赵天寿 中国科学院院士、南方科技大学讲席教授、 碳中和能源研究院院长、中国碳中和五十人论坛成员
各位领导、各位嘉宾，大家好。今天我想跟大家分享《发展储能技术推动绿色低碳转型》，其主要分享的内容包括以下四点：一是能源绿色低碳转型进度落后预期，主要受制于新能源不可控性；二是发展高安全、长时储能技术是推动能源转型的关键；三是能否实现能量与功率的解耦是长时储能的要素；四是能否实现能量与功率的解耦是长时储能的要素。
实现碳中和根本在于能源转型
实现“双碳”目标，尤其是碳中和，是中国可持续发展战略的核心，关键在于能源转型。要从目前以化石能源为主导的结构，逐步过渡到以太阳能和风能为主的结构。当前，太阳能和风能的占比仅为5%，但到2060年这一比例需超过60%才能确保碳中和的实现。尽管中国在光伏和风能技术发展及装机容量提升上取得了显著进展，但仍面临诸多挑战，如化石能源的比例下降缓慢、节能减排压力加大等。同时，风能和太阳能的间歇性与不稳定性也使得弃风弃光现象增加，解决这一问题的关键在于储能技术。储能技术能平衡能源波动，提高实际的运用水平。储能已成为新型能源体系必备环节，在源网荷三侧发挥重要作用。
储能的三大要求与技术挑战
在实现碳中和目标过程中，大型储能技术至关重要。不同于手机或动力电池，兆瓦级或更大规模的储能系统需要满足三大核心要求：安全可靠、经济可行、资源可及。安全性至关重要，任何大型储能装置的故障都可能带来灾难性后果。经济可行性则取决于成本、能量转换效率及循环寿命等因素。此外，储能装置所需材料需资源丰富，且安装不应受过多自然条件的限制。随着风能和太阳能比例的提升，长时储能技术变得愈加重要。相比目前的锂电池储能（通常仅2-4小时），长时储能能够跨天或跨季节调节能源供需，适应风光电波动，确保能源平衡。、目前，主流储能依赖于抽水蓄能、锂电池及少量的压缩空气技术，虽然装机容量增长迅速，已达到31.4GW，但利用率仅为9%，表明储能技术在实际应用中的效率仍有待提高，尤其是长时储能技术的发展面临严峻挑战。
长时储能要素：实现容量与功率的解耦
当前三种主要的长时储能技术——抽水蓄能、压缩空气和锂离子电池各具优势和局限。抽水蓄能的能量载体是水，其功率和容量的解耦使其在长时储能中表现出色，且具备高效率和长寿命。然而，其受限于地理条件，如需要具备水源和落差。压缩空气储能同样利用流体作为能量载体，扩容灵活，适合长时储能，但效率较低，并且需要大空间或特殊地质结构来储存高压空气。相比之下，锂电池具有高能量密度和地域不受限的优点，但由于固态能量载体，扩容会引发成本和安全问题，时长也受限。
为解决这些问题，流体电池系统成为理想的长时储能技术。流体电池利用可流动的能量载体（如氢气、甲醇、氨或电解液），结合燃料电池或电解质等能量转换装置，实现能量与功率的解耦。该技术不仅时长灵活，扩容简单，且在选址上具备较高的灵活性，有望成为未来长时储能的核心方案。
液流电池的优势与技术突破
液流电池是区别于传统锂电池的储能技术，其能量和功率通过不同的部件独立实现，因而具备容量和功率解耦的优势。这一特性使液流电池在安全性、时长灵活性以及长寿命方面表现优异，特别适合于多种应用场景。
液流电池原理
液流电池的安全性来源于其水系材料，避免了火灾等风险，适合于安全要求较高的环境。液流电池的关键技术突破包括隔膜的离子导电性与选择性的平衡、电极材料的高活性以及新型电极结构的设计，确保了电化学反应速度快且能耗低。通过这些技术突破，液流电池的循环寿命超过2.2万次，远高于传统储能技术。此外，液流电池的经济性也在不断提升，一方面随着电流密度的提高和电解液效率的提升，其成本有望显著降低，另一方面，液流电池的电解液材料可回收，进一步降低了全生命周期的成本。因此，液流电池凭借其安全、长寿命和成本竞争力，有望在大型储能设施中占据重要位置，成为抽水蓄能和锂电池的有力替代方案。
过去20多年，我们国家新能源技术的发展，主要在光伏和风机，进步非常的快，在国际上领先的，这是非常令人振奋的一个事情。同时必须注意到新能源的高质量发展是离不开储能的，目前的储能技术是滞后的，所以必须发展储能技术，这样才能使我们有信心迈向碳中和时代。谢谢大家！
