角逐儲能產(chǎn)業(yè)高地，新曙光何在？

應對氣候變化的全球共識，以及我國“碳達峰、碳中和”的目標，引發(fā)了新一輪的能源革命。在這輪能源革命中，具有清潔零碳等諸多優(yōu)勢的風(fēng)光等新能源迎來(lái)跨越式發(fā)展的歷史機遇，正經(jīng)歷從“補充能源”到“主體能源”的轉變，逐步成為發(fā)電量增量主體，裝機占比超過(guò)40%。

但“靠天吃飯”的新能源發(fā)電存在間歇性、波動(dòng)性等短板。“靠天吃飯”的風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電不穩定，儲能就像一塊塊“大號充電寶”，作為提升系統靈活性的重要選擇，迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機遇期，也正直面著(zhù)技術(shù)突破的課題。

儲能：通往碳中和之路的“最優(yōu)解”

歷史上每一次工業(yè)革命，都是以能源革命為重要動(dòng)力。

構建面向碳中和的新型電力系統，需要大規模、高安全以及不同時(shí)長(cháng)的儲能技術(shù)，已經(jīng)成為行業(yè)共識。全國工商聯(lián)新能源商會(huì )秘書(shū)長(cháng)曾少軍認為，構建新型電力系統需要促進(jìn)新型儲能多元化發(fā)展，推動(dòng)電化學(xué)儲能等各類(lèi)儲能形式發(fā)展，支撐多能互補能源體系建設，同時(shí)創(chuàng )新儲能產(chǎn)業(yè)模式，培育發(fā)展新動(dòng)能。

在碳中和背景下，國際主要發(fā)達國家立足于其國情和發(fā)展階段制定了能源技術(shù)發(fā)展戰略，通過(guò)儲能等領(lǐng)域技術(shù)革新，以提高電力系統調節能力和對新能源的消納能力，助力電力系統轉型。

美國能源部已投入大量資金用于支持全釩液流電池、壓縮空氣儲能等技術(shù)研發(fā)。美國國家可再生能源實(shí)驗室 (NREL) 預計，2050 年儲能功率和儲能容量將分別達到 2億千瓦和 12億千瓦時(shí)以上，儲能規模相較目前將增長(cháng)約 10 倍。英國主要以投入公共資金支持儲能技術(shù)創(chuàng )新，通過(guò)發(fā)布“工業(yè)戰略挑戰基金”開(kāi)展“法拉第挑戰計劃”等措施鼓勵對電池儲能延壽、系統規模提升、回收利用等方面進(jìn)行深化研究。

在亞洲，日本也積極推動(dòng)儲能規?；l(fā)展,預計到 2030年儲能規模將比 2019 年增加10倍商用和家用蓄電池市場(chǎng)規模將達到 2400 萬(wàn)千瓦時(shí)，車(chē)載蓄電池市場(chǎng)規模也將擴大到 1億千瓦時(shí)。

視野回到國內，近年來(lái)，以輸出電力為主要形式的新型儲能技術(shù)創(chuàng )新已經(jīng)實(shí)現了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，當前，我國儲能行業(yè)整體處于由商業(yè)化初期向規?；l(fā)展的過(guò)渡階段，在技術(shù)研發(fā)、示范項目、商業(yè)模式、政策體系等方面均快速發(fā)展。

政策方面，政府高度重視儲能發(fā)展，從頂層設計到具體政策支持力度逐步增大。中共中央、國務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于完整準確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達峰碳中和工作的意見(jiàn)》四次提及儲能。國家發(fā)展改革委、國家能源局在2021、2022年先后聯(lián)合印發(fā)了《加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導意見(jiàn)》《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》，提綱挈領(lǐng)指明了新型儲能發(fā)展方向，要求強化規劃的引領(lǐng)作用，加快完善政策體系，加速技術(shù)創(chuàng )新，推動(dòng)新型儲能高質(zhì)量發(fā)展，并進(jìn)一步明確發(fā)展目標和細化重點(diǎn)任務(wù)。

在政策與市場(chǎng)需求的多輪驅動(dòng)下，新型儲能迎來(lái)發(fā)展春天，從數據上可見(jiàn)一斑：2022年，新型儲能新增投運規模達到 7.3GW/15.9GWh，同比增長(cháng)200%;2023年上半年繼續保持高速發(fā)展，新增投運規模 8.0GW/16.7GWh，超過(guò)2022 年新增規模水平，目前中國新型儲能市場(chǎng)裝機規模為全球第一。

儲能先進(jìn)技術(shù)及材料“多題待解”

