中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)訊：2017年4月24-26日，第七屆中國(guó)國(guó)際儲(chǔ)能大會(huì)在蘇州香格里拉酒店圓滿召開，來自中、美、英、德、澳、日、韓等國(guó)家的1400余位嘉賓到場(chǎng)參會(huì)。大會(huì)共邀請(qǐng)140余位行業(yè)專家與企業(yè)代表，圍繞產(chǎn)業(yè)熱點(diǎn)話題，發(fā)表了一系列精彩演講，中國(guó)儲(chǔ)能網(wǎng)將向讀者傳遞本次大會(huì)最具價(jià)值的聲音。
大會(huì)期間，清華大學(xué)王保國(guó)教授在“儲(chǔ)能電站暨微電網(wǎng)專場(chǎng)”，以《對(duì)電能轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的再思考》為題發(fā)表演講，現(xiàn)將演講主要內(nèi)容發(fā)布，以饗讀者。
王保國(guó)：各位專家，各位代表下午好。我是來自清華大學(xué)的王保國(guó)，這個(gè)題目為什么叫“再思考”？因?yàn)檫@次會(huì)議來的人很多，去年在深圳有六七百吧，今年有一千兩百人，因?yàn)樵谶@個(gè)行業(yè)大家都在聚集隊(duì)伍、聚集力量，儲(chǔ)能逐漸引起更多的關(guān)注，有儲(chǔ)能裝備的生產(chǎn)，還有儲(chǔ)能應(yīng)用的，還有做微電網(wǎng)的，還有投資界的朋友們。所以在這里面怎么把這個(gè)事兒做好，保持這個(gè)產(chǎn)業(yè)良性發(fā)展，我覺得這是我們要很好的考慮的問題。把我們自己想過的一些問題，做過的一些事情跟大家分享一下，也是接受大家的批評(píng)和評(píng)價(jià)，所以叫“再思考”。
儲(chǔ)能支撐可再生能源發(fā)展，在分布式、多用戶、大電網(wǎng)方面，特別是在自愈、兼容、經(jīng)濟(jì)的方面，以及促進(jìn)可再生能源接納這些方面是一個(gè)不可缺少的環(huán)節(jié)。
在這里面有一些基本的問題，2016年的時(shí)候，習(xí)總提了能源革命，國(guó)家在制訂能源發(fā)展的技術(shù)路線，以及去年的指導(dǎo)意見里面，把幾個(gè)方面，大容量?jī)?chǔ)能方面擱進(jìn)去了，其中提到了全釩液流電池，一個(gè)光熱發(fā)電一些事情。2017年3月底的時(shí)候，國(guó)家能源局的征求意見稿也講了很多，大規(guī)模的抽水蓄能，壓縮空氣、超導(dǎo)、鉛酸、鋰電池都列在這塊了。市場(chǎng)是需要引導(dǎo)的，把這些都擺在這兒，讓市場(chǎng)說話，基本上是這么一個(gè)態(tài)度。因?yàn)樽罱K大家都是要取得一個(gè)利潤(rùn)空間的，那么這些技術(shù)怎么樣真正的實(shí)現(xiàn)良性循環(huán)，這里面到底干什么事兒，往哪方面發(fā)展可能很重要?；谶@個(gè)事情，橫坐標(biāo)是它的功率，電能大家關(guān)注兩個(gè)事兒，一個(gè)是功率大小，再一個(gè)是它的持續(xù)放電時(shí)間，從小一點(diǎn)的金屬空氣，到液流電池，那邊的壓縮空氣、抽水蓄能，這么多的場(chǎng)合，如果你想介入這個(gè)，想做這個(gè)，就看哪方面的市場(chǎng)定位。確實(shí)給業(yè)界的每一個(gè)從業(yè)者都提出了，哪種儲(chǔ)能技術(shù)更具有發(fā)展前景，特別是投資的更關(guān)心這個(gè)事情。
根據(jù)這個(gè)情況，從基本方面我們提出一個(gè)判斷的基本準(zhǔn)則，一共四個(gè)方面，不敢叫四項(xiàng)基本原則，但是四個(gè)準(zhǔn)則還是可以考慮的。
第一，安全。這么大一個(gè)電池系統(tǒng)出了問題不得了。這個(gè)安全有兩方面，一個(gè)方面是它本體上安全，還有一種是通過人們的發(fā)展技術(shù)，通過技術(shù)提升來實(shí)現(xiàn)的安全。
