【課程講稿】邁向碳中和：能源存儲(chǔ)技術(shù)新進(jìn)展（中）

1、【課程講稿】邁向碳中和：能源存儲(chǔ)技 術(shù)新進(jìn)展（中）【關(guān)鍵詞】鈉離子電池 液流電池 壓縮空氣儲(chǔ)能 飛輪儲(chǔ)能 面向 碳中和的新場(chǎng)景【內(nèi)容簡介】我國力爭2030年前實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰，2。6。年前實(shí)現(xiàn)碳中和，是以習(xí) 近平同志為核心的黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略決策，事關(guān)中 華民族永續(xù)開展和構(gòu)建人類命運(yùn)共同體。作為世界第一大能源生產(chǎn)國 和消費(fèi)國，隨著風(fēng)電、光伏發(fā)電等可再生能源技術(shù)進(jìn)步和本錢加速下 降，能源綠色低碳轉(zhuǎn)型成為大勢(shì)所趨。本課程從新能源的角度，分析 了如何通過能源存儲(chǔ)技術(shù)的新進(jìn)展來實(shí)現(xiàn)碳中和的目標(biāo)。【大綱】邁向碳中和：能源存儲(chǔ)技術(shù)新進(jìn)展第二節(jié) 邁向碳中和：能源存儲(chǔ)技術(shù)新進(jìn)展（中）我們想怎么樣實(shí)現(xiàn)碳

2、中和呢？那么實(shí)際上如果考慮一下就會(huì)包括 兩個(gè)大的方面，一個(gè)方面是通過我們技術(shù)創(chuàng)新，通過我們能源革命的 這樣的一個(gè)變化，可以將原來通過排放二氧化碳獲取的資源轉(zhuǎn)化，轉(zhuǎn)還不夠，所以日本的科學(xué)家Akira Yoshino教授，那么他提出采用石 油膠來替代金屬鋰，那么這樣通過索尼公司進(jìn)行了產(chǎn)業(yè)化，在上個(gè)世 紀(jì)90年代提出了這樣的一類鋰離子電池。那么鋰離子電池的本質(zhì)特征 是利用鋰離子在我們的里的這種比方說像鉆酸鋰、磷酸鐵鋰我們以保 鉆鎰氧化物為代表性的三元的氧化物中，和它存儲(chǔ)在碳中的化學(xué)式不 同來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。那么這樣的一個(gè)東西，三位科學(xué)家從原創(chuàng)性的發(fā)現(xiàn)，已經(jīng)變成了 我們當(dāng)前每個(gè)人生活中的必需品。那么2019

3、年諾貝爾獎(jiǎng)委員會(huì)授予 了這三位科學(xué)家諾貝爾化學(xué)獎(jiǎng)。在這樣一個(gè)化學(xué)獎(jiǎng)的頒獎(jiǎng)詞中，他們 提出鋰離子電池已經(jīng)徹底改變了我們的生活，其應(yīng)用從手機(jī)到筆記本 電腦再到電動(dòng)汽車，觸及方方面面。他們?nèi)坏难芯繛橥苿?dòng)一個(gè)無線, 無化石燃料的社會(huì)奠定了基礎(chǔ)。那么無線的話，實(shí)際上來講，對(duì)于我們目前用在大家手機(jī)、用在 筆記本、用在電動(dòng)車?yán)锩骐姵匾呀?jīng)是在應(yīng)用，所以說對(duì)于無線這一點(diǎn) 確確實(shí)實(shí)改變了我們的這種獲得信息的方式。實(shí)際上來講大家每天獲得信息背后也是依靠能源的這樣的一個(gè)消 耗。比方說我們大家要在利用百度來檢索一個(gè)信息，我們?cè)谑謾C(jī)上把 這個(gè)信息，比方說我們要檢索鋰離子電池，那么大家把它輸入到網(wǎng)絡(luò) 上，輸入到手機(jī)中，手

4、機(jī)把這樣一個(gè)信號(hào)通過互聯(lián)網(wǎng)發(fā)到路由器上， 路由器通過信息檢索對(duì)照，把所得的結(jié)果再通過無線網(wǎng)再傳給大家，背后支撐這樣過程實(shí)際上也是靠能源的使用和消耗支撐了這樣一個(gè)信 息社會(huì)。所以這也是我們?yōu)槭裁粗v人類社會(huì)進(jìn)步一定是需要更多的能源， 尤其是碳達(dá)峰碳中和提出了一個(gè)無二氧化碳排放，從我們目前地球的 這樣的一個(gè)溫升要可控的角度出發(fā)，來控制了我們整體的這樣一個(gè)溫 度角度出發(fā)，所以鋰離子電池在這方面說是一個(gè)無化石燃料的社會(huì)， 那么實(shí)際上我想這也是非常先進(jìn)性的指出碳中和這樣一個(gè)目標(biāo)。我們國家并不是最早投身于鋰離子電池的行業(yè)，但是我們國家在 這個(gè)方面開展還是非常迅速，不僅有學(xué)術(shù)界努力的拼搏，同時(shí)也有大 量的企業(yè)

5、、大量的這種行業(yè)的努力，使我們目前能夠鋰離子電池的產(chǎn) 能基本占全球70%左右的這樣的一個(gè)水平，我們國家在新能源汽車這 樣一個(gè)非常有效的政策下，進(jìn)一步推動(dòng)了這樣一個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)的顯著進(jìn) 步。那么在“十三五”期間，我們國家在儲(chǔ)能方面也確實(shí)產(chǎn)生了很多 新的創(chuàng)新，這種創(chuàng)新也是我們國家提出了碳達(dá)峰碳中和這樣一個(gè)偉大 目標(biāo)的基礎(chǔ)上，我們感覺是充滿了干勁。比方說在“十三五”，寧德時(shí)代新能源科技股份在科技 部支持下，那么承當(dāng)?shù)膌OOMWh的新型鋰離子規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)開發(fā)和 應(yīng)用的工程。這個(gè)應(yīng)用工程內(nèi)容是通過鋰離子補(bǔ)償?shù)募夹g(shù)，能夠把我 們常規(guī)大家用到手機(jī)里的鋰離子電池往往設(shè)計(jì)壽命是在300次，在一 般車?yán)镞\(yùn)用的目標(biāo)往往

