SNEC国际储能和氢能大会上储能与氢能之“华山论剑”-每日速看

在上海SNEC举行期间，5月24日下午，国际储能和氢能与燃料电池技术和装备及应用（上海）大会在浦东嘉里饭店召开。上海科学技术交流中心主任王震指出：随着我们国家双碳目标的提出，氢能产业的发展也在我们国家能源体系、绿色低碳转型过程中发挥了很重要的支撑作用，也成为推动能源结构调整、能源消费转型升级的重要载体。我国正在形成氢能和储能产业发展生态体系，创新能力得到了显著的提升，产业集聚效应也初步凸显，应用场景也不断丰富，应用的示范成效初步显现，氢能跟储能的前景也将变得更为广阔。

6位储能与氢能领域“顶尖高手”专家发布了研究成就和对储能及氢能产业发展的独到见解。

能源、环境、工业难题，绿色甲醇一招解决

(相关资料图)

中国科学院院士、大连化学物理研究所太阳能研究部部长李灿对绿氢产业和液态阳光绿色甲醇的产业进展进行了介绍。

中国科学院院士、

大连化学物理研究所太阳能研究部部长 李灿

他认为，目前氢能发展的瓶颈有多个：一是可再生电力离网、分布式分解水制氢，在技术上还有很大的挑战；二是低成本、规模化分解水制氢还面临障碍；三是安全、低成本和规模化的储氢、运氢方式还有待持续发掘；四是对氢气产出后的应用还没有太多场景设计，也就是说大量企业涌进来后，即使产出氢也不知道用来做什么。

而这些问题都可以用一招解决，那就是绿色甲醇。他介绍了绿色甲醇生产原理，通过绿电进行水电解，将氢原子提取出来，与二氧化碳进行化学合成。

李灿认为，二氧化碳也是资源，把二氧化碳加氢可以制成液体燃料，包括甲醇、乙醇、烯烃、柴油、汽油，而甲醇最容易制成的产品，通常也被称为“液态阳光”。

李灿院士主持的多个项目都与绿色甲醇有关。他详细介绍了各个项目的情况以及在科研上的巨大进展。这个技术进行应用之后，国际能源署立刻予以了关注。目前世界各地已经有多个5-10万吨绿色甲醇生产示范，我国目前有10个左右的项目在进行中，有的已经投产。

关于绿色甲醇的应用空间和价值，李灿院士阐明了三点。

第一，将二氧化碳资源化，解决工业刚性排放二氧化碳，规模化生产液态阳光甲醇，兼顾经济发展，并可减缓我国液态燃料短缺的局面。目前很多企业采用CCUS技术进行碳捕集，但收集起来之后如何处理一直有各种方案。而合成绿色甲醇这一技术是切实可行的规模化减碳的技术，因为每合成一度甲醇可以转化1.375度二氧化碳。

不仅如此，因为甲醇也是重要工业原料，我国化工企业每年产8000万吨甲醇，如果是用液态阳光甲醇路线合成来替代煤化工甲醇，则减排3-4亿吨二氧化碳。

第二，作为氢能的载体，解决氢能制备、储存和运输的安全性和成本问题。李灿院士介绍说：液态阳光甲醇应用面很广，交通领域中乘用车、商用车上可以把甲醇直接作为燃料。除此外，这一燃料当前的市场主要是在船运，国际海运组织开始使用绿色甲醇，著名航运企业马士基提出来每年要用600万吨绿色甲醇，目前世界范围内的产能与之相比，缺口很大。

甲醇是由二氧化碳加氢气合成而来，这一反应过程倒过来就是放氢的反应，每吨甲醇可以释放18.75吨的氢气，非常可观。由此就产生了另一条应用路线，用作氢的储运方案，以降低成本和增强安全。李灿院士用甲醇储氢和其他方式对比，高压气罐储氢密度是有限的，可以达到5.6%，甚至到6.0%，但是那时压力已经非常高。液氢质量储氢可以达到10.0%左右，而甲醇储氢则可以达到18.7%。现在多个加氢站考虑用甲醇作为载氢方案。

