家公司實(shí)施操作,電堆的能源效率已經(jīng)超過了17%。
我們從2004-2005年左右開始研究這種技術(shù),而且完全是基于中國制造和中國工業(yè)基礎(chǔ)上進(jìn)行相關(guān)研發(fā)。我們希望在性能上可以與國外進(jìn)行比拼,但性價(jià)比上要領(lǐng)先國際水平。
在工業(yè)規(guī)模制備膜方面,我們經(jīng)過長期運(yùn)行考驗(yàn),發(fā)現(xiàn)其能量效率基本上保持在80%,電流密度大約在80-110的區(qū)間內(nèi);另外,電解液我們使用了從釩萃取的工藝流程,可以形成每年110兆瓦時(shí)的儲(chǔ)能電解產(chǎn)能;我們現(xiàn)在開發(fā)的15千瓦電堆,能量效率可以達(dá)到70%,而且通過改進(jìn)結(jié)構(gòu)、提升材料性能,這一數(shù)據(jù)還可以提升。
現(xiàn)在,我國在釩電池方面的投資還不到一個(gè)億,而且參與的團(tuán)隊(duì)也寥寥無幾,這也為釩電池的后續(xù)發(fā)展留下很多空間。我們希望通過研究可以形成獨(dú)立自主的知識(shí)產(chǎn)權(quán),在關(guān)鍵材料和電堆技術(shù)、材料裝備和生產(chǎn)技術(shù)方面形成系列專題研究。
我們研發(fā)的一種隔膜拿到了2014年的中國專利優(yōu)秀獎(jiǎng)。這項(xiàng)技術(shù)從2009年提出,已經(jīng)拿到了日內(nèi)瓦國際發(fā)明博覽會(huì)的特別金獎(jiǎng),獲得了國際同行的認(rèn)可。
我們課題組希望用四項(xiàng)基本準(zhǔn)則來對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行考驗(yàn)評(píng)價(jià),看哪些技術(shù)適合未來發(fā)展前景,減少社會(huì)投資和研究方面的浪費(fèi),讓儲(chǔ)能技術(shù)在進(jìn)一步發(fā)展的同時(shí),取得一定的社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益。
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