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近日，央視《中國經(jīng)濟(jì)大講堂》播出了中國科學(xué)院院士歐陽明高教授演講·的《減碳在行動(dòng)：儲(chǔ)存“風(fēng)光”，路在何方？》。歐陽明高院士從儲(chǔ)能對(duì)新能源革命的意義、原材料資源情況、成本、新技術(shù)、新模式等方面詳細(xì)解讀了儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)，他還指出：儲(chǔ)能是新能源革命的瓶頸。


鋰離電子電池的發(fā)明，使電動(dòng)汽車發(fā)生了突飛猛進(jìn)的變化，帶動(dòng)了可再生能源的大發(fā)展，但當(dāng)前新能源還當(dāng)不了“三好生”。

所謂“三好生”，就是既要供應(yīng)安全，又要價(jià)格便宜，還要綠色環(huán)保，這就是經(jīng)濟(jì)學(xué)上的“不可能三角”，經(jīng)濟(jì)可行、綠色低碳、安全可靠，很難同時(shí)滿足。比如煤炭，安全可靠且經(jīng)濟(jì)可行， 但是它綠色低碳不太好；新能源則恰恰相反 ，綠色低碳 ，但是其他兩個(gè)又不完全滿足，這是目前我們遇到的一個(gè)困境。
以風(fēng)電和光伏為主體的新型電力系統(tǒng)，通常說風(fēng)電、光伏價(jià)格已經(jīng)比煤電價(jià)格低， 這是指發(fā)電價(jià)格，實(shí)際上我們真正要用的時(shí)候，還會(huì)遇到一系列的問題。

比如說風(fēng)電、光伏，它是靠天吃飯，一會(huì)兒多，一會(huì)兒少，不可能24小時(shí)發(fā)，每天供需不平衡，整年也是不平衡的，區(qū)域是不平衡的。電網(wǎng)有一個(gè)原理：就是時(shí)時(shí)要平衡，它才能穩(wěn)定。所謂穩(wěn)定性問題，比如說負(fù)荷變大，發(fā)電的電功率不夠，一般交流電的頻率是50Hz，如果出現(xiàn)這個(gè)問題，交流電頻率會(huì)下降。我們?cè)诎l(fā)電側(cè)，比方說燃?xì)廨啓C(jī)、蒸汽輪機(jī)，鍋爐的運(yùn)行可能就不正常了；比方說變電站，它的變壓器就有可能也運(yùn)行不正常了，它會(huì)發(fā)熱等。

這樣一來，我們電網(wǎng)就會(huì)要斷電了，會(huì)引起電網(wǎng)的波動(dòng)，頻率的波動(dòng)帶來電網(wǎng)穩(wěn)定性的喪失，這會(huì)導(dǎo)致停電的事故。美國的得州大停電同樣也是因?yàn)轭l率下降過于厲害，湖南省在2020年冬季也遇到這個(gè)問題。那個(gè)時(shí)候，正好冬天比較冷，電力負(fù)荷達(dá)到歷史新高，受到汛期光照極寒天氣的影響，風(fēng)電、光伏發(fā)出來的電達(dá)不到預(yù)期。它的出力變小，而火電機(jī)組又裝機(jī)不足，所以導(dǎo)致無法滿負(fù)荷運(yùn)作。好在我們中國各省區(qū)有國家電網(wǎng)系統(tǒng)，全國協(xié)同一致，及時(shí)抑制這個(gè)問題，沒導(dǎo)致大停電。

電網(wǎng)的穩(wěn)定性，須附加調(diào)頻、調(diào)壓、調(diào)峰等，這需要付出成本；還有電網(wǎng)由于波峰波谷特別大，我們按波峰最大功率來設(shè)計(jì)電網(wǎng)的話，成本也要增加；因?yàn)椴黄胶?，我們就要給配套一些東西來補(bǔ)償它；所以這三部分成本，我們就叫上消納成本。