剛才大家講高溫型的鈉硫電池，日本的公司應(yīng)該說做產(chǎn)品是很細(xì)致的，但是最終還是出問題，該著還是著。我是搞化工的，不得不讓我們思考，我們講綠色化工不能只停留在嘴皮子上，一定是本質(zhì)上安全，本質(zhì)上綠色的東西，所以我們把安全作為第一個(gè)方面，而且是本質(zhì)安全。鋰電池搞水基的我特別同意，還有固體電解質(zhì)這都是本體上安全的技術(shù)。
第二，資源可持續(xù)性。無論我們抽水庫(kù)抽水蓄能，我們大量的在甘肅、內(nèi)蒙，本來就沒有那么多水，搞抽水蓄能沒有辦法。在江蘇浙江這一帶，山水多適合這樣搞。所以在南方能搞抽水蓄能不要搞別的。還是要講經(jīng)濟(jì)效益，因地制宜的搞儲(chǔ)能，這才是一個(gè)正確的。我是搞電化學(xué)儲(chǔ)能的，一定要問，儲(chǔ)能介質(zhì)，電化學(xué)活性物質(zhì)有沒有這樣的資源，如果我們所有的資源都靠進(jìn)口，或者從天然氣拿非常昂貴，那你這個(gè)搞不下去的，資源限制是一個(gè)不可逾越的障礙，所以在這點(diǎn)上，走哪些路線，搞哪種儲(chǔ)能一定要考慮這個(gè)。
第三，全生命周期的環(huán)境友好性。不能只講使用，要從研究開發(fā)、生產(chǎn)制造、使用報(bào)廢全生命周期是綠色友好，不能只講其中一個(gè)環(huán)節(jié)。
第四，一定要盈利。很多來自業(yè)界的，一個(gè)產(chǎn)品一個(gè)技術(shù)路線如果不能盈利，只是靠國(guó)家補(bǔ)貼，不能稱為真正的產(chǎn)品，特別是大家發(fā)展新的儲(chǔ)能產(chǎn)品，新的儲(chǔ)能技術(shù)的時(shí)候，一定把這四個(gè)方面同時(shí)考慮。如果只講一點(diǎn)一定是不全面的。
那么多應(yīng)用場(chǎng)合，你把這四點(diǎn)都擱進(jìn)去以后，最后你自己就會(huì)得到一個(gè)判斷，哪方面是可以搞，哪方面是不可以搞的。這個(gè)事情不是我現(xiàn)在提出來的，2015年我們制訂國(guó)家十三五的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃，當(dāng)時(shí)大家爭(zhēng)論的非常激烈，各說各的好。我自己雖然一直搞全釩液流電池，我說大家還是要有一個(gè)客觀公正的尺度來分析這個(gè)事情。使國(guó)家的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展不至于走的太偏。所以在這個(gè)事兒上我想說要從四個(gè)方面同時(shí)來考慮，然后給一個(gè)綜合評(píng)價(jià)。
還有一個(gè)規(guī)模，在規(guī)模儲(chǔ)能、集中發(fā)電的場(chǎng)合，輸電網(wǎng)配的一定是相當(dāng)大，大規(guī)模的石油化工行業(yè)，剛才談的儲(chǔ)氣庫(kù)我是堅(jiān)決同意的，因?yàn)槟欠N場(chǎng)合我們是解決一個(gè)城市一個(gè)區(qū)域的能量穩(wěn)定問題，一定要那種辦法搞。但是局域的，我們?cè)谝粋€(gè)微電網(wǎng)里面，你再配儲(chǔ)氣庫(kù)就劃不來了。這里面還有一個(gè)匹配的問題，分散的、單元樣式要按分散的單元方式，要根據(jù)物理尺寸匹配。
談到液流電池，因?yàn)槲易约鹤钍煜み@方面，最早應(yīng)該是1973年，當(dāng)時(shí)美國(guó)的宇宙航天局他們提出來，后續(xù)到2000年以后，因?yàn)樾履茉催@個(gè)產(chǎn)業(yè)發(fā)展起來以后，對(duì)儲(chǔ)能的需求比較多 ，所以大家研究開發(fā)種類，現(xiàn)在有20多個(gè)體系在談這個(gè)。最早德國(guó)跟法國(guó)人打仗的時(shí)候，就把這個(gè)東西擱在飛艇上它也能飛起來。