6、是定位在100。次這樣一個(gè)目標(biāo)，能夠提升到 目前電芯是12000的這樣的一個(gè)目標(biāo)。那么日歷壽命是要用到20年, 重量的能量密度到達(dá)140Wh/kg的水平，同時(shí)本錢控制在120。元 /kWh的這樣的一個(gè)本錢，能量效率到達(dá)90%,平安的滿足國標(biāo)。那 么這里面背后的話實(shí)際上是需要化學(xué)原理的創(chuàng)新，需要這對(duì)于鋰電池 進(jìn)行補(bǔ)鋰，需要把我們?cè)谘h(huán)過程中消耗的鋰，在電池初期就放進(jìn)去。我們?cè)谶@塊積累了大量的技術(shù)，那么同時(shí)又把這樣的技術(shù)不僅僅 是做出來一塊電池，而是在一個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)中得到了驗(yàn)證，我想這樣的 技術(shù)積累的話，一個(gè)百兆瓦級(jí)的這樣的一個(gè)儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)，那么事 實(shí)上來講，為了支撐我們將來的這樣一個(gè)大規(guī)模儲(chǔ)能，

7、那么提供了這 樣的一個(gè)可行的方式。那么這樣的可行方式，尤其對(duì)于我們?cè)跂|部沒 有足夠的土地，沒有足夠空間去建抽水蓄能，那么我想這是一個(gè)行之 有效的方式。那么除了鋰離子電池之外，我們國家也布局了其他很多大規(guī)模儲(chǔ) 能的新技術(shù)，比方說液流電池這樣的技術(shù)，它是利用鋼這樣的一個(gè)變 價(jià)金屬，在正極、在負(fù)極液體中它的化學(xué)價(jià)態(tài)也不一樣，那么通過對(duì) 外電路做功來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能的這樣的一個(gè)過程。我們大連化物所張華民教 授帶著的這樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)，那么經(jīng)過近20年的努力，也將這樣一個(gè)電池 從最小的實(shí)驗(yàn)室級(jí)的這樣的一個(gè)單體電池，那么目前已經(jīng)做到了這個(gè) 250千瓦時(shí)的這樣一個(gè)模組，同時(shí)也是在這樣的一個(gè)工程示范，100 兆瓦/40。兆

8、瓦時(shí)的工程也已經(jīng)封頂，在逐漸的推進(jìn)這樣大規(guī)模儲(chǔ)能的 新技術(shù)開發(fā)。那么除了我們前面提到的以鋰離子，以#1作為儲(chǔ)能的方式，那么 事實(shí)上還有很多其他新型的能夠儲(chǔ)存能量的方式。比方說我們利用鈉 離子在正極、負(fù)極中化學(xué)式不同來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。那么這里面我們國內(nèi)有 幾家團(tuán)隊(duì)在這方面都做出了非常好的開創(chuàng)性的研究。比方說以復(fù)旦大 學(xué)夏永姚教授牽頭的這樣一個(gè)重點(diǎn)高平安、長壽命、低本錢的鈉基儲(chǔ) 能電池的基礎(chǔ)科學(xué)問題研究，那么這個(gè)工程組開發(fā)了以鈉銅鐵鎰/無煙 煤碳符合的這樣的一個(gè)體系，他們能夠做到100Wh/kg的水平，單體 的話目標(biāo)是可以做到1。次循環(huán)，壽命大于20年，平安性滿足規(guī) 模儲(chǔ)能的要求，本錢控制在1元/Wh,

9、那么在1。kWh這樣的樣機(jī)中 做驗(yàn)證。那么這樣一個(gè)體系的特點(diǎn)的話，我們可以看到，第一它可以 替代我們?cè)械囊恍┍确秸f鉛酸電池，第二個(gè)對(duì)于鋰離子電池，如果 我們未來的車和總體如果都在用的話，從資源從戰(zhàn)略平安角度，我們 也需要像鈉離子這樣新技術(shù)的涌現(xiàn)，那么對(duì)于我們提升能源的平安， 對(duì)于大規(guī)模應(yīng)用，鈉離子電池也是重要的體系。那么除此之外的話，像我們中科院物理研究所陳立泉院士、胡永 勝教授的團(tuán)隊(duì)，那么他們也是從單體開發(fā)到驗(yàn)證、建示范線，到能夠 上車、到做這樣的一個(gè)儲(chǔ)能電站啟用，那么事實(shí)上來講都是在不斷的 將這樣一個(gè)原創(chuàng)的思想形成了這樣的器件，通過器件在實(shí)際的題中做 演示，來支撐我們這樣的一個(gè)電池，在系