風(fēng)電、光伏發(fā)電的成本平價(jià)上網(wǎng)，但并不等于平價(jià)利用，因?yàn)橄{成本會(huì)導(dǎo)致電價(jià)上升，如果加上這個(gè)成本，那么可再生能源比煤發(fā)電還是要高的。

德國是可再生能源發(fā)電比例率先超過50%的國家，按道理風(fēng)電、光伏發(fā)電應(yīng)該比較便宜。但德國原有的火電廠、煤電廠、燃?xì)廨啓C(jī)組都并沒有拆除。因?yàn)檫@些機(jī)組作為靈活性調(diào)節(jié)正好是來做補(bǔ)償風(fēng)電、光伏的波動(dòng)和隨機(jī)性，以及用來調(diào)頻調(diào)峰，這些成本加上來之后，實(shí)際上總電價(jià)是上升了。


新能源革命的主要的瓶頸是什么呢？中國新能源的主要瓶頸不是風(fēng)電、光伏，風(fēng)電光伏技術(shù)很成熟，光伏效率在不斷提高，成本在不斷降低。光伏的原材料是硅，硅不存在資源的問題。新能源革命的瓶頸是儲(chǔ)能， 我這里說的儲(chǔ)能是廣義的儲(chǔ)能。針對(duì)可再生能源的隨機(jī)性和波動(dòng)性，將富余的可再生能源存儲(chǔ)起來。當(dāng)可再生能源不足的時(shí)候，把這種能量通過時(shí)空變換，再把它補(bǔ)回去，這就叫儲(chǔ)能技術(shù)。

我國光伏的產(chǎn)能極大，想增加產(chǎn)能也非常簡(jiǎn)單，但大規(guī)模推廣必須要配儲(chǔ)能。全世界認(rèn)同的新能源革命有五大支柱：第一，可再生能源轉(zhuǎn)型，尤其是光伏風(fēng)電；第二，集中式轉(zhuǎn)向分布式，讓每一棟建筑都變成發(fā)電廠、微型發(fā)電廠；第三，用氫氣電池來儲(chǔ)存間歇性能源；第四，發(fā)展能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)；第五，電動(dòng)汽車作為用能、儲(chǔ)能回饋能源的終端。

我們可以儲(chǔ)能為抓手推動(dòng)能源轉(zhuǎn)型和新型電力系統(tǒng)發(fā)展。這是我們面向碳中和，中國新能源革命的一個(gè)重要的技術(shù)路徑。


隨著電動(dòng)汽車的普及，電池產(chǎn)業(yè)規(guī)模越來越大。預(yù)計(jì)2025年，中國的電池產(chǎn)能會(huì)達(dá)到年產(chǎn)30億千瓦時(shí)，而儲(chǔ)能所需不到3億千瓦時(shí)，儲(chǔ)能所需要的電池大概是電動(dòng)汽車的1/10。

從整個(gè)需求來看，到2025年電動(dòng)車所需電池量是10億千瓦時(shí)。我國總產(chǎn)能規(guī)模目前占全球70%，是全球最大規(guī)模的，且我們的質(zhì)量也是位居前列的。

隨著規(guī)模的上升，車用動(dòng)力電池的成本也將不斷下降，壽命也會(huì)不斷提升。比如說現(xiàn)在儲(chǔ)能電池循環(huán)壽命大概是5000-8000次，五年之后，我相信循環(huán)壽命超過1萬次是非常容易的，未來循環(huán)壽命到15000次也是完全有可能做得到。所以隨著壽命的上升，單次儲(chǔ)能成本當(dāng)然也會(huì)下降 。
最近碳酸鋰價(jià)格猛漲，漲了十倍， 從過去的4萬多漲到了40多萬。這實(shí)際上是由于近期產(chǎn)能大規(guī)模上升，導(dǎo)致的近期波動(dòng)，并不代表長(zhǎng)期的趨勢(shì)。

