中國儲(chǔ)能網(wǎng)訊：5月19日至21日，“第八屆中國國際儲(chǔ)能大會(huì)”在深圳隆重召開， 來自中國、美國、德國、英國、加拿大、西班牙、日本、韓國、澳大利亞等國和地區(qū)1500余位政府機(jī)構(gòu)、科研院所、行業(yè)組織、電力公司、新能源項(xiàng)目單位、系統(tǒng)集成商等代表出席本次大會(huì)。
英國伯明翰大學(xué)教授丁玉龍?jiān)趪H儲(chǔ)能專場，以“熱能-化學(xué)能-電能轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)：下一代破壞性的技術(shù)”為題，發(fā)表了精彩演講。
演講內(nèi)容如下：
丁玉龍：今天上午聽了幾個(gè)講座，都是現(xiàn)代的技術(shù)。我要講一個(gè)未來的技術(shù)。所謂未來，大家可以知道，中國過去幾年發(fā)生了很多的變化，做什么事都很快。一夜之間都是小黃車，一夜之間有很多電池，大家知道中國的電池，我想應(yīng)該是產(chǎn)能過剩的，未來可能是競爭更加激烈。我想講理論方面的事。
從未來的能源發(fā)展來看，我想可再生能源一定會(huì)占比較大的比例，但是時(shí)間會(huì)比較長。伯明翰大學(xué)是一百多年的老大學(xué)，因?yàn)槲覀兊膶W(xué)生、老師有11個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)獲得者，也培養(yǎng)了三位英國首相，還包括原子彈和心臟起搏器、雷達(dá)的發(fā)明，美國造出原子彈，但是不等于原子創(chuàng)新，這兩者要分開。我們做什么和我們的中心，我們的中心是5年之前我到伯瀚創(chuàng)建的，到現(xiàn)在有接近200人的團(tuán)隊(duì)，它是跨整個(gè)學(xué)校的不同學(xué)院，一個(gè)做冷、一個(gè)做熱，那里有兩筆比較大的經(jīng)費(fèi)支持這兩個(gè)中心，現(xiàn)在已經(jīng)建了一大半，今年下半年或者明年上半年會(huì)建成。我們聚焦熱和冷，但是從材料的配方到先進(jìn)制造技術(shù)到單元到系統(tǒng)集成以及一些應(yīng)用，我們還做網(wǎng)絡(luò)安全方向的工作，另外還儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)政策方面的研究，右邊舉了幾個(gè)例子，冷鏈技術(shù)，冷鏈技術(shù)我想是中國發(fā)展冷鏈配送，包括阿里、京東，我們中國的冷鏈配送很不完全。我想未來的三五年會(huì)有很大的發(fā)展。過去幾年做了政策文件。這是我們熱所消耗的能量，現(xiàn)在是很高的，未來30年，對(duì)冷的產(chǎn)生和應(yīng)用，所耗的電將超過熱，這是發(fā)生的技術(shù)。由于中產(chǎn)階級(jí)崛起，生活質(zhì)量提高，誰都不愿意降低生活質(zhì)量。盡管耗能更多，這也不可能返回的事。
熱能、電能、化學(xué)能轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)的技術(shù)，這是我今天講的。
原則性的東西重復(fù)一下，首先明確能不儲(chǔ)就不儲(chǔ)，任何過程都有損失，沒有辦法才儲(chǔ)。為什么儲(chǔ)能？大家已經(jīng)講了很多，不再重復(fù)。由于我們沒有辦法，它的間歇性和波動(dòng)性、不可預(yù)測性，包括區(qū)域性的功能、負(fù)荷波動(dòng)等等，我不具體講。解決這些問題，儲(chǔ)能只是其中的一個(gè)技術(shù)。搞電網(wǎng)的就知道，新的能源網(wǎng)絡(luò)技術(shù)，不只是電網(wǎng)，能源網(wǎng)絡(luò)包括電網(wǎng)、能網(wǎng)等，需求方的響應(yīng)就是第二點(diǎn)，第三點(diǎn)是儲(chǔ)能技術(shù)，第四點(diǎn)是靈活發(fā)電技術(shù)，這些都可以幫助解決這些問題，儲(chǔ)能只是其中一項(xiàng)技術(shù)。為什么儲(chǔ)能重要？儲(chǔ)能對(duì)于另外三種技術(shù)都有應(yīng)用，它的重要性不比其他的低，所以占比比較大一些。另外我簡單介紹一下，在研究領(lǐng)域，我是在大學(xué)做研究的，我就不從企業(yè)的角度講，大家可以看到過去十年，在2009年以前，電池的研究和儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷的方向基本相同。從2010年向后開始增加，現(xiàn)在鋰電池研究很快，很多人在這方面做研究。實(shí)際上對(duì)于其他儲(chǔ)能技術(shù)，全球的研究方面相對(duì)來說產(chǎn)出還是比較少的。