10、統(tǒng)中我們儲(chǔ)能夠?qū)⑽覀兤渌?電有效存儲(chǔ)下來的新技術(shù)。我們知道很多儲(chǔ)能技術(shù)不僅僅是需要這樣大容量存儲(chǔ)，我們還需 要一些高功率的、快速充放電來及時(shí)響應(yīng)，比方說像我們風(fēng)電非常大 的時(shí)候，我們?cè)诙虝r(shí)間內(nèi)如何能夠存儲(chǔ)這樣大量的電力，那么我們?nèi)?何在這種秒級(jí)、微秒級(jí)的快速響應(yīng)的這樣的器件來實(shí)現(xiàn)，那么這個(gè)時(shí)候那么像超級(jí)電容器為代表的一類儲(chǔ)能系統(tǒng)就會(huì)發(fā)揮關(guān)鍵核心的作用。那么超級(jí)電容器，比起鋰離子電池它的儲(chǔ)能特點(diǎn)是利用多孔材料 的外表吸附離子，通過利用它吸附離子和在主體工程中這樣的能量差 異來實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能過程。所以這一類特點(diǎn)比起我們前面提到的鋰離子電池、 鈉離子電池，它的特點(diǎn)并不是運(yùn)用材料的體相儲(chǔ)能，而是利用材料動(dòng)

11、物材料的外表儲(chǔ)能來實(shí)現(xiàn)能量的快速存儲(chǔ)。我們可以看到這樣一個(gè)儲(chǔ) 能特征，那么它是可以以微秒級(jí)的進(jìn)行響應(yīng)，所以它是能夠?qū)崿F(xiàn)兆瓦級(jí)這種高功率的補(bǔ)償，以及電網(wǎng)切換時(shí)候的電壓平穩(wěn)、保障電網(wǎng)調(diào)頻 和電能質(zhì)量、獲得高平安智能電池的這樣一個(gè)關(guān)鍵的技術(shù)儲(chǔ)藏。那么在這一塊的話，除了我們利用材料這樣一個(gè)多孔外表，我們還可以用鋰離子做一個(gè)吸附在外表的介質(zhì)，那么這個(gè)體系叫做鋰離子 電容。那么這樣的一個(gè)特點(diǎn)的話是能夠利用鋰離子結(jié)合多孔的固體來 實(shí)現(xiàn)高比能這樣一個(gè)電容的制備。我們可以看到這樣的一個(gè)器件，目 前也是能夠做到了 40Wh/kg的這樣一個(gè)驗(yàn)證。那么這對(duì)于我們做這 種高功率，即使想著器件也是這樣一類重要的新技術(shù)。我

12、們目前像這一類超電容器在國內(nèi)也實(shí)現(xiàn)了國產(chǎn)化。那么在像中車，那么他們也能夠?qū)⑦@樣的電容器裝到汽車上，裝到這種大巴上， 那么通過快速充電，那么在公交站中利用停站時(shí)間快速充電，那么實(shí) 現(xiàn)這樣的一個(gè)新能源以電動(dòng)交通化的這樣的一個(gè)能力。那么除了化學(xué)儲(chǔ)能以外，目前還有很多物理儲(chǔ)能的場(chǎng)景，比方說 我們將空氣做成高壓氣體，那么當(dāng)高壓氣體緩釋的時(shí)候，那么實(shí)際上 就會(huì)有能量的釋放。那么我們中科院工程熱物理研究所陳海生研究員 牽頭帶著的這樣一個(gè)團(tuán)隊(duì)，那么也是在壓縮空氣方面也做了大量的裝 備、工藝以及設(shè)備的研究，也在很多國家大的工程中表達(dá)出了重要的 應(yīng)用。那么除此以外的話，我們還有其他的一些物理儲(chǔ)能的裝備，比方說飛輪

13、技術(shù)，那么它是圍繞固定軸高速旋轉(zhuǎn)，那么通過這種動(dòng)能來存 儲(chǔ)這樣的一個(gè)設(shè)備，那么這個(gè)設(shè)備大家可以看到，它也是可以做到這 種高功率及時(shí)響應(yīng)。那么事實(shí)上來講，它可以作為UPS、調(diào)頻等細(xì)分 市場(chǎng)的這種產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。那么也可以做這種高能量指標(biāo)，拓展分時(shí)級(jí)的 這樣一個(gè)儲(chǔ)能應(yīng)用空間。那么這一類儲(chǔ)能器件也在發(fā)揮這樣關(guān)鍵作用, 我們國家在這方面也有了不少的示范。那么在未來以這種可再生能源為主體的這樣一個(gè)新電力系統(tǒng)，我 們會(huì)有哪些新的場(chǎng)景，有哪些顯著不同的場(chǎng)景有別于現(xiàn)在我們的需求。 我想我們做儲(chǔ)能實(shí)際上是圍繞著碳達(dá)峰碳中和這樣一個(gè)大的目標(biāo)，我 們?nèi)绻軌虬岩恍┬碌膱?chǎng)景提前預(yù)測(cè)到，提前想到，那么針對(duì)這樣的 需求明確關(guān)鍵

14、的技術(shù)的指標(biāo)，明確這里面的關(guān)鍵需要的實(shí)施方案，那 么通過這樣關(guān)鍵的問題，提前布局研發(fā)，那么還是有機(jī)會(huì)做得更好。比方說我們前面提到對(duì)于構(gòu)建新型電力系統(tǒng)，那么提高風(fēng)電、太 陽能使之規(guī)?；且粋€(gè)重要關(guān)鍵的目標(biāo)。那么這兩個(gè)系統(tǒng)面臨的是量 很大，但是來源并不穩(wěn)定。而我們的電力系統(tǒng)我們知道原有的話也是 基于火電穩(wěn)定的輸出，那么我們目前一方面需要進(jìn)一步提升我們電網(wǎng) 對(duì)于這樣的一個(gè)間歇性不穩(wěn)定能源的一個(gè)運(yùn)輸運(yùn)能力，同時(shí)我們也是 需要把這局部依靠平安可靠有效的儲(chǔ)能，把這局部艱辛能源有效的存 儲(chǔ)下來。那么這里面就需要我們能夠?qū)⒈确秸f白天發(fā)了大量的電，能 不能通過儲(chǔ)能夠給存下來。到了比方說對(duì)于我們的太陽能電池，白天