從資源角度來看，我們資源是足夠的，而且我們新發(fā)現(xiàn)的資源還在不斷提升。2020年對(duì)比2015年，我們可采資源的探明儲(chǔ)量提升了4倍，還會(huì)繼續(xù)提升。

按目前的資源，我們可以做多少電池呢？可以做2270億千瓦時(shí)的電池，如果做電動(dòng)車，一輛車100度電，可以做22億輛，這是足夠的?？傮w來看，資源是有保障的。當(dāng)然供應(yīng)的安全、偶爾的波動(dòng)也是我們需要關(guān)注的問題，這是國家將來的材料安全必須采取措施的地方。


一是針對(duì)在使用過程中的各種誘因，比如過充，電池中間有一些顆粒，會(huì)造成內(nèi)短路，熱管理系統(tǒng)不好，過熱了，比方說夏天一般燒車的事故會(huì)增加。對(duì)于這樣一些問題，我們要通過主動(dòng)監(jiān)控預(yù)警的方式來發(fā)現(xiàn)它，這就叫主動(dòng)安全技術(shù)。

二是本質(zhì)安全也就是電池本身的安全性要好，要從電池的正負(fù)極材料的選擇、電解液的選擇、隔膜的選擇以及整個(gè)設(shè)計(jì)制造過程來保證它。

三是一旦本質(zhì)安全出了點(diǎn)問題，由于各種誘因沒扛住，就像人一樣感染了，那怎么辦呢？最好不要讓它傳染，電池系統(tǒng)是由很多個(gè)電池組成的，最好不能讓它蔓延，阻斷蔓延是最后一招，保證就算有誘因、就算是有一個(gè)電池發(fā)生問題，但整個(gè)系統(tǒng)沒問題，這要靠隔熱散熱、消防來解決。這就是被動(dòng)安全技術(shù)。


一般時(shí)候是電網(wǎng)給車充電，現(xiàn)在我們也可以用車給電網(wǎng)充電，把車變成電網(wǎng)的充電寶。也就是說，車既可以充電又可以往回放電，這就叫車網(wǎng)互動(dòng)。比如說大家都是在下班六點(diǎn)來充電，電網(wǎng)是受不了的，但如果我們后半夜充電，反倒是把后半夜的波谷填了，波峰沒有了，這就叫削峰填谷。這個(gè)還不是車網(wǎng)互動(dòng)，只是有序充電，也就是我們用一個(gè)后臺(tái)來調(diào)度大家充電，我們叫廣義的車網(wǎng)互動(dòng)，從有序充電到車網(wǎng)互動(dòng)，有序叫V1G單向的，車網(wǎng)互動(dòng)是叫V2G雙向的。

還可以擴(kuò)展車跟車充電，車跟房子、車跟建筑、車跟微網(wǎng)都可以互動(dòng)，不一定非要只是跟大電網(wǎng)互動(dòng)，靈活性就非常大。用戶是有收益的，而且可以創(chuàng)造很多就業(yè)機(jī)會(huì)。這么多車，聚合起來有很多人會(huì)辦這個(gè)公司。而且政府也可以參與建立后臺(tái)，國家電網(wǎng)也會(huì)參與調(diào)動(dòng)，大家都有收益。

電動(dòng)汽車儲(chǔ)能跟固定式儲(chǔ)能電站相比有什么特點(diǎn)呢？第一成本低，電動(dòng)車本來就是買來的，已經(jīng)是買了出了錢的；第二風(fēng)險(xiǎn)低，因?yàn)殡妱?dòng)車不會(huì)有特別大的事故，因?yàn)殡姵乇容^少，當(dāng)然技術(shù)難度有提高。

大家會(huì)疑問：“我這個(gè)車又開車又儲(chǔ)能，那個(gè)電池就廢了對(duì)吧”？實(shí)際上，我們現(xiàn)在的電池壽命是富余的。

