新能源最大瓶頸，中國正加速突破 | 科技袁人_風聞

導言：

展望2022年，中國的抽水蓄能、鋰離子電池、壓縮空氣、液流電池、鈉離子電池等多種技術將快速發展，百兆瓦級大規模集成示範項目將成為常態。在雙碳戰略的持續推動下，中國儲能技術有望繼續“加速跑”。

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本視頻發佈於2022年7月5日，點贊量已達5k

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關心風電、光電等新能源的人，會知道新能源的瓶頸其實很大程度上在於儲能。風、光的能量本身都很豐富，但十分不穩定，例如不颳風的時候就沒有風電，不出太陽的時候就沒有光電。要把這樣不穩定的電力接入電網，就是一個巨大的困難。2021年9月，國內許多地方曾經拉閘限電，部分原因就是一些放了大量風力發電機的地方剛好連續幾天不颳風，把電網拖到了崩潰的邊緣。因此，新能源最大的問題不是發不了電，而是存不下來。如果有高效安全的儲能技術，把這些不穩定的能量供應儲存起來，然後再平穩地使用，就能大大提高新能源的利用率。

那麼，中國的儲能技術在世界上處於什麼水平？最近，我看到一篇非常詳細的綜述文章《2021年中國儲能技術研究進展》（【文章推薦】陳海生等.2021年中國儲能技術研究進展），作者是中國科學院工程熱物理所研究員、中國能源研究會儲能專委會主任陳海生博士等人。他們通過對基礎研究、關鍵技術和集成示範三方面的回顧和分析，總結了2021年中國儲能技術的主要進展，包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鈉離子電池、超級電容器、新型儲能技術、集成技術和消防安全技術等。下面摘錄幾點。

在基礎研究方面，可以統計Web of Science數據庫中以“Energy Storage”即儲能為主題詞的論文數。2021年，全世界共發表這樣的論文26510篇。其中中國發表11949篇，獨佔45%，高居第一，遙遙領先於第二位美國的3336篇和第三位印度的2420篇，超過從第二到第七的總和！在這個意義上，中國已經成為全球儲能技術基礎研究最活躍的國家。

再來看分項技術，在抽水蓄能、壓縮空氣、儲熱、飛輪、鉛電池、鋰離子電池、鈉離子電池、液流電池、超級電容器、液態金屬、金屬離子電池和水系電池等所有單項技術中，中國在2021年發表的論文數都居世界第一。

還可以看論文數隨時間的變化。從2010年到2021年，所有主要國家在儲能領域發表的論文數均大幅增加，如美國從1223篇增加到3336篇，中國從684篇增加到11949篇。2010年中國的論文數只有美國的一半，但2013年超過了美國，然後是爆炸式的增長，遠遠甩開了其他國家。2017年以後，美國每年的論文數基本穩定在3500篇左右，而中國仍然在大幅增長，這同中國政府和企業在“十二五”和“十三五”期間加大對儲能技術研發支持力度的情況是完全吻合的。

論文的表1總結了2021年我國在各種儲能技術中的關鍵技術進展和集成示範進展，例如抽水蓄能方面的“世界裝機容量最大的抽水蓄能電站”，以及壓縮空氣儲能方面的“山東肥城國際首套10 MW鹽穴先進壓縮空氣儲能商業示範電站併網發電”。

這些技術路線可以分為三類。

第一類是基本成熟的技術，主要包括抽水蓄能、鉛蓄電池和儲熱儲冷。它們研發的重點在於在原有技術基礎上進一步改進性能。

第二類是集成示範為主的技術，主要包括鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。它們研發的重點在於突破從集成示範到產業化應用的特定關鍵技術。在這四種技術中，鋰離子電池技術的研發最為活躍，示範項目也最多，也是最接近技術成熟和產業鏈完整的技術。

第三類是關鍵技術研發為主的技術，主要包括鈉離子電池、超級電容器、液態金屬、金屬離子電池和水系電池技術。它們研發的重點在於突破材料、單體、模塊的關鍵技術，實現從實驗室技術到集成示範的轉變。這五種技術中，鈉離子電池取得了多項技術進展，也在2021年實現了1 MW·h示範，是最受關注的新興儲能技術；超級電容的研究也非常活躍，且在2021年實現了規模儲能的示範應用，也值得重點關注。

論文的圖5顯示，各種儲能技術在裝機容量方面可以分為四個梯隊。第一梯隊為抽水蓄能，單機規模100 MW以上，佔2021年全國儲能新增裝機的79%。第二梯隊為鋰離子電池、壓縮空氣儲能、液流電池、鉛蓄電池和儲熱儲冷，單機規模可達10～100 MW。其中鋰離子電池新增裝機達到18%，未來有可能形成單獨的一個梯隊。第三梯隊為鈉離子電池、飛輪儲能和超級電容器，目前單機規模可以達到MW級。其中鈉離子發展受關注最多，經過一段時間的發展有可能未來進入第二梯隊。第四梯隊為液態金屬、金屬離子電池和水系電池等新型儲能技術，需要進一步的研發，以儘早實現集成示範和產業化應用。

論文的圖6是我見到的最有趣的一個圖，在每一條技術路線上畫出了國際水平和國內水平的對比。一眼可以看到，在大多數技術路線上，國際跟國內水平很接近，只有飛輪儲能、超級電容和抽水蓄能的差距較大。另一方面，在一些領域國內水平比國際高，包括壓縮空氣儲能、液流電池和鈉離子電池。

最後來摘錄幾段展望。基本的總結是：中國已經成為世界儲能技術基礎研究最活躍的國家，也已成為世界儲能技術研發和示範的主要核心國家之一。

在抽水蓄能方面，我國在超高水頭、超大容量抽水蓄能電站施工建設、設計製造、安裝調試等方面實現跨越式發展。在定速抽水蓄能技術方面實現了從跟跑、並跑到領跑的轉變，達到了世界領先水平；在變速抽水蓄能技術方面，我國仍處於探索研究階段，目前雖然取得了一些成果，和國外技術尚有較大差距。

在壓縮空氣儲能方面，我國在10～100 MW壓縮空氣儲能系統方面取得了多個里程碑式的進展。特別是中國科學院工程熱物理所的張家口國際首套100 MW先進壓縮空氣儲能國家示範項目併網帶電調試，標誌我國在壓縮空氣儲能領域已達到國際引領水平。

在鋰離子電池方面，我國在正負極材料、快充技術、固態電池技術等關鍵技術取得重要突破，鋰補償技術、無模組技術和刀片電池技術是今年的技術進展亮點。

在鈉離子電池方面，作為最接近鋰離子電池的電池技術，我國在鈉離子電池基礎研究、技術水平和集成示範方面均取得重要進展，已處於國際領先地位。

在超級電容器方面，我國在關鍵材料、單體技術、成組管控、系統集成與應用和使役性能進行了全鏈條技術攻關，並實現在規模儲能領域的示範。

展望2022年，中國的抽水蓄能、鋰離子電池、壓縮空氣、液流電池、鈉離子電池等多種技術將快速發展，百兆瓦級大規模集成示範項目將成為常態。在雙碳戰略的持續推動下，中國儲能技術有望繼續“加速跑”。