15、 發(fā)的電存一局部，到了晚上再把存的電再輸送到電網(wǎng)中。那么這里面 其實(shí)面臨的一個(gè)很大的問題是，我們?cè)谶@樣一個(gè)中長時(shí)間儲(chǔ)能的條件 下，我們是不是已經(jīng)具有了這樣一個(gè)低本錢的條件。目前的話比方說在我們國家像內(nèi)蒙西部，他們的電價(jià)基本是2毛 8, 2毛8的話考慮到煤發(fā)電的本錢，留給儲(chǔ)能的空間是不到2毛錢。 我們目前的話可以看到在像內(nèi)蒙西部這樣的地區(qū)，它的水資源也不豐 富，所以建抽水蓄能也不大現(xiàn)實(shí)。那么但是目前能夠做到兩毛錢以下 平安有效的儲(chǔ)能，從技術(shù)角度那么還是極其稀缺的。目前比方說我們 前面寄予厚望的鋰離子電池，那么基本目前最低還是在8毛錢左右的 水平。那么我們?nèi)绾瓮ㄟ^技術(shù)的研究，通過這樣源類的研究，找

16、到豐富 廉價(jià)的資源，找到更好的制造技術(shù)，找到提高產(chǎn)品一致性的技術(shù)，使我們這樣的電池能夠在兩毛錢以下的這種本錢上實(shí)現(xiàn)電子存儲(chǔ)，那么 這里面確實(shí)需要大量的創(chuàng)新。那么第二個(gè)大的新的應(yīng)用場(chǎng)景是我們交通電動(dòng)化是一個(gè)大的歷史 趨勢(shì)，我們目前在這種大的城市中，電動(dòng)車正在發(fā)揮重要的關(guān)鍵作用, 那么電動(dòng)車也是需要用電來進(jìn)行驅(qū)動(dòng)。那么目前我們可以看到這些電 動(dòng)車主要是分布在大城市，而我們這些大城市往往都是土地比擬珍貴, 比方說像北京、上海這樣的城市，他們?cè)诔鞘兄胁豢赡芟裨趦?nèi)蒙、在 我們國家西部沙漠中大規(guī)模鋪設(shè)太陽能電站的這樣可能性，對(duì)于這樣 的地方恰恰又是我們的用電側(cè)，比方說我們有沒有可能在高速公路、 在我們的隧

17、道口、在我們的鐵路兩邊能夠?qū)⑦@些公共的地方轉(zhuǎn)變成發(fā) 電的這樣的一個(gè)太陽能或者風(fēng)能的電站，使我們?cè)跂|部用電的戶側(cè)， 同時(shí)也會(huì)存在這樣分散的電源側(cè)。那么在電源側(cè)的話，那么實(shí)際上也就需要我們的“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)” 能夠聯(lián)動(dòng)，能夠?qū)⑽覀冞@樣一個(gè)“源-網(wǎng)-荷-儲(chǔ)”的所得到的能源，能 夠和我們陸路的交通和我們的交通電動(dòng)化需要電能夠進(jìn)一步做吻合。 那么這樣也就意味著我們未來公路兩側(cè)的話，不僅僅是目前是有這種 防護(hù)林，我們也可以修筑大量的太陽能電這個(gè)板，用陸地兩邊邊發(fā)電, 同時(shí)也供給這種高速路上的路燈，包括隧道里的照明、通風(fēng)，以及包 括我們加油充電站里面的這里面的電力系統(tǒng)來源。所以在未來在我們交通和能源怎么樣共

18、同調(diào)整，能夠使我們東部 這樣一個(gè)密集型的能源需求方，也能夠通過自身的發(fā)電側(cè)的這種清潔化，那么實(shí)現(xiàn)我們這樣的一個(gè)空間資源和光伏發(fā)電布置的靈活性的這 樣一個(gè)特點(diǎn)充分結(jié)合，使這種在高速路上在服務(wù)區(qū)能夠?yàn)楣夥l(fā)電提 供這樣的一個(gè)廣闊的電力消納空間能夠得到利用。那么這樣話實(shí)際上 來講，也就是通過我們的交通將能源進(jìn)一步融合，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能和用電的 這樣的一個(gè)平衡。那么我們?cè)阼F路的話也是可以看到，目前的高鐵，目前的這種電 氣化鐵路，那么實(shí)際上它也是依靠電力來驅(qū)動(dòng)為主，我們是不是也可 以在這種鐵路的這樣的一個(gè)空間，電網(wǎng)資源和光伏發(fā)電布置的靈活性 特點(diǎn)，將鐵路可再生能源網(wǎng)絡(luò)演化成了向微電網(wǎng)開展，那么實(shí)現(xiàn)鐵路 用能的自

19、洽化，也是提高我們這樣一個(gè)能源的這樣的平安穩(wěn)健的系統(tǒng)。 那么實(shí)際上這也是一個(gè)可行的有效的一個(gè)思路。第三個(gè)方面我們要居家共享，從大的發(fā)電側(cè)到微型的公路兩邊電網(wǎng)，到我們每個(gè)家庭。我們每個(gè)家庭目前的話，比方說在中國，那么 實(shí)際上家里太陽能熱水器已經(jīng)得到了廣泛的利用。我們對(duì)于未來每個(gè)家庭事實(shí)上可以看到，可能不僅僅像目前每個(gè) 家庭只有三五塊鋰離子電池，可能未來包括新能源汽車，包括大家家 里用的智能機(jī)器人，甚至我們還會(huì)有專門的儲(chǔ)能電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)， 將家里的儲(chǔ)能系統(tǒng)、太陽能和我們的新能源汽車進(jìn)一步充分的協(xié)同。 那么利用當(dāng)前的這樣的一個(gè)家里的分布式的這樣的一個(gè)儲(chǔ)能，能夠?qū)?電進(jìn)一步消納和充分利用。那么實(shí)際上