這些年發(fā)展下來，底下這個(gè)是多硫化鈉溴體系，這是90年左右，那個(gè)時(shí)候是英國(guó)人搞的多硫化鈉溴，能源效率也不錯(cuò)，但腐蝕性太厲害，就是因?yàn)殇宓母g，他們建了一個(gè)20兆瓦的儲(chǔ)能電站，最后銹的一塌糊涂，最后不得不下馬了。
上面這個(gè)體系是鋅溴體系，是第二個(gè)進(jìn)入示范工程階段，美國(guó)人把奧巴馬拉到那個(gè)地方去看，國(guó)內(nèi)也在開始銷售這樣的。
工程案例最多的還是全釩液流電池體系，這個(gè)體系是1984年開始研究，1986年申請(qǐng)第一個(gè)專利。液流電池發(fā)展這么多年，工程案例最多的還是全釩液流電池體系。這個(gè)體系它的一些技術(shù)特征，一般來講大家講電化學(xué)儲(chǔ)能，功率和容量都是合在一塊兒的，像我們現(xiàn)在鉛酸電池，鋰離子電池，液流電池最重要的特征，電容乘電壓，是靠電堆決定的，容量是靠電解液循環(huán)，靠電解液的量來決定的，這樣在大系統(tǒng)里面能夠得到優(yōu)化和匹配最容易，所以從規(guī)模上、壽命上有它本質(zhì)的一些重要特征。
關(guān)鍵是安全可靠，20%的硫酸水溶液里面，把硫酸氧釩溶解進(jìn)去，這么一個(gè)無機(jī)的體系，水溶液不可能燃燒爆炸。然后它里面就是無機(jī)體系，不管擱多長(zhǎng)時(shí)間也不會(huì)發(fā)霉變質(zhì)。當(dāng)然時(shí)間久了離子遷移要控制一下，這個(gè)可能是消耗一點(diǎn)電能，是這么一個(gè)體系，個(gè)頭比較大，能量密度不夠高，這是它的弱點(diǎn)?；旧显谑覝剡\(yùn)行，希望高到50度左右，使熱管理更簡(jiǎn)單一點(diǎn)，直接用空氣換熱，成本就下來了。目前還是要求5度到45度這個(gè)范圍。當(dāng)然這個(gè)電解液能量密度低。電解液千萬不要擱在車上用，相當(dāng)于拉著水在跑，劃不來?，F(xiàn)在網(wǎng)上各種各樣的消息炒的比較兇，覺得它可以當(dāng)汽油使，完全不是一回事。
我們自己從04、05年，課題組安排研究生來做，09年和企業(yè)結(jié)合來做，目前它的關(guān)鍵的質(zhì)子傳導(dǎo)膜材料，電解液和電堆技術(shù)一點(diǎn)一點(diǎn)發(fā)展起來的，標(biāo)準(zhǔn)的5千瓦和15千瓦兩種電堆，完全是我們自己搞的技術(shù)確立起來的。能量效率75%到80%，電堆這個(gè)，發(fā)展了電極，國(guó)內(nèi)生產(chǎn)的，我們自己的膜，自己的電解液。
市場(chǎng)上看到的是你的電堆產(chǎn)品，真正重要的是怎么做電池的生產(chǎn)線，那些裝備是買不著的，你必須把這些裝備從頭開始研發(fā)，困難點(diǎn)是在這個(gè)地方。
當(dāng)然電堆我們從單電池，小的小電堆，到大的電堆，從十一五、十二五到十三五逐漸把這個(gè)工作做起來。
電解液就拿兩個(gè)儲(chǔ)槽擱在這個(gè)地方，你需要多一點(diǎn)就多加一個(gè)儲(chǔ)槽，這樣容量和功率可以單獨(dú)來搞。250千瓦1兆瓦時(shí)的標(biāo)準(zhǔn)模塊，后續(xù)再組裝就非常簡(jiǎn)單了。
小規(guī)模應(yīng)用，儲(chǔ)能電站，給車充電，風(fēng)力發(fā)電，園區(qū)里面這些東西我們最深的體會(huì)就是做這些事情的時(shí)候，技術(shù)只是一方面，發(fā)展這些裝備，發(fā)展技術(shù)的過程中，把會(huì)干這些的技術(shù)隊(duì)伍培養(yǎng)起來，是我們最重要的事情，也是最困難的事情。只有把這樣的隊(duì)伍發(fā)展起來以后，才能支撐產(chǎn)業(yè)發(fā)展，這是我們?cè)O(shè)計(jì)的，進(jìn)一步搞250千瓦的模塊，然后變成標(biāo)準(zhǔn)的商品。這樣使它的性價(jià)比達(dá)到最好。
在專利上形成一系列的從材料到裝備，到系統(tǒng)不同級(jí)別的，有些已經(jīng)授權(quán)了。