專利方面也是一樣，一直以來電池方面的專利比儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷高一些。鋰離子電池和儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷是兩個(gè)主要的方向，只不過對(duì)這樣的聽眾，可能電池方向做得更多一些。我想給大家一個(gè)明確的東西，這兩個(gè)方向基本齊頭并進(jìn)，儲(chǔ)熱、儲(chǔ)能研究少一些。第一次工業(yè)革命是熱機(jī)的原因，它的時(shí)間比較長，速度沒有那么快。很久以前納米科研技術(shù)，很多人研究，但是產(chǎn)業(yè)的發(fā)展并沒有太多的幫助。這個(gè)數(shù)據(jù)不是很全，但是大體上這樣的量級(jí)是對(duì)的。大概90%的儲(chǔ)能方面的裝機(jī)容量是抽水蓄能，這是大家公認(rèn)的東西。大概10%是其他儲(chǔ)能方向，再把10%細(xì)分一下，儲(chǔ)熱、儲(chǔ)冷占2/3，其他占1/3。從產(chǎn)業(yè)角度，電池方向并不是巨大的，至少目前為止，未來的電動(dòng)汽車方向一定會(huì)把這個(gè)方向提得很高，假如能夠?qū)崿F(xiàn)的話。最近網(wǎng)上有些爭論，未來是電池方向還是燃料電池方向，他們把克強(qiáng)總理訪問日本的照片放在那兒，這是兩個(gè)利益集團(tuán)之間的爭論，燃料電池技術(shù)路徑和鋰電池的技術(shù)路徑，這兩個(gè)方向的作用是不太一樣的。很顯然，兩個(gè)方向的成本都很高。電池的反應(yīng)速度要快一些，燃料電池的加速度比較慢，啟動(dòng)速度比較慢，這是大家公認(rèn)的，我不做過多的評(píng)論，我不是這兩個(gè)領(lǐng)域的專家，聽了很多，大家看到豬跑，沒有吃豬肉，我只是做一些評(píng)論。
這個(gè)東西是比較老的，基本的量級(jí)，大家有不同的數(shù)據(jù)，量級(jí)基本類似。
下面我要講的是主要內(nèi)容，大家在填效率，我把概念性的東西弄清楚了，首先是能源分為一次能源和二次能源，一次能源包括燃料，化石能源、可再生能源，可再生能源里面包括太陽能、風(fēng)能等等。二次能源包括熱、機(jī)械功和電，這個(gè)圖是能源轉(zhuǎn)換三角形，絕大能源轉(zhuǎn)換，90%通過能源三角形轉(zhuǎn)換，熱在中間，為什么在中間？因?yàn)槟垡淮文茉春投文茉吹募~帶，90%的能源都是通過熱轉(zhuǎn)換而來。電池只是電里面很小的一部分。所以你說電池的效率90%，我們有40%和45%的，剛才有一位演講者提出電池的效率大概60%-90%之間，我想這個(gè)數(shù)據(jù)是比較可靠的。有低于50%，甚至40%，雖然我們不做電池，但是我們測電池，主要研究熱功率的方向。另外我需要說的是，把熱和冷再拿出來，除了90%所謂的能源預(yù)算是基于熱的轉(zhuǎn)換、輸送和存儲(chǔ)，還有能源的終端應(yīng)用，熱能占70%，這里面包括熱和冷，實(shí)際上是電的形式，這個(gè)影響是比較小的。