20、我們目前，咱們國內(nèi)電價(jià)比起國外還是廉價(jià)不少，所 以這一塊的難度的話是我們電價(jià)整體相對(duì)廉價(jià)，所以只有找到本錢更 低、非常平安可靠的技術(shù)，才能夠使這樣的一個(gè)家用儲(chǔ)能能夠把電存 下來的這樣的一個(gè)功能得到充分開發(fā)。那么實(shí)際上這個(gè)也是我們提到 通過我們生活方式的改變，通過我們每個(gè)人的努力，那么每個(gè)人努力 一定建立在這種技術(shù)創(chuàng)新，對(duì)于我們每個(gè)家庭都能夠降低二氧化碳排 放量的角度來倡導(dǎo)這種綠色生活的新風(fēng)氣。我想隨著咱們國內(nèi)可再生能源的這樣的一個(gè)大規(guī)模的推廣，那么 實(shí)際上開展這種家用的這樣一個(gè)儲(chǔ)能市場(chǎng)實(shí)際上也是存在著一個(gè)很大 的新的空間。第四個(gè)場(chǎng)景的話是除了我們每個(gè)人的生活，我們工業(yè)清潔能源轉(zhuǎn) 型也是一個(gè)重要

21、的方面。我們可以看到目前的工業(yè)的話，那么事實(shí)上 來講還是依靠煤、石油、天然氣為主體，我們獲得的電能實(shí)際上來講 也是以煤占近七成的發(fā)電為主體的這樣的一個(gè)過程。那么事實(shí)上來講，我們前面提到做碳中和有兩大類碳，一類是可以減掉的，因?yàn)槭遣坏貌慌欧诺?，不得不排放?shí)際上是落在工業(yè)里的它是過程更多。比方說我們做一些化學(xué)品轉(zhuǎn)化，比方碳酸鈣斷燒, 定排二氧化碳的，那么有很多工業(yè)過程它是不可能不防止的，但是支 撐它的能源，支撐它的這樣的一個(gè)供熱，那么是不是可以實(shí)現(xiàn)這種低 碳清潔化。化成一些通過可再生能源來替代我們的化石能源，我們開發(fā)出很多無 碳的燃料來替代煤、石油、天然氣，我們通過可再生的風(fēng)能、太陽能 來實(shí)現(xiàn)電力

22、的供給，同時(shí)我們也通過工業(yè)技術(shù)的進(jìn)步來實(shí)現(xiàn)一些無碳 工業(yè)，那么這樣就能夠?qū)⒖梢圆慌欧诺亩趸冀o降下來。目前的話每年大概是40。億噸的二氧化碳，那么我們目前看各行業(yè)的初步測(cè)算，這個(gè)總量那么事實(shí)上來講還是非常大的，如果能夠技 術(shù)顯著進(jìn)步，也就是講如果我們把各種因素按照理想狀態(tài)來考慮，不 得不排放二氧化碳的大概是25億噸，也就是講我們必須在有些行當(dāng)是 利用到碳，利用到它最后必然要變成二氧化碳。那么這個(gè)過程中我們對(duì)于碳中和來講，那么事實(shí)上就得考慮,方面我們要推動(dòng)把可以不排放的二氧化碳，切切實(shí)實(shí)的能夠通過技術(shù) 變革，通過這樣一個(gè)能源革命實(shí)現(xiàn)替代。那么除此之外，把不得不排放的二氧化碳也通過這樣的一個(gè)過程

23、 強(qiáng)化，能夠通過自然過程的吸收，比方說像我們目前的一些自然過程 的利用，把二氧化碳給消除掉。那么除此之外的話，像我們植物生長, 比方說木材的積蓄，可以把這種生態(tài)的碳匯發(fā)揮作用，那么這兩個(gè)基 本是自然過程是純天然的。那么生態(tài)碳匯，實(shí)際上是依靠我們的綠色 化來實(shí)現(xiàn)。那么除此之外的話，如果總量再不夠，我們是不是還需要 一些二氧化碳封存和轉(zhuǎn)化的技術(shù)，能夠把二氧化碳有效的存儲(chǔ)，有效 的轉(zhuǎn)化成我們需要的產(chǎn)品。比方說我們以前做電解行業(yè)，我們大家用的金屬鋁、鈉、鋰這些金屬，包括我們大家用的電解飽和實(shí)驗(yàn)水來生產(chǎn)氯氣、氫氧化鈉，大家用的消毒水里面的氯氣都是要通過電解行業(yè)。目前電解行業(yè)也是用電大戶，目前咱們電解廠的

24、電往往是先通過發(fā)電，直流變交流，那么 交流到了我們的實(shí)際上電解池的時(shí)候還是用的是直流電。我們有沒有 可能通過技術(shù)裝備的進(jìn)步和變化，將我們的這種電解工業(yè)的電解來源, 直接從我們可再生的直流電接到我們電解供應(yīng)商的電解池。這里面的話通過這樣的一個(gè)應(yīng)用端和供給端的直連，那么就可以防止掉交流電和直流電轉(zhuǎn)換帶來了近百分之十幾的這樣一個(gè)損失。那 么這樣的話也能夠使我們需要這樣一個(gè)設(shè)備裝備的開發(fā)和標(biāo)準(zhǔn)的引入 一個(gè)存在的契機(jī)。所以我們工業(yè)清潔能源轉(zhuǎn)型完全做到不排放二氧化碳，這個(gè)非常困難，但是我們?cè)诤芏嗌a(chǎn)的技術(shù)環(huán)節(jié)，也可以從這個(gè)方面來考慮, 引入二氧化碳排放作為一個(gè)目標(biāo)，作為抓手來使二氧化碳的排放量降 低，為整