每一次能源革命，都是以技術(shù)革命為先導。

“雙碳”目標對儲能發(fā)展提出質(zhì)的要求。中國科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(cháng)趙天壽分析指出，以新能源為主體的新型電力系統，對儲能要求非?？量?，包括高安全、高效率、低成本、規?；?、長(cháng)壽命，以及沒(méi)有資源和地域限制等多個(gè)方面。

科技部等九部門(mén)印發(fā)《科技支撐碳達峰碳中和實(shí)施方案(2022—2030年)》提出，發(fā)展前沿和顛覆性低碳技術(shù)，研究固態(tài)鋰離子、鈉離子電池等更低成本、更安全、更長(cháng)壽命、更高能量效率、不受資源約束的前沿儲能技術(shù)。

面向世界能源科技競爭，支撐綠色低碳科技創(chuàng )新，新型儲能技術(shù)創(chuàng )新機不容發(fā)，加快推進(jìn)先進(jìn)儲能技術(shù)規?；瘧脛菰诒匦?。在這其中，新材料是新型儲能技術(shù)的不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。

在當前新一輪產(chǎn)業(yè)升級和科技革命大背景下，新材料產(chǎn)業(yè)必將成為未來(lái)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石和先導，對全球經(jīng)濟、科技、環(huán)境等各個(gè)產(chǎn)生深刻影響。

中國科學(xué)院院士徐春明曾表示，電化學(xué)儲能雖然有比較大的發(fā)展空間，但依然未突破自身的瓶頸，例如，鋰離子電池是當前常見(jiàn)儲能方式所使用的重要材料，但是受限于資源和價(jià)格，未來(lái)有待突破。

據了解，當前我國儲能材料產(chǎn)業(yè)處于高速增長(cháng)階段，并在世界占據了重要地位。但我國儲能材料也面臨著(zhù)諸多挑戰，其中有三大挑戰最為緊迫：

一是關(guān)鍵資源進(jìn)口依賴(lài)度高，材料價(jià)格波動(dòng)大。我國鋰、鈷、鎳資源儲量分別占全球的約7%、1.7%、2.1%。2021年-2023年，鋰電儲能材料價(jià)格大起大落，對整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)劇烈沖擊。

二是采、選、冶、化過(guò)程環(huán)保問(wèn)題突出。我國儲能材料產(chǎn)業(yè)有規模優(yōu)勢，但是也面臨著(zhù)日益嚴峻的環(huán)保問(wèn)題和職業(yè)健康問(wèn)題，生態(tài)環(huán)境壓力較大。

三是高端綠色智能制造能力較薄弱，碳排放高。我國的儲能材料產(chǎn)業(yè)，還普遍存在著(zhù)單位產(chǎn)值能耗高、排放大、自動(dòng)化和智能化水平較低等問(wèn)題，亟需進(jìn)行補鏈強鏈，提升智能制造能力。

為此，先進(jìn)儲能材料國家工程研究中心首席科學(xué)家鐘發(fā)平帶領(lǐng)團隊，研制并孵化出首條車(chē)用混合動(dòng)力電池智能生產(chǎn)線(xiàn)，打破國際封鎖和壟斷，引領(lǐng)我國先進(jìn)儲能材料發(fā)展。而新能源汽車(chē)經(jīng)過(guò)十余年的快速發(fā)展，動(dòng)力電池退役高峰期即將到來(lái)，電池回收也被視為是鋰資源等金屬循環(huán)利用以及環(huán)保問(wèn)題的有效方式。

傳統的電池回收技術(shù)存在工藝流程長(cháng)且復雜、廢水處理量大、鋰回收率較低、綜合回收成本高等問(wèn)題。為更好地響應低碳綠色發(fā)展要求，先進(jìn)儲能材料國家工程研究中心創(chuàng )造性地提出了一步法廢舊鋰離子電池回收工藝技術(shù)路線(xiàn)，充分考慮廢舊鋰離子電池的物質(zhì)組成特點(diǎn)、回收產(chǎn)品要求、成本制約等綜合因素，極簡(jiǎn)工藝流程，溫和回收反應條件，對于保障儲能核心資源——鋰金屬的供應具有重要意義。

組團發(fā)展、交叉創(chuàng )新，提升產(chǎn)業(yè)競爭力

電化學(xué)儲能賽道發(fā)展火熱，充滿(mǎn)前景，但同時(shí)也要看到，存在著(zhù)安全性有待提升、壽命有限、成本較高等問(wèn)題，需要在儲能材料采選治化制造、電芯設計和制造、儲能系統集成和儲能安全管理等多個(gè)學(xué)科、多個(gè)專(zhuān)業(yè)和多個(gè)方向交叉創(chuàng )新。單一學(xué)科的技術(shù)力量打通不了整個(gè)儲能材料產(chǎn)業(yè)集群，其資源要素整合遠遠超過(guò)單一的學(xué)科知識和研究思維。