中國(guó)液流電池的水平在國(guó)際上橫向比較，2014年的時(shí)候，當(dāng)時(shí)拿到日內(nèi)瓦國(guó)際博覽會(huì)上，德國(guó)的和法國(guó)的電工專家看到我們的技術(shù)以后，認(rèn)為還是比較不錯(cuò)的，當(dāng)時(shí)給了我們一個(gè)展覽會(huì)特等金獎(jiǎng)。
2014年4月份，在IEC，我們拿著我們的技術(shù)，在華盛頓會(huì)場(chǎng)，大家在爭(zhēng)這個(gè)事兒，誰去主導(dǎo)國(guó)際上的液流標(biāo)準(zhǔn)這個(gè)事兒。我們拿到了穩(wěn)定性的質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)，這一項(xiàng)是我們中國(guó)人制訂的。在IEC的標(biāo)準(zhǔn)體系里面，能夠把中國(guó)人放進(jìn)去還是很不容易的，證明我們的全釩液流電池技術(shù)在國(guó)際上是有發(fā)言權(quán)的。和日本住友電工討論，去年到日本東京開會(huì)，和他們這些人他，至少是平起平坐的。所以在這點(diǎn)來講，技術(shù)水平在國(guó)際上還屬于相對(duì)靠前的地位。
咱們的會(huì)議上，昨天楊院士講你不能只做全釩的，還有鐵鉻也很有趣，我們還是要降成本，使它的利潤(rùn)空間更大，這才是重中之重。所以聚焦液流，安全壽命是根本。對(duì)工業(yè)產(chǎn)品，特別是兆瓦級(jí)的，你不能有10年到15年的使用壽命，兩三年就換這是不行的，民用的還可以，但是工業(yè)產(chǎn)品至少十年。發(fā)展儲(chǔ)能，中國(guó)的市場(chǎng)最大，中國(guó)還有美國(guó)的加州，另外是歐洲、德國(guó)，這幾個(gè)地方是儲(chǔ)能發(fā)展最重要的。
在技術(shù)發(fā)展過程中，好多技術(shù)已經(jīng)成熟的，我們跟上，但是在新能源儲(chǔ)能技術(shù)，特別是先進(jìn)的電池技術(shù)方面我們并不比別人落后。在這個(gè)事情上面，做好中國(guó)的事情就是解決世界的事情，謝謝大家。
（本文根據(jù)現(xiàn)場(chǎng)錄音整理，未經(jīng)本人審核）
個(gè)人簡(jiǎn)介：
王保國(guó)，分別于1987年、1993年在清華大學(xué)獲得化學(xué)工程學(xué)士、碩士學(xué)位，2000年在日本東京大學(xué)獲得工學(xué)博士學(xué)位。作為日本JST的外籍研究員，2001.7～2002.9在日本東京大學(xué)和清華大學(xué)從事燃料電池和高分子膜材料研究；2007.7～2008.8在美國(guó)哈佛大學(xué)進(jìn)行微流控技術(shù)與材料制備研究。目前主要從事膜材料和電化學(xué)工程交叉領(lǐng)域科研工作; 發(fā)展大規(guī)模蓄電儲(chǔ)能的全釩液流電池技術(shù)與裝備，開發(fā)鋅/空氣電池材料與技術(shù)，探索下一代電解水制氫技術(shù)；解明納米多孔膜受限空間內(nèi)離子遷移機(jī)理，揭示電化學(xué)體系中材料與性能間的構(gòu)效關(guān)系，發(fā)展能源轉(zhuǎn)化與儲(chǔ)能過程的材料、裝備與基礎(chǔ)理論。在國(guó)內(nèi)外發(fā)表學(xué)術(shù)論文300余篇，申報(bào)和授權(quán)專利26項(xiàng)。主講《膜分離技術(shù)原理》、《化工過程仿真》、《化工實(shí)驗(yàn)（2）》課程；主持和承擔(dān)多項(xiàng)國(guó)家“863”、“973”和自然科學(xué)基金科學(xué)研究項(xiàng)目；擔(dān)任“北京膜學(xué)會(huì)”第七屆理事會(huì)秘書長(zhǎng)、《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》編委會(huì)副主任、《膜科學(xué)與技術(shù)》編委會(huì)委員、能源行業(yè)液流電池標(biāo)委會(huì)委員等職