25、體的碳中和通過技術(shù)的進(jìn)步，這是一個(gè)重要的來源。我們預(yù)測(cè)的第五個(gè)場(chǎng)景是能源互聯(lián)網(wǎng)，這個(gè)能源互聯(lián)網(wǎng)指的就跟 我們未來的能源儲(chǔ)能裝備，就跟我們現(xiàn)在每個(gè)人用的手機(jī)終端一樣， 它都是連在互聯(lián)網(wǎng)上。支撐能源互聯(lián)網(wǎng)的話，它需要這樣的一個(gè)信息 化技術(shù)，能夠通過準(zhǔn)確的狀態(tài)估計(jì)，能夠?qū)⑿盘?hào)輸送到云，將分布式 儲(chǔ)能輸送到我們的計(jì)算端，通過系統(tǒng)的、全局的優(yōu)化，所以這里面支 撐的話有儲(chǔ)能技術(shù)，有輸配技術(shù)，有能源互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，那么希望是能 夠?qū)⑽覀兘K端的用能的電器的設(shè)備和我們儲(chǔ)能做到這樣一個(gè)精準(zhǔn)的匹 配。那么這里面的話實(shí)際上背后支撐還有一個(gè)就是我們這種能源的利 用，還有一個(gè)二氧化碳自身它的對(duì)應(yīng)的這樣的一個(gè)排放。所以這也是

26、我們談到的綠色，我們的碳稅、碳市場(chǎng)、碳定價(jià)怎么樣在互聯(lián)網(wǎng)中能 夠得到交換，能夠得到充分高效利用，那么這也是一塊新的空間。那么以上這樣五個(gè)新的場(chǎng)景，是我們?cè)谠瓉硪曰茉慈紵秊橹?體很少想的一個(gè)應(yīng)用場(chǎng)景。但是隨著碳中和這樣一個(gè)宏偉目標(biāo)提出， 我們?nèi)绻腼@著降低一些用不排放二氧化碳的技術(shù)來替代的時(shí)候， 那么這是出現(xiàn)的一些新的場(chǎng)景。那么在新的這些場(chǎng)景中，我們大家可以看到當(dāng)前的儲(chǔ)能技術(shù)，它 在一些小型化，在我們高端價(jià)值非常高的一些過程中已經(jīng)得到了應(yīng)用, 但是在這樣一個(gè)量大可靠，那么尤其是在儲(chǔ)能這樣一個(gè)需求上，那么 還有很大的一個(gè)空間。那么實(shí)際上認(rèn)識(shí)到儲(chǔ)能支撐了我們不排放二氧化碳技術(shù)實(shí)踐的替 代技術(shù)的

27、過程，那么實(shí)際上全球各個(gè)國家都認(rèn)識(shí)到這樣的一個(gè)技術(shù)， 那么實(shí)際上世界各國都在儲(chǔ)能、在電池在相關(guān)的基礎(chǔ)上布局了很多項(xiàng) 目。比方說在“十二五” “十三五”全球普遍聚焦電池中，那么在日 本他們像NIDO、像AST他們都有大量的這種國家級(jí)的工程，在組織 產(chǎn)業(yè)、組織學(xué)術(shù)界圍繞著新能源汽車圍繞儲(chǔ)能來進(jìn)行攻關(guān)，那么以美 國的話提出了 Bettery50。的技術(shù)，也就是要目標(biāo)是制造500Wh/kg的電池，那么他們也聯(lián)合了美國最優(yōu)秀的國家實(shí)驗(yàn)室、大學(xué)和企業(yè)進(jìn)行聯(lián)手，那么朝著這樣的目標(biāo)在做技術(shù)創(chuàng)新。近期美國能源部提出了 “儲(chǔ)能大挑戰(zhàn)”，那么他們這樣一個(gè)計(jì)劃的愿景是，到203。年，建立并維持美國在儲(chǔ)能利用和出口方面

28、的全 球領(lǐng)導(dǎo)地位，擁有可靠的國內(nèi)制造鏈和不依賴進(jìn)口的關(guān)鍵材料供應(yīng)鏈。 目前的話像電池的制造業(yè)并不在美國，那么他們希望不要錯(cuò)過原來針 對(duì)交通、針對(duì)運(yùn)輸這樣的一個(gè)電池，那么在儲(chǔ)能這一塊，他們也是在 想方法積極的布局。對(duì)于韓國的話，最近提出K電池，那么實(shí)際上也是圍繞著203。 年這樣一個(gè)大的目標(biāo)，他們?cè)诩哟髢?chǔ)能、加大電池方面的投入。那么 希望通過國家的行為進(jìn)一步發(fā)揮像三星、像SK這樣的優(yōu)勢(shì)企業(yè)的這 樣的技術(shù)優(yōu)勢(shì)。那么在消費(fèi)類電子設(shè)備、新能源汽車以及未來儲(chǔ)能中, 將它們產(chǎn)的這樣電池作為關(guān)鍵核心技術(shù)，集成到未來的這樣一個(gè)面向 碳達(dá)峰碳中和需要的關(guān)鍵技術(shù)中。像歐盟近期也提出了電池2030+計(jì) 劃，那么也是