“能不能突破單一學(xué)科、單一個(gè)體在專(zhuān)業(yè)結構配置、科研資源配置上的瓶頸，高效組建跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)協(xié)同創(chuàng )新的科研團隊，并且讓科學(xué)家在垂直攀登行業(yè)卡脖子關(guān)鍵技術(shù)的全過(guò)程中，交叉創(chuàng )新，協(xié)同作戰，提升系統思維，激發(fā)內生動(dòng)力，才是最關(guān)鍵的。”鐘發(fā)平告訴記者，“要通過(guò)體制、機制創(chuàng )新，聚焦儲能材料及大儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的復雜挑戰，鼓勵有條件的產(chǎn)學(xué)研機構組建緊密型產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新聯(lián)合體和產(chǎn)業(yè)鏈集群，整合全產(chǎn)業(yè)鏈要素資源，集中力量突破行業(yè)在資源、成本、減碳、環(huán)保、智能制造等方面的卡脖子關(guān)鍵技術(shù)。”同時(shí)，不論是產(chǎn)業(yè)創(chuàng )新聯(lián)合體的構建，還是儲能基礎設施的建設，都需要大量資金進(jìn)行提前布局，需要集結政府、企業(yè)乃至全社會(huì )的力量支持儲能產(chǎn)業(yè)鏈的基礎建設和創(chuàng )新研發(fā)，賦能全產(chǎn)業(yè)鏈綠色健康發(fā)展。

中國工程院院士楊裕生同樣提醒指出，儲能科研成果轉換率低是我國長(cháng)期想解決而沒(méi)有解決好的難題。企業(yè)因為感覺(jué)不定因素多、與產(chǎn)業(yè)化相距太遠而不愿涉足，使其成為比工程化開(kāi)發(fā)更少人問(wèn)津的最薄弱環(huán)節。要解決這一問(wèn)題，需要政府出面，企業(yè)牽頭，風(fēng)險基金介入，建立行之有效的產(chǎn)學(xué)研用結合機制，吸引不愁經(jīng)費的轉化成果專(zhuān)門(mén)機構來(lái)補齊和加強這一薄弱環(huán)節。大型電力企業(yè)的研究院所要當仁不讓?zhuān)M早介入新型儲能電池研發(fā)，積極接手儲能電池的創(chuàng )新成果轉化，主導提高技術(shù)成熟度。國有投資機構要帶頭改變觀(guān)念，實(shí)施“有風(fēng)險的”風(fēng)險投資，大力支持技術(shù)創(chuàng )新升級。

新能源與大儲能面臨著(zhù)諸多復雜問(wèn)題，很難通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈單一環(huán)節的局部?jì)?yōu)化很難應對，需要高屋建瓴地進(jìn)行全鏈條、全要素的系統思考和頂層設計，“政產(chǎn)學(xué)研用”融合，打破“封閉、割據、分散”的機制體制。據了解，先進(jìn)儲能材料國家工程研究中心的一步法電池回收技術(shù)就是在物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科交叉創(chuàng )新的基礎上“誕生”，并在突破上游資源依賴(lài)瓶頸的同時(shí)，解決了末端存在的高污染、高排放、高能耗、高成本和資源回收率低的痛點(diǎn)，對構建全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)具有決定性意義。

鐘發(fā)平呼吁，應共同站在產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的全局思考，打造緊密的創(chuàng )新聯(lián)合體和優(yōu)勢產(chǎn)業(yè)集群，推動(dòng)跨學(xué)科協(xié)同創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節的交叉融合，解決行業(yè)共性課題，以點(diǎn)帶面，共同破局。通過(guò)政策、市場(chǎng)、行業(yè)、技術(shù)、基金多維協(xié)同，自然礦山到城市礦山產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)創(chuàng )新，源網(wǎng)荷儲系統發(fā)力，實(shí)現渠道、資源、信息情報和關(guān)鍵技術(shù)的共享與標準共建，破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的瓶頸課題;通過(guò)構建具有特色的儲能產(chǎn)業(yè)鏈集群，進(jìn)行延鏈、補鏈、強鏈，健全產(chǎn)業(yè)生態(tài)，激發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈內生動(dòng)力，推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)可持續、高質(zhì)量發(fā)展。