如果每次滿電跑500公里的電動(dòng)車，你要是1000次（滿充滿放）循環(huán)的壽命，你能開50萬公里。2000次的循環(huán)壽命那就是100萬公里。一般來講，私家車一年也就開1萬多公里，十年也就是一二十萬公里，所以我們電池的壽命是富余的。另外90%的時(shí)間車都是停著的，所以在90%這個(gè)時(shí)間是可以用來進(jìn)行車網(wǎng)互動(dòng)賺取收益的。我們一輛車的力量是很小的，如果把所有的車合起來就大了。
預(yù)計(jì)到2040年，中國大概會(huì)有三億輛電動(dòng)車，如果每輛車平均是65度電，那3億輛車是200億度電，我們車上可以裝200億度電。200億度電是什么概念？我們今天全國每天的用電量就是200億度，也就是說我們車上電池能裝的電夠我們?nèi)珖靡惶臁．?dāng)然了，我們并不能把所有這些電都拿出來，但至少一半是可以的，也就是100億度。

另外，從調(diào)節(jié)功率來看，如果每個(gè)充電樁15個(gè)千瓦，那么最后就會(huì)有30億千瓦。30億千瓦什么概念？我們2040年的非化石能源裝機(jī)的一半，大概也就是30億千瓦，這個(gè)也是足夠大的。關(guān)鍵是我們?cè)趺窗阉軌蚓酆掀饋?？我們現(xiàn)在的國家標(biāo)準(zhǔn)、規(guī)范都有，電動(dòng)汽車接入電網(wǎng)，參與能量互動(dòng)，已經(jīng)具備良好的電網(wǎng)硬件基礎(chǔ)和設(shè)計(jì)方法。

那么成本多少？其實(shí)成本并不高，只是把充電樁由單向變成雙向就可以了，所以其他都是軟件升級(jí)。在2030年之前，我們預(yù)測(cè)儲(chǔ)能電站還是一個(gè)主體，在總量上一定會(huì)比車網(wǎng)互動(dòng)要多，因?yàn)檐嚲W(wǎng)互動(dòng)我們還需要一個(gè)發(fā)展的時(shí)期。那么到2030年之后，首先是電動(dòng)車的數(shù)量會(huì)極大增加，另外新基建也會(huì)發(fā)展起來。所以由于成本低、安全性好、量大，在儲(chǔ)能中，尤其是用戶側(cè)儲(chǔ)能中占有很大的比例，未來逐步的會(huì)在總量上超過儲(chǔ)能電站。


隨著今后的發(fā)展，我們還有不斷的電池技術(shù)的創(chuàng)新，比如說現(xiàn)在寄予厚望的固態(tài)電池。從固態(tài)電池目前的研發(fā)看，有三種技術(shù)路線：氧化物、硫化物和聚合物。硫化物是車用全固態(tài)電池的主要選擇。因?yàn)榱蚧锸窃谥虚g離子導(dǎo)電率最好的一種電解質(zhì)，現(xiàn)在還有很多的技術(shù)難題需要克服，我們預(yù)計(jì)到2030年全固態(tài)電池占整個(gè)電池的量不會(huì)超過1%；在2030-2060年，現(xiàn)有的鋰離子電池仍然會(huì)繼續(xù)發(fā)展。

目前儲(chǔ)能電站的電池，比方說磷酸鐵鋰電池本身就是一種非常好的低成本、安全、長(zhǎng)壽命的電池，所以我們對(duì)它也寄予了很大的希望，磷酸鐵鋰電池是完全中國自主的、不要鎳不要鈷，是最佳選擇之一。

我們現(xiàn)在基本上都是純電路轎車，燃料電池轎車會(huì)不會(huì)來取代它呢？我個(gè)人的觀點(diǎn)純電動(dòng)轎車還會(huì)是轎車的主體，燃料電池轎車要想取代是有難度的，關(guān)鍵是使用成本和方便性。因?yàn)榧冸娐忿I車已經(jīng)能滿足轎車所有的需求，成本很低、直接用電。你用氫，如果用可再生能源制氫，能源利用效率只有25%，但是用電是75%，這兩者就差別非常大。