29、在圍繞著2030這樣一個(gè)長遠(yuǎn)的目標(biāo)，在圍繞著技術(shù)開 發(fā)，那么提出歐盟需要做的技術(shù)。那么以德國為例，他們自己國內(nèi)的 系統(tǒng)也是在大量的支持這方面的研究。英國作為電化學(xué)，比方像法拉第這樣著名的電化學(xué)家，那么最近 也以他的名字命名了 “法拉第挑戰(zhàn)”，他們也是注意到那么從人類命 運(yùn)共同體的出發(fā)，那么碳中和是全人類追求的目標(biāo)，利用清潔低碳、 平安高效的這樣電力系統(tǒng)是必然，那么法拉第挑戰(zhàn)也是針對(duì)這樣一個(gè) 需求在定義他們?cè)趺磥碜?，怎么來進(jìn)一步提升他們?cè)趦?chǔ)能方面的核心 競爭力。所以目前我們向中國科學(xué)院也在牽頭來做這樣的預(yù)言，來提出如果我們國家通過技術(shù)變革，對(duì)于不得不排放的這樣25億二氧化碳怎么 樣能夠通過技術(shù)的

30、研發(fā)，能夠使排放量和我們其他這樣的總的過程量 能夠到達(dá)這樣一個(gè)中和。那么所以這里面的關(guān)鍵是兩大塊，一塊是怎么樣將可以不排放的 二氧化碳確確實(shí)實(shí)的有效的替代下來，那么同時(shí)我們對(duì)于長遠(yuǎn)將不得 不排放的二氧化碳過程，怎么通過自然和人為的過程進(jìn)一步做好吸收。我們以電力這樣的一個(gè)碳排放大戶的指標(biāo)為例來看。那么在2005年100。瓦時(shí)的電力也就是一度電排放的二氧化碳是在900克二氧化 碳的這樣一個(gè)總量。對(duì)于900克經(jīng)過這樣15年的努力，在2020年那么這個(gè)數(shù)已經(jīng)能夠降到了 580克二氧化碳一度電的這樣一個(gè)水平。那么實(shí)際上這里面既有提高我們這樣的風(fēng)能、太陽能以及水電的這樣 的一個(gè)容量，那么同時(shí)也是由我們進(jìn)一

31、步來提高煤燃燒的效率，使我 們這種化石能源能夠低碳化利用的一個(gè)貢獻(xiàn)。那么如果從未來碳中和的這樣的一個(gè)愿景出發(fā)，我們可以看到降到現(xiàn)在580克二氧化碳一度電是遠(yuǎn)遠(yuǎn)不夠的，我們還需要進(jìn)一步通過 技術(shù)變革。那么這里面有三個(gè)大的方面，一方面對(duì)于我們當(dāng)前的能源 主體也就是化石能源，怎么樣能夠高效的清潔低碳化利用，能夠?qū)⒅?既能夠把熱量放出，也能夠把碳能夠固定下來。比方說我們以煤為例, 我們是不是可以把煤中的碳固定成碳材料，把其中的這樣的一個(gè)可以 貢獻(xiàn)熱量的含氫的組分來進(jìn)行能源的利用。那么這樣的話事實(shí)上來講 類似的技術(shù)還有不少，當(dāng)然目前還有很多新的技術(shù)方案也在提出，將 化石能源清潔低碳化利用，這個(gè)是我們當(dāng)前

32、需要研究的一個(gè)非常迫切 的主體的需求。那么我們化石能源總體如果總量有限的話，新的增量是要實(shí)現(xiàn)低 碳清潔能源的替代，那么這里面怎么樣低碳清潔能源的規(guī)?；茫?那么實(shí)際上就是一個(gè)非常關(guān)鍵和重要的問題。我們將風(fēng)電、太陽能、 光伏怎么樣進(jìn)一步發(fā)揮的作用進(jìn)一步增加，那么實(shí)際上也是目前在各 個(gè)方面的行動(dòng)計(jì)劃在進(jìn)一步增加的，來進(jìn)一步拓展的事情。那么除此以外，我們也進(jìn)一步要發(fā)揮將二氧化碳工程利用的技術(shù), 二氧化碳不僅僅是我們排放的產(chǎn)物，而是作為這樣一個(gè)新的資源作為 處理，作為利用的這樣的一個(gè)目標(biāo)來進(jìn)行研究。清華大學(xué)張希良教授，他們也對(duì)2000年前碳中和目標(biāo)下的這樣 的一個(gè)低碳能源的轉(zhuǎn)型進(jìn)行了一個(gè)情景分析。那

33、么這個(gè)情景分析的話, 以我們目前的這樣一個(gè)煤、石油、天然氣貢獻(xiàn)的這樣的一個(gè)當(dāng)量，那 么大家可以看到，從當(dāng)前到碳達(dá)峰以前，我們化石能源的總量，那么 煤是基本不動(dòng)，石油有少量增加，天然氣是稍微增加一些。那么對(duì)于 這樣社會(huì)開展所需要新的能源來源依靠誰來增加？是我們給出圖中我 們這樣的一個(gè)綠色和黃色的線，那么它們對(duì)應(yīng)了這樣的一個(gè)風(fēng)能、風(fēng) 電和太陽能的這樣一個(gè)來源。那么從203。年前達(dá)峰以后，我們可以 看到黃色和綠色進(jìn)一步增加，黑色的煤進(jìn)一步減少。同時(shí)即使我們通過碳補(bǔ)給技術(shù)加二氧化碳補(bǔ)給下來，它有一定量產(chǎn)生，但也并不是主 體。我們國家提出到2。3。年前，非化石能源一次能源消費(fèi)占比達(dá) 25%O這里面也確實(shí)

