6月20日,2025未来储能大会在重庆召开,来自业界、学界的超300名专家学者共聚山城,共话“储动世界 能动未来”。
能源是社会经济发展的基石,而储能技术是构建新型能源体系、实现“双碳”目标和保障国家能源安全的核心支撑。
对重庆而言,储能究竟有多重要?
中国电子信息产业发展研究院赛迪智库电子信息研究所所长陈渌萍在会上透露,重庆是西南地区唯一的能源净输入省市,电力保障长期处于紧张状态。2022年,重庆最大电力负荷缺口达457万千瓦;到2025年,重庆电力缺口可能扩大至1000万千瓦,2035年将扩大至2500万千瓦,重庆迫切需要加快风光资源开发利用和储能技术发展。
中国工程院院士、重庆市科学技术协会主席潘复生在致辞中称,重庆正依托深厚的产业基础和创新资源,按照“416”科技创新布局,加快建设以新型储能材料与装备为核心的明月湖实验室,并在镁电池、镁储氢等领域取得一批世界级成果。
未来,重庆储能产业机遇何在?出席大会的嘉宾就此进行了深入探讨。
瞄准新材料持续攻关
“能源危机是对人类可持续发展提出的最大挑战。”大会上,四川大学新能源材料与器件教研中心主任张云简要梳理了世界的能源发展史。
18世纪前,人类只限于对风力、水力、畜力、木材等天然能源的直接利用,尤其是木材,在世界一次能源消费结构中长期占据首位。
随着蒸汽机的出现,促进了煤炭的大规模开采,出现了人类历史上第一次能源转换。1860年,煤炭在世界一次能源消费结构中占24%,1920年上升为62%。从此,世界进入了"煤炭时代"。
19世纪70年代,煤炭在世界能源消费结构中的比重逐渐下降。1965年,石油首次取代煤炭位居首位,世界进入了“石油时代”,石油取代煤炭完成了能源的第二次转换。
“当前,全世界正加速推进能源转型,构建以风电、光电等新能源为主体的可再生新型能源系统。”重庆新型储能材料与装备研究院执行院长王敬丰表示,其中储能技术是支撑可再生能源大规模并网、保障电网安全稳定运行、提升能源利用效率的关键。
想要推动储能技术的高速发展,新型材料就是重要一环。
“比如,用于制造新能源电池的磷酸铁锂正极材料优势突出,在短时间内难以被替代。”张云分析,磷酸铁锂具有稳定的橄榄石结构,使得其嵌入脱出过程结构变化小,因而更稳定、更安全,循环寿命更高。此外,自然界中铁、磷的资源丰富、成本低,材料对锂的消耗量小。
除了磷酸铁锂,新型镁基储能材料也是大会关注的重点之一。
“当下,氢能的储存是个热议的话题,而镁基储氢合金是所有金属储氢材料中储氢密度最高的金属材料,其储氢密度为气态氢的3-5倍、液态氢的1.5倍,而且安全性远高于气态和液态储氢。”王敬丰解释。
特别是,当前,中国在镁基储氢材料研发领域处于世界前沿。其中,重庆两江新区、重庆大学在两江协同创新区共建重庆新型储能材料与装备研究院,取得多项技术突破,研究成果已在多个场景中应用。
王敬丰表示,镁储氢材料一旦产业化,将有助于光伏产业、风电产业大规模发展;将大幅提升可再生能源比例大幅提升,有助于燃料电池汽车快速发展,镁储氢材料产业需求有望超万亿元。
超威集团相关负责人介绍,当前,超威集团镁电池研发总部已落户两江协同创新区,正加速推进镁基储能材料的成果转化,不断拓宽储能技术的边界。
完善新型储能系统
随着全球对清洁能源需求的增加,可再生能源(如太阳能、风能)在能源结构中的占比持续上升。
但可再生能源的间歇性和不稳定性,限制了其大规模应用。
“特别是,随着风光出力和负荷的波动性双向叠加,功率平衡和能量平衡问题日趋严重,新型电力系统的安全稳定运行面临着巨大挑战。”重庆大学国家储能技术产教融合创新平台常务副主任李俊指出。
“这时,储能技术就为破解难题提供了至关重要的解决途径。”国家科技创新领军人才、重庆大学电气工程学院博导万福提出,新型储能系统可发挥重要作用,可以提高电网的灵活性和稳定性,在分布式能源系统、微电网和大规模储能电站具有广泛的应用前景。
但,想要提升新型储能系统的整体性能和可靠性,还需攻克智能传感器、安全检测、并网技术等多项关键技术。
为此,重庆大学研发储能电池光纤光栅温度传感技术,通过光纤光栅传感器实现高精度的温度测量,具有实时监测电池内部或表面的温度变化,及时发现异常升温的功能。
此外,团队还在储能电池光纤分布式应变传感技术领域进行攻关,实现高精度的应变监测,能实时捕捉电池在充放电过程中由于体积膨胀和收缩引起的应变变化。
和李俊观点相似的,还有清华大学新型电力系统运行控制全国重点实验室教授何千里。“当前,我们正加速完善标准化动态可重构电池储能系统设备方案,优化测试验证方法体系与评估体系。”
据介绍,未来,这套方案可以应用于构建虚拟电厂、电算一体的能量管理与调度平台,盘活存量资产,提高新能源消纳率。
加速开发运用场景
随着储能新材料研发、储能系统完善等关键环节的不断突破,储能场景的开发应用越来越多元化。
比如,作为高能耗代表的建筑领域,正为储能技术应用提供广阔天地。其中,光电建筑就备受关注。
所谓光电建筑,简单来说,就是建筑上不仅包含光伏系统,还在建筑中配备建筑储能、直流配电系统和柔性配电及控制系统,将建筑由耗能单位变为了产能单位,实现零能耗建筑。
中国建筑科学研究院防火所顾问副总工王志东认为,光电建筑是节能建筑的最高形态,是未来建筑的最高形式。
不过,王志东也表示,光电建筑想要进行大规模推广,建筑储能如何与建筑使用场景特点结合保证电池使用安全,如何合理管理电池匹配建筑负荷特性要求,是储能电池应用于建筑场景所必须解决的关键问题。
除了光电建筑炙手可热,建筑领域的储能应用正不断拓展。
比如,中建科工创新研究开发院副院长刘永相介绍,上海市虹口区正推广半固态户储,实现“产能、储能、控能”综合应用,满足高品质家庭照明、空调、智能化设备的各种用电需求。
值得注意的是,近年来,机器人行业也是储能应用的重要领域。
安徽领域能源科技有限公司总经理周瑞远提出,随着工业4.0的推进,工业机器人在自动化生产线中扮演关键角色,服务机器人在医疗、教育和零售等领域的应用日益广泛,对锂电池的续航能力提出更高要求。
周瑞远建议,未来,储能产业链上下游应协同发展,共同推动电池制造技术进步、原材料供应创新、生产工艺革新,提高锂电池的能量密度和安全性,以满足机器人应用需求。