第三，可解决间歇性能源的规模化储能和调峰问题，规模化消纳可再生能源，解决弃风、弃光的问题。李灿院士认为，目前我国新能源发电发展非常快，这一趋势之下，电力缺口不大，但是会有消纳的难题存在。他提出一个思路：“POWER TO X”，意思是消纳可再生能源电力到各种各样的方向上，其中第一个方向就是化学燃料，把电能变成化学燃料，这个领域很大，其中包括合成燃料，还可以用到低碳和无碳工业工程领域，特别用来合成电解燃料。10万吨甲醇相当于6亿度电，可消纳700MW级光伏发电。利用电能制绿色甲醇具有很好的消纳作用，而甲醇也将可以用来释放能量，所以制作甲醇同时也是良好的储能方式。

协同创新的重要性前所未有

国家电网能源研究院战略与规划研究所所长鲁刚带来了“碳达峰、碳中和能源电力与系统的转型路径”的研究成果。

国家电网能源研究院战略与规划研究所所长 鲁刚

他认为，在双碳目标下，科技创新与常规的科技创新之间有非常大的区别。“因为碳达峰、碳中和时间窗口有限，对创新的节奏、力度，以及颠覆性技术成熟及产业化的时间都有明确的要求。所以能源、工业、建筑、交通等各个领域之间技术创新的集成性、协同性、融合性就越来越重要。”

他用“三角”来比喻科技创新与双碳转型路径之间的关系，三角是由能源、经济、环境组成：经济需要新发展格局，能源需要能源体系，环境需要双碳目标达成。这样就形成可持续发展的三角。单就能源来说，目前正面临着能源发展的安全性、清洁性、经济性、可负担性，以及储备性协同发展的难关。

利用国家电网能源研究院开发的国网能源电力规划平台，运用其中的技术工具，分析了整个的路径与技术一体化布局。鲁刚公布了他们的研究成果。

他说，“必须在产业结构调整与能源体系同步优化之中找到综合性的路径。在工业完整体系保持稳定的前提之下，从目前的制造大国向制造强国转变，要求我们的产业结构转型与能源系统转型要密切耦合。”

从目前到碳达峰阶段，他提出一个观点：“主动达峰，峰值不能过高，高了会带来比较大的成本。电力排放峰值每提高1亿吨，碳中和阶段成本就提高1%左右。”他建议，工业、建筑、交通应该依次达峰，然后是电力的达峰，这一顺序有利于全社会的整体达峰。

从碳达峰到碳中和阶段，他认为，技术转型宜先慢后快，为技术升级留有足够的窗口，降低成本。在整体路径下，不仅有行业之间的协同，更应该有区域之间的协同。他还强调说，新型电力系统要与氢能、储能等装备的布局进行协同，这样容易找到更合适的碳中和策略。

在此基础上，他强调了氢能与储能的不可或缺，并详细阐明了氢能与储能在路径中的作用。他说：“从未来视角，新能源发展更需要的不是短周期储存，是长时、跨季的储能，氢能、甲醇都是跨储能的代表。如果2030年能实现突破，意味着未来新能源装机可以大幅增加，煤电退出节奏加快。”

他谈到了氢能对路径有两个方面的影响：一是，如果氢能的发展技术经济性达不到预期的水平，意味着终端部门，工业、建筑、交通未来不得不继续依靠电力，未来的发展将会进一步把低碳的压力传导给电力系统，意味着新能源装机压力更大。二是对新能源波动性的长期消纳问题，如果氢能不及预期，会对跨周期消纳产生更大的颠覆性影响，对于新能源未来的发展模式、商业模式都会产生较大的影响。他认为，以氢能为代表的一系列跨季节的储能技术突破将带给整个路径转折性的变化。