這種差別就會(huì)導(dǎo)致成本的增加，另外加氫的方便性跟充電比的話，大家可能覺得現(xiàn)在充電不是很方便，我相信今后充電會(huì)越來越方便，比大家加油還方便。至于壽命、續(xù)航，這已經(jīng)都不是問題。

當(dāng)然，燃料電池在轎車上不一定是最好的選擇，并不等于其他方面也不行，將來遠(yuǎn)洋貨輪，它一定是用氫的，飛機(jī)也是會(huì)用氫燃料，另外還有重型卡車，還有很多無人機(jī)也都是它好的應(yīng)用方面。

所以我們看氫能以前都局限在交通，事實(shí)上，氫能是一個(gè)更大的概念，不僅僅是交通，氫能交通只是氫能的先導(dǎo)，燃料電池轎車只是氫能交通的先驅(qū)，所以我們一定要搞清楚，這是一個(gè)氫能戰(zhàn)略，是一個(gè)大戰(zhàn)略。

氫儲(chǔ)能也是一種非常重要的長(zhǎng)周期大規(guī)模儲(chǔ)能方式，這里的關(guān)鍵我們前面說了還是成本，氫經(jīng)濟(jì)性不是很好。電是直接就儲(chǔ)了，氫還要電電解水制成氫，效率大打折扣。但是我們要記住，氫能講究的或者說可再生能源講究的是全鏈條經(jīng)濟(jì)性，包括制備、儲(chǔ)運(yùn)、運(yùn)輸、加充、使用全鏈條。

發(fā)電生產(chǎn)成本低，但儲(chǔ)電成本是高的，比如說1公斤氫可以儲(chǔ)33度電，就算電池儲(chǔ)1度電500塊錢，儲(chǔ)33度電就得15000塊錢了。而儲(chǔ)1公斤氫，如果在地上儲(chǔ)，那1000塊錢都不要，所以它儲(chǔ)能的成本只是儲(chǔ)電的1/10不到。電池不能長(zhǎng)期儲(chǔ)能，因?yàn)樗凶苑烹?，也不能大?guī)模儲(chǔ)能，因?yàn)閮?chǔ)能電池的成本太高，所以在電池不適合的這些地方，氫能就有它的優(yōu)勢(shì)。

儲(chǔ)能有高頻的、有低頻的，有小功率、有大功率，有短周期、有長(zhǎng)周期，不同的應(yīng)用場(chǎng)景，需要不同的儲(chǔ)能方式，電池和氫能正好互補(bǔ)，形成一種主流的儲(chǔ)能方式。其他的各種儲(chǔ)能方式，會(huì)與之配合互補(bǔ)，形成一個(gè)儲(chǔ)能生態(tài)。


我們有各種各樣的氫能的儲(chǔ)運(yùn)技術(shù)，比如說西部過來的長(zhǎng)距離幾千公里，一是靠管道，另外也可以用特高壓先輸電，輸完電到東部再制成氫，也是可以的?，F(xiàn)在特高壓輸電1000公里每度電只要幾分錢，很便宜，貴的是配電網(wǎng)，特高壓長(zhǎng)途輸電是比較便宜的，所以在特高壓下到配電網(wǎng)的時(shí)候，在那個(gè)地方制氫，其實(shí)是有競(jìng)爭(zhēng)性的。