34、還有很大需要努力的目標(biāo)。那么這里面提的一個(gè) 具體指標(biāo)是風(fēng)電、太陽能的發(fā)電總裝機(jī)容量到達(dá)12億千瓦時(shí)以上。那么除此以外的話，我們可以看到對(duì)于到達(dá)碳中和這樣的一個(gè)場(chǎng) 景，我們可以看到那個(gè)時(shí)候我們以圖所占比為例，可再生68%,基本 上與現(xiàn)在的煤和石油的占比的總和相當(dāng)。那么這也意味著從當(dāng)前到未 來，碳中和要實(shí)現(xiàn)煤和石油為主體占比到可再生能源占比占主導(dǎo)的這 樣一個(gè)能源消費(fèi)的轉(zhuǎn)變過程。那么這個(gè)轉(zhuǎn)變過程也是需要我們從通過 技術(shù)的變革，通過新型電網(wǎng)的構(gòu)建才能夠?qū)崿F(xiàn)。那么對(duì)于電力結(jié)構(gòu)的這樣的一個(gè)預(yù)測(cè)，我們也可以看到一個(gè)類似 的事實(shí)，那么也要是逐步在達(dá)峰以前我們要控制化石能源的利用比例, 那么風(fēng)電、光伏可再生能源

35、的比例的顯著上升，是降低碳排放的關(guān)鍵 點(diǎn)。我們?cè)趺礃油ㄟ^技術(shù)創(chuàng)新，這個(gè)技術(shù)創(chuàng)新不僅僅表達(dá)在如何將風(fēng) 電、光伏進(jìn)一步發(fā)電，而是我們?cè)趺礃幽軌驅(qū)⑦@種來源非常不穩(wěn)定的 這樣一個(gè)發(fā)的電能夠有效地存下來。當(dāng)我們用的時(shí)候，我們能夠?qū)㈦?有效的用下來這樣一個(gè)新的需求，那么這個(gè)新的需求也是支撐我們光 伏和風(fēng)電可再生能源比例顯著上升的極其關(guān)鍵的這樣的一個(gè)技術(shù)。我們通過預(yù)測(cè)，實(shí)際上可以看到，那么可再生能源到中和的那一 點(diǎn)也就到6。年的時(shí)候要占到一半以上，那么這也意味著我們整個(gè)電網(wǎng) 的一個(gè)結(jié)構(gòu)的顯著變化。這個(gè)變化是依賴目前的火電為主要轉(zhuǎn)變成以 依靠低碳的新能源的為主。我們?cè)趺礃油ㄟ^技術(shù)的變革，通過行業(yè)的 進(jìn)步，通過

36、新的技術(shù)的引入，能夠推動(dòng)可再生能源裝機(jī)量顯著提升， 發(fā)電本錢不斷下降的這樣一個(gè)過程。那么事實(shí)上如果我們?cè)倩仡櫼幌氯蚪?0年的努力，也就是從全 球來看，光伏、風(fēng)電、海上風(fēng)電以及陸上風(fēng)電，他們的本錢那么均都 發(fā)生了這樣的一個(gè)顯著的降低。那么這也是在前期這個(gè)世界這樣一個(gè) 全球共同體，包括各國的科學(xué)家、工程師、企業(yè)和相關(guān)政策的支持下, 那么實(shí)現(xiàn)的一個(gè)事情，那么這也是給予了我們后續(xù)更強(qiáng)的一個(gè)信心。 如果我們加大在這方面的創(chuàng)新，加大在這方面的產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)，那么實(shí) 際上是有望能夠進(jìn)一步推動(dòng)，推動(dòng)這樣的過程。那么在目前從原來的電網(wǎng)源網(wǎng)荷變成新型電力系統(tǒng)的這樣一個(gè)以 可再生能源占主導(dǎo)，我們可以看到一個(gè)本質(zhì)的差異

37、是原有的以火力發(fā) 電為主，那么基本上來講可以與用電側(cè)相匹配的一個(gè)發(fā)電的政策是可 以做到可控。目前我們?nèi)祟惷刻斓挠秒姷幕顒?dòng)，那么基本上是在每天前半夜是用電的高峰，后半夜是用電的低谷，那么我們可以通過控制燃燒的過 程，通過控制發(fā)電總量進(jìn)行匹配。當(dāng)然現(xiàn)有的電網(wǎng)也是需要進(jìn)一步削 峰填谷來實(shí)現(xiàn)這樣的一個(gè)能耗的高度利用。對(duì)于我們未來如果以可再生能源占主導(dǎo)，大家就可以看到這樣一 個(gè)場(chǎng)景。如果是太陽能，我們只有白天有電，晚上前半夜是用電的高 峰，我們?cè)趺礃幽軌驅(qū)滋飚a(chǎn)生的電能夠存下來到后半夜用，那么這 自然是一個(gè)重要的問題。那么對(duì)于風(fēng)電的話，我們知道并不是我們用電的時(shí)候才刮風(fēng)，而 是刮風(fēng)并不受我們?nèi)祟愐庵緸檗D(zhuǎn)移，所以我們?cè)趺礃幽軌驅(qū)L(fēng)電有效 存下來，那么實(shí)際上這也是新型電力系統(tǒng)的一個(gè)具體的特征，是要引 入儲(chǔ)能才能夠?qū)崿F(xiàn)電在一個(gè)從發(fā)電負(fù)荷側(cè)的這樣的一個(gè)平衡。我們可以看到在不同的儲(chǔ)能過程中，那么實(shí)際上也有對(duì)應(yīng)了很多 新的技術(shù)，比方說有很多物理儲(chǔ)能的方式，我們通過抽水性能也就是 將低處的水沖到高處，那么這樣的話就相當(dāng)于把能量通過水的重力勢(shì) 能存儲(chǔ)進(jìn)來。那么除此之外的話，我們還有很多化學(xué)儲(chǔ)能的方式，比方說我們 各位學(xué)員用到的手機(jī)、筆記本，甚至電動(dòng)車?yán)锩娴碾姵?，是把鋰離子 存在不同的電極材料中，利用它在不同電極材料中的化學(xué)式不同