他说，未来新技术新模式新业态将培育现代能源经济的新引擎，拉动、带动作用远远高于过去的电力发展，未来的业态模式也将极为丰富。

氢能国家标准已经有103项

氢能标准化技术委员会主任、中国标准化研究院原院长马林聪做了名为《“氢能产业标准化体系路径》的报告，分享了氢能标准化工作情况。

氢能标准化技术委员会主任、

中国标准化研究院原院长 马林聪

他说，目前已经有二十多个国家公布了氢能战略，绿氢成为部署氢能方面重要的关键点，氢能终端应用也逐渐扩大，现在不仅仅在交通运输领域，氢医疗、农业、冶金、氢储能各个方面都是氢的应用空间。我国的氢产能目前已经达到3000多万吨，未来到2060年要达到1.3亿吨才能满足氢需求。

巨大的产业空间需要标准和标准化来支撑，没有标准，产业、创新、产品控制、检测、贸易各个方面都会存在问题。现在除了国家氢能标委会以外，各个省也开始在建立，上海已经专门成立氢能标准化委员会。

马林聪说，已经制定发布的氢能领域国家标准有103项，以基础通用、氢安全、氢制备、氢储运、加氢站、氢能应用六大方面进行分类，基本上涵盖了制储运加用全产业链。随着技术创新和产业铺开，需要细化的标准以更快速度来制定。尤其是建立健全氢能全产业链安全标准规范，政策已经提出要求。

他还介绍了与氢能相关联的标准工作，除了TC309是氢能国家标准；TC342是全国燃料电池及液流电池标委会，TC114是汽车标准化技术委员会燃料电池汽车标准。另外还有气瓶标委会、锅炉压力容器标委会等关联性标委会。另外TC288是全国安全生产标准化技术委员会，事涉安全，也尤其受到关注。

除此外，还有各行业发布了63项行业标准，分布在能源、机械、石油化工、气象、化工与电力行业，涉及工业气体、氢提纯与分离等等方面，也都与氢能产业有一定关联。

除了国标，还有团标、企业标准，马林聪说，氢能标委会也辅助性利用一些团体的平台，或者是联合一些企业和机构完成团体标准制定。他希望更多企业一起为形成中国技术特色、技术水平的标准发挥力量。

专捡氢能“卡脖子”技术进行研发

国家电投集团氢能科技发展有限公司技术总监梅武介绍了他与团队在氢燃料电池和制氢方面一系列的研发成果。

国家电投集团氢能科技发展有限公司技术总监 梅武

他认为，氢能产业特征是产业链长、技术领域跨度大，目前技术瓶颈还没有打通。“国家电投的氢能业务有几个方向：技术升级迭代、充分验证技术经济性、产业链的综合优化。总体目标是希望通过氢能化工和氢能交通结合起来，把技术链、产品链，以符合商业逻辑的方式进行规模化示范推广，带动产业结构升级。”

“我们从基础的核心技术开始，选择被卡脖子技术来研发。以产业基地来布局，在宁波做装机板和水冷动力电池的产线，在武汉做膜的产线，在佛山做碳纸和膜增强材的产线，在济南主做发电功能，在长春做PEM制氢装备的产线，以产业基地规模化形式来实现降本。”

国家电投集团氢能业务主要聚焦氢燃料电池和电解水制氢。梅武先介绍了电解水制氢情况。国家电投侧重的是PEM制氢技术攻关和产业化，从催化剂、膜、基板来做技术升级。经过实践发现，将高性能的膜投入，设备投资成本和耗电成本会得到明显的降低，目前他和团队关注的是制氢系统可靠性和耐久性。

国氢科技在2022年开发了兆瓦槽，变载从10%到130%。目前兆瓦级系统已经在吉林长春中韩示范区应用，制氢加氢一体站每天制氢，供应国家电投的氢能大巴在市区运营。

他透露消息说，2024年6月份国家电投会启动绿氢绿氨大型项目，是全世界最大的绿氨项目，“国家电投将在这一项目中引领国内PEM制氢装备的低成本化，50兆瓦容量将近2.9亿人民币，目前是世界上投标最便宜的一个。”

在氢燃料电池方面，梅武介绍说，国家电投也在进行关键技术开发，包括高性能催化剂、高温耐久质子膜等。他认为钛基双极板尤其具有挑战性。

他介绍了氢燃料电池研发和生产的阶段性成果：一是线性电推研发完成，二是燃料电池系统已经应用于大巴、中重型的卡车，三是在武汉、长春、佛山正在做包括物流、环卫车等轻型车推广；四是与商飞等企业合作氢能无人机，目前正在为山东海上风电场研发巡检无人机。

