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21世紀世界面臨的兩個最重大問題是能源危機和環(huán)境污染，追根溯源，兩個問題都和碳排放有關。

對癥下藥，世界各大經濟體，相繼出臺了雙碳政策。2020年9月，習主席在聯(lián)合國大會上明確了中國的雙碳目標：二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現(xiàn)碳中和。

“碳中和”戰(zhàn)略正在撬動中國百萬億級的市場，既是重大挑戰(zhàn)也是巨大機遇！

雙碳目標推動能源結構轉型與調整，但是，減少高碳排放的化石能源（如石油、煤炭等）使用，走綠色低碳的可再生能源（如太陽能、風能、潮汐能等）發(fā)展道路不是一帆風順的。

可再生能源存在兩個問題，一是受天氣與季節(jié)影響很大，二是發(fā)電過程不連續(xù)不可控。

為使新能源在電力系統(tǒng)中發(fā)揮重要作用，結合電網(wǎng)側、電源側、用戶側需求現(xiàn)狀，市場需要發(fā)展儲能技術。

目前，眾多儲能技術里，抽水蓄能規(guī)模最大，電化學儲能發(fā)展最迅速、最受期待。

2023年3月17日，由OFweek維科網(wǎng)、OFweek儲能聯(lián)合承辦，天科新能源獨家冠名的“OFweek 2023儲能專場會議”在深圳機場希爾頓逸林酒店成功舉辦。

中南大學化學電源與材料研究所所長唐有根教授發(fā)表了題為《電化學儲能技術的發(fā)展與應用》的精彩演講。

百花齊放的電化學儲能技術

電化學儲能技術眾多，包括鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池、 金屬空氣電池等。

目前，成熟度較高的鋰離子電池、全釩液流電池和鉛炭電池等電化學儲能技術都基本實現(xiàn)市場運營；鈉離子電池、鋅基液流電池、固態(tài)鋰電池等新興電化學儲能技術也如雨后新筍般涌現(xiàn)，并以越來越快的速度實現(xiàn)從基礎研究到工程應用的跨越。

鋰離子電池是現(xiàn)階段主流儲能電池技術，種類眾多，包括鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池、鎳鈷錳酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池等，其中錳酸鋰和磷酸鐵鋰比功率和熱穩(wěn)定性好，鎳鈷錳酸鋰有最高的比能量。

應用方面，鈷酸鋰電池成本高、能量密度高，主要應用領域為消費類電子產品。錳酸鋰電池成本低、循環(huán)穩(wěn)定性差，可用于低速電動汽車、儲能電站以及電動工具等方面。磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池適用于電動工具、電動汽車及大規(guī)模儲能領域。

液流電池技術是一種新型的大規(guī)模高效電化學儲能技術，根據(jù)固相電極的種類不同，可分為鉻鐵液流電池、全釩液流電池、鋅溴液流電池以及金屬/空氣液流電池等。

三種液流電池技術都具有高安全、大容量、低成本、可回收、綠色環(huán)保等優(yōu)點。缺點則各有不同，鐵鉻液流電池工作電壓低，電堆比功率低；鋅溴液流電池密封性要求高；全釩液流電池能量密度受釩離子溶解度限制大，工作溫度也只能局限在10～40℃內。

鋁空氣燃料電池以鋁為負極，空氣中的氧為正極，氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液為電解質，具有無毒、無害、無污染，可回收循環(huán)使用等特點。理論比能量可達8100Wh/kg，實際比能量超過500Wh/kg，是現(xiàn)有實用電池體系中最高的。

鈉離子電池資源豐富、價格低廉、低溫性能好，應用于大規(guī)模儲能具有重要戰(zhàn)略意義，缺點在于目前產業(yè)化配套不完善，制備成本高。

三大電化學燃料儲能技術

電化學燃料儲能技術主要有三種，分別是氣體燃料儲能技術、液體燃料儲能技術和固體燃料儲能技術。

氣體燃料儲能是以電能生產氣體燃料進行儲能的技術，也稱電轉氣技術，如氫氣儲能。

液體燃料儲能技術，主要指的是利用電解制造的氫氣來合成液體燃料儲存能量，如甲醇和氨，液態(tài)燃料相較氣態(tài)燃料更容易存放和運輸，且安全性相對較高。

金屬（如鋰、鋅、鋁等）作為固體儲能燃料，可通過電化學反應轉化為電能，反應產物通過電解/沉積過程儲備能量重新得到相應的金屬，實現(xiàn)電能的儲存。

電化學儲能項目

多年發(fā)展，多種電化學儲能技術均已進入產業(yè)化階段。鋰離子電池儲能發(fā)展最快、項目容量最大、數(shù)量最多。2021年中國新增131個電化學儲能項目，鋰離子電池儲能項目120個。

2016年7月，比亞迪率先建成了我國第一座MW級磷酸鐵鋰電池儲能電站，用于平抑峰值負荷以及光伏電站的穩(wěn)定輸出。

2019年，南方電網(wǎng)建設5MW/20MWh鋰離子電池儲能示范電站，以10kV電纜接入深圳110kV碧嶺站，其主要功能定位為移峰填谷。

液流電池展現(xiàn)了極大潛力，據(jù)不完全統(tǒng)計，2019-2021年國內新增超11個液流電池儲能項目，最大的阿克蘇全釩液流電池產業(yè)園項目容量達到了400MWh。

2017年11月，中國科學院大連化物所開發(fā)的國內首套5kW/5kWh鋅溴單液流電池儲能示范系統(tǒng)，在陜西省安康市華銀科技股份有限公司廠區(qū)內投入運行，在額定功率下運行時的能量轉換效率超過70%。

2020年12月24日，國家電投集團公司的250千瓦/1.5兆瓦時鐵鉻液流電池光儲示范項目投產運行。

鈉離子電池是近年發(fā)展速度最快的電化學儲能技術之一，2023年更被稱為鈉離子電池量產元年。

2021年6月28日，由華陽新材料科技集團有限公司（下稱“華陽集團”）與北京中科海納科技有限責任公司共同打造的全球首套1MWh鈉離子電池儲能系統(tǒng)，在山西綜改示范區(qū)投運。

金屬燃料電池項目方面，國際上NantEnergy公司為杜克能源公司建設的鋅空氣電池儲能系統(tǒng)，容量為95.1KWh；加拿大Teck公司開發(fā)的鋅燃料儲能示范系統(tǒng)，容量為3KW/24KWh。國內在設計開發(fā)100KW/200MWh鋁燃料戰(zhàn)備能源系統(tǒng)，可實現(xiàn)100KW連續(xù)供電2000小時。

電化學儲能技術在電源側、電網(wǎng)側、用戶側儲能都得到了快速發(fā)展，是實現(xiàn)“雙碳”目標，催生能源新業(yè)態(tài)，構建清潔低碳、安全高效現(xiàn)代能源體系的關鍵技術。

原標題：中南大學唐有根教授：電化學儲能技術助力全球能源轉型！