當(dāng)然，我們還有其他的方式，比如說我們把它變成液氨。液氨是什么？我想大家都明白，我們很多縣里面都有化肥廠，它就是用氨水做，味道不太好聞，但是氨水的整個(gè)基礎(chǔ)設(shè)施、制作方法都是成熟的，它最大的優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)氫密度極高 。高達(dá)什么程度呢？豐田的燃料電池轎車用700個(gè)大氣壓的氫瓶。100公斤的瓶子儲(chǔ)5公斤氫，如果把它變成液氨，100公斤可儲(chǔ)17.8公斤氫。所以液氨有絕對(duì)的儲(chǔ)氫密度優(yōu)勢(shì)，而且運(yùn)輸便利、產(chǎn)業(yè)技術(shù)好，使用方式靈活。
最后把液氨用于發(fā)電來完成從電到氫，再從氫回到電，把多余的電存起來，電少的時(shí)候，我們?cè)俜呕厝?，這就叫儲(chǔ)能。那么怎么放回去呢？可以用各種方式發(fā)電發(fā)回去，也可以把它制成氨水到煤電廠，但我們說碳中和并不一定是要把火電廠消滅，是要把碳減下來。比如現(xiàn)在很多火電廠都是熱電聯(lián)供的，關(guān)鍵問題是燃料是煤，可以把碳捕捉下來，也可以把煤變成氨或者氫，就不會(huì)碳排放了。所以這也是一種將來火電廠改造的方式 。


在未來中國的電力和儲(chǔ)能市場(chǎng)，會(huì)出現(xiàn)新的業(yè)態(tài)，那就是人人都是能源的消費(fèi)者，同時(shí)也是能源的生產(chǎn)者。比方說用電動(dòng)汽車儲(chǔ)能，充電的時(shí)候要花錢，放電的時(shí)候可以賺錢，花錢的時(shí)候我用低價(jià)的電，賣電時(shí)是高價(jià)，這樣來賺出收益，這就是未來的能源生態(tài)圈。

那么，這怎樣運(yùn)營？各式各家的，這是一個(gè)運(yùn)營的模式，就是自上而下，電網(wǎng)公司會(huì)有調(diào)度來進(jìn)行指令下達(dá)，下達(dá)之后，有很多聚合商會(huì)響應(yīng)這個(gè)指令來進(jìn)行聚合，那么我們物業(yè)的綜合體就取電售電，最后到我們各個(gè)車主，它是分層的網(wǎng)絡(luò)。

怎么聚合？相當(dāng)于開一個(gè)炒電股市，或者說炒電的期貨，就是每一個(gè)車主都是散戶，可以開戶，而聚合商來撮合這個(gè)供需 。你就入市交易，就跟賣股票一樣，逢低買、逢高賣，我買是充電，我賣是放電，這實(shí)際上跟我們炒股是一樣的。

要方便實(shí)施，就需要建立集能源互聯(lián)網(wǎng)的全國虛擬電廠，把它聚合起來相當(dāng)于是一個(gè)聚沙成塔的過程。該什么情況賣、什么情況買，不需要你天天來干這個(gè)事，你只需要把這些想法規(guī)則告訴它，會(huì)自動(dòng)的進(jìn)行，不需要你做太多的事情。所以分布式的電力交易會(huì)完全市場(chǎng)化進(jìn)行實(shí)時(shí)交易。在這種情況下，預(yù)計(jì)會(huì)形成萬億級(jí)的車網(wǎng)互動(dòng)的智慧能源的市場(chǎng)規(guī)模。
我做一個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)發(fā)展的綜合建議：首先，要明確主流儲(chǔ)能技術(shù)的戰(zhàn)略地位，這是實(shí)現(xiàn)碳中和的關(guān)鍵之一；第二，要明確儲(chǔ)能在新能源中的角色定位；第三，要加強(qiáng)儲(chǔ)能相關(guān)的關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)；第四，建設(shè)車網(wǎng)互動(dòng)V2X的基礎(chǔ)設(shè)施；最后，要健全多層次統(tǒng)一電力市場(chǎng)體系。

我想我們最終的愿景就是迎接第三次能源革命和第四次工業(yè)革命，就是綠色化和智能化。

原標(biāo)題：儲(chǔ)能全景圖：儲(chǔ)能成本、原材料、新技術(shù)、安全…