他说，国氢科技目前已经在湖北、广东、山东、浙江、北京启动氢能交通运营平台，后续要在河南、长春做这样的平台，以推动氢能产业运转更加流畅。

未来五年储能装机将实现50%-60%的复合增长

中关村储能产业技术联盟常务副理事长俞振华带来了《“中国产能技术与产业的进展》报告，分享了储能的行业变化。

中关村储能产业技术联盟常务副理事长 俞振华

在储能领域，中国已投运59.8GW，新增16.5GW，去年同比增长114%，抽蓄9.1GW，新型储能7.4GW。新型技能累计的规模是13.1GW，新增的规模超过了过去十年累计的综合。

规模化发展目前已有很清晰的信号，“去年百兆瓦的项目有20余个投运，前年累计百兆瓦的数目则不到9个；在建的百兆瓦项目去年有400多个，GW级项目有7个，这些项目陆陆续续从今年开始会进入到电力市场。规模化发展目前来看是大势所趋。”

就技术而言，储能的特色是技术路线众多，中关村储能产业技术联盟定义了14类不同的储能技术，包括储电、储热、储氢。因为应用场景、技术路径的复杂，技术路线也在不断细化、分化，联盟以四个不同的维度“应用、系统、单元、材料”来进行分类。

他说，随着规模化的发展起量，已经开始进入到充分竞争。从整个产业链角度来说，充分竞争之后会出现两个短板：一是在最下游，怎么能够通过商业模式解决可持续发展或者说收益问题，这个在未来会随着场景出现细分。二是原材料的波动。“同样的问题在氢能也在出现，氢能和储能本身是一个技术，未来都是类似的产业链。”

他说，随着风电光伏的技术进步和规模化发展，目前来看今年储能会保持快速增长持续的趋势。未来的五年，将实现50%-60%的复合增长，2027年预计储能总装机到97GW，理想场景总装机到138GW。

液流电池是长时储能最有前景的技术

中国科学院院士、南方科技大学碳中和能源研究院教授赵天寿以视频形式参与了会议，他对比了多种储能技术，论证了液流储能的优势，特别在长时储能方面的应用与潜力。

赵院士介绍说，新型电力系统的储能装置需要不同时长的储能技术，从分秒级、小时、天、季节，甚至跨年各种时长的储能技术。目前来看长时储能技术是最大的缺口，是储能技术研发的重要方向。

除了低成本、长寿命、高效率之外，构建新型的电力系统对储能还有几个苛刻要求，首先要规模化，需要的是电网级的储能；第二，储能装置要安全；第三，由于太阳能和风能本身是分散的，所以在储能装置的选址方面要简单、容易，不应该有地域的限制。他认为，液流电池本质安全，没有地域的限制，容量与功率解耦，这样的特征使它特别适合大规模、高安全、长时储能，但其推广应用要降低其成本。

赵院士介绍了他所从事的流体电池的研究情况。“过去30年来我做的研究主要包括燃料电池、液流电池、金属空气电池等，统称为流体电池。流体电池面临着最大的问题，它不仅仅是一个电化学反应的问题，同时它又牵涉到传输。我通过热物理和电化学交叉的视角，来研究其机理、方法，构建了热-电化学耦合理论，提出电极至整个电堆的理性设计方法，可以提高其液流电池的性能，降低成本，最终推动其商业的应用。”

其中电极是电池非常关键的核心部件，技术需求是表面活性高，同时还兼有稳定性。赵院士通过发展硼掺杂表面的工艺，提高表面提高电化学的活性，而且这种工艺适合于大规模的生产。电极研发另一个方向是改善结构，传统的电极结构是多孔结构，但是当面积提高时，流动也会增大。赵院士发明了多尺度的电极，流阻很小，实现了电极比面积及渗透率的解耦，能量密度得到了提高。

来源：国际能源网/氢能汇

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