中國關(guān)于能源方向的flow map，煤還是很多。另外我想給大家說的是煤、油和氣。大家可以看到損失的部分很大，電的能源不容易，即使電池的效率很高，并不代表你整體的效率高。要從挖的時(shí)候算到最終用的能量，應(yīng)該不高于10%，甚至更低。煤為主損失大，熱的直接利用超過10%，就上面的那塊。大家可以看到，為什么我們要綜合考慮整個(gè)能源系統(tǒng)，而不是一部分來考慮。為什么能源效率低？首先一個(gè)例子是能源發(fā)電系統(tǒng)，這就是鋼鐵的系統(tǒng)，世界鋼的生產(chǎn)為例，全球大概是16億噸鋼每年，中國占接近一半，消耗大概15億噸標(biāo)煤。流程很簡單，從原料到產(chǎn)出，煉鋼、煉鐵、軋鋼，每一步的消耗都在這里，大致是這樣的范圍，基本大家都認(rèn)可。這個(gè)總能耗是650-670公斤，就是每噸煤。煉鐵過程在75%。實(shí)際上我們算了一下，理論能耗250公斤標(biāo)煤，還有能源的生產(chǎn)、加工和運(yùn)輸，前面還沒有算，還有環(huán)保的治理，能源效率利用非常低。可再生能源很重要。
發(fā)電，包括內(nèi)燃機(jī)，燃煤發(fā)電，大概35%，核電33%，煤氣是40%左右，內(nèi)燃機(jī)發(fā)電是30%左右，這是額定負(fù)荷。這個(gè)效率只是發(fā)電廠作為邊界條件，沒有計(jì)算這個(gè)燃料怎么挖出來、怎么處理、怎么輸送，污染防治，你要把這些都算起來，可想而知效率有多高。再就是開車，我們的汽油和柴油車，開的時(shí)候就覺得內(nèi)燃機(jī)的效率大概30%-35%左右，實(shí)際上那是額定負(fù)荷的效率，很多情況下有閑置，閑置也耗能。這個(gè)加起來是比較低的，應(yīng)該不到10%。
理念，從源頭開始，下一代的技術(shù)。熱能通過存儲(chǔ)，再通過熱交換進(jìn)行化學(xué)能、電能的轉(zhuǎn)換，分兩步，熱能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)換和存儲(chǔ)，通過化學(xué)能的技術(shù)，把熱能通過氧化還原反應(yīng)，這個(gè)過程基本上能量轉(zhuǎn)化了，也存儲(chǔ)了，這個(gè)過程效率是比較高的。因?yàn)榘l(fā)電廠的效率比較低。這里面就是化學(xué)能和電能可以用電池技術(shù)，也可以用燃料電池技術(shù)，這樣傳統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)里面它的作用就減少了。大家可能要問，熱能怎么來？你要把燃料直接變成熱，很多東西不需要處理，成本大大降低，效率增加。還有風(fēng)能可以變成熱，這種技術(shù)最近5年左右開始做的?；旧弦淮文茉吹綗岬霓D(zhuǎn)換，熱再到化學(xué)能效率比較高，化學(xué)能無論是通過燃料電池還是通過電池的方法，比如鋰電池，效率是比較高的。初步估計(jì)，這樣從開始到后面，它的效率應(yīng)該到70%左右，而且是閉環(huán)的，產(chǎn)生的預(yù)熱也返回去了。至少理論上來講這個(gè)過程走得通。
例子，剛才講的是把發(fā)電廠的環(huán)節(jié)減掉了。我說的是未來的技術(shù)，里面很多單元技術(shù)都有了?；瘜W(xué)能到電能轉(zhuǎn)換方法，一個(gè)是熱充電，最近這個(gè)領(lǐng)域有些發(fā)展，比如我們可以利用鋰-空電池，可以實(shí)現(xiàn)鋰循環(huán)，解決鋰回收問題。大家也知道，鋰的回收是比較難的，到現(xiàn)在為止應(yīng)該是沒有人回收或者研究做了，但是經(jīng)濟(jì)可靠，回收是沒有的。這個(gè)圖我就不講了，從兩個(gè)氧化化學(xué)反應(yīng)，利用鋰-空或者鋰-氧的原理，下面是屬于電池技術(shù)。第二個(gè)例子，熱充電，通過燃料電池原理，實(shí)現(xiàn)碳循環(huán)。氧化還原反應(yīng)，通過一些材料轉(zhuǎn)化，實(shí)現(xiàn)這樣的循環(huán)，這是比較好的。這是類似燃料電池的方法，或者部分類似液流電池的方法，它的容量和速率沒有問題，至少理論上到現(xiàn)在為止還是可以走通的。我認(rèn)為這是未來的技術(shù)，應(yīng)該是具有破壞性的。未來的燃料電池可以使用，或者部分可以使用，鋰電池也部分可以使用，但是會(huì)打破傳統(tǒng)的一些過程。這些方面的速度會(huì)很快，中國的發(fā)電廠基本是虧損的，你要讓它不虧損就得做一些工作，我想這是可以做的主要方向。
我講這些。謝謝大家！
（本文根據(jù)現(xiàn)場錄音整理，未經(jīng)本人審核）
