在上海SNEC舉行期間，5月24日下午，國際儲能和氫能與燃料電池技術(shù)和裝備及應用（上海）大會(huì )在浦東嘉里飯店召開(kāi)。上?？茖W(xué)技術(shù)交流中心主任王震指出：隨著(zhù)我們國家雙碳目標的提出，氫能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展也在我們國家能源體系、綠色低碳轉型過(guò)程中發(fā)揮了很重要的支撐作用，也成為推動(dòng)能源結構調整、能源消費轉型升級的重要載體。我國正在形成氫能和儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展生態(tài)體系，創(chuàng )新能力得到了顯著(zhù)的提升，產(chǎn)業(yè)集聚效應也初步凸顯，應用場(chǎng)景也不斷豐富，應用的示范成效初步顯現，氫能跟儲能的前景也將變得更為廣闊。

6位儲能與氫能領(lǐng)域“頂尖高手”專(zhuān)家發(fā)布了研究成就和對儲能及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的獨到見(jiàn)解。

能源、環(huán)境、工業(yè)難題，綠色甲醇一招解決

中國科學(xué)院院士、大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能研究部部長(cháng)李燦對綠氫產(chǎn)業(yè)和液態(tài)陽(yáng)光綠色甲醇的產(chǎn)業(yè)進(jìn)展進(jìn)行了介紹。

中國科學(xué)院院士、

大連化學(xué)物理研究所太陽(yáng)能研究部部長(cháng) 李燦

他認為，目前氫能發(fā)展的瓶頸有多個(gè)：一是可再生電力離網(wǎng)、分布式分解水制氫，在技術(shù)上還有很大的挑戰；二是低成本、規?；纸馑茪溥€面臨障礙；三是安全、低成本和規?；膬?、運氫方式還有待持續發(fā)掘；四是對氫氣產(chǎn)出后的應用還沒(méi)有太多場(chǎng)景設計，也就是說(shuō)大量企業(yè)涌進(jìn)來(lái)后，即使產(chǎn)出氫也不知道用來(lái)做什么。

而這些問(wèn)題都可以用一招解決，那就是綠色甲醇。他介紹了綠色甲醇生產(chǎn)原理，通過(guò)綠電進(jìn)行水電解，將氫原子提取出來(lái)，與二氧化碳進(jìn)行化學(xué)合成。

李燦認為，二氧化碳也是資源，把二氧化碳加氫可以制成液體燃料，包括甲醇、乙醇、烯烴、柴油、汽油，而甲醇最容易制成的產(chǎn)品，通常也被稱(chēng)為“液態(tài)陽(yáng)光”。

李燦院士主持的多個(gè)項目都與綠色甲醇有關(guān)。他詳細介紹了各個(gè)項目的情況以及在科研上的巨大進(jìn)展。這個(gè)技術(shù)進(jìn)行應用之后，國際能源署立刻予以了關(guān)注。目前世界各地已經(jīng)有多個(gè)5-10萬(wàn)噸綠色甲醇生產(chǎn)示范，我國目前有10個(gè)左右的項目在進(jìn)行中，有的已經(jīng)投產(chǎn)。

關(guān)于綠色甲醇的應用空間和價(jià)值，李燦院士闡明了三點(diǎn)。

第一，將二氧化碳資源化，解決工業(yè)剛性排放二氧化碳，規?；a(chǎn)液態(tài)陽(yáng)光甲醇，兼顧經(jīng)濟發(fā)展，并可減緩我國液態(tài)燃料短缺的局面。目前很多企業(yè)采用CCUS技術(shù)進(jìn)行碳捕集，但收集起來(lái)之后如何處理一直有各種方案。而合成綠色甲醇這一技術(shù)是切實(shí)可行的規?；瘻p碳的技術(shù)，因為每合成一度甲醇可以轉化1.375度二氧化碳。

不僅如此，因為甲醇也是重要工業(yè)原料，我國化工企業(yè)每年產(chǎn)8000萬(wàn)噸甲醇，如果是用液態(tài)陽(yáng)光甲醇路線(xiàn)合成來(lái)替代煤化工甲醇，則減排3-4億噸二氧化碳。

第二，作為氫能的載體，解決氫能制備、儲存和運輸的安全性和成本問(wèn)題。李燦院士介紹說(shuō)：液態(tài)陽(yáng)光甲醇應用面很廣，交通領(lǐng)域中乘用車(chē)、商用車(chē)上可以把甲醇直接作為燃料。除此外，這一燃料當前的市場(chǎng)主要是在船運，國際海運組織開(kāi)始使用綠色甲醇，著(zhù)名航運企業(yè)馬士基提出來(lái)每年要用600萬(wàn)噸綠色甲醇，目前世界范圍內的產(chǎn)能與之相比，缺口很大。

甲醇是由二氧化碳加氫氣合成而來(lái)，這一反應過(guò)程倒過(guò)來(lái)就是放氫的反應，每噸甲醇可以釋放18.75噸的氫氣，非?？捎^(guān)。由此就產(chǎn)生了另一條應用路線(xiàn)，用作氫的儲運方案，以降低成本和增強安全。李燦院士用甲醇儲氫和其他方式對比，高壓氣罐儲氫密度是有限的，可以達到5.6%，甚至到6.0%，但是那時(shí)壓力已經(jīng)非常高。液氫質(zhì)量?jì)淇梢赃_到10.0%左右，而甲醇儲氫則可以達到18.7%?，F在多個(gè)加氫站考慮用甲醇作為載氫方案。

第三，可解決間歇性能源的規?；瘍δ芎驼{峰問(wèn)題，規?；{可再生能源，解決棄風(fēng)、棄光的問(wèn)題。李燦院士認為，目前我國新能源發(fā)電發(fā)展非?？?，這一趨勢之下，電力缺口不大，但是會(huì )有消納的難題存在。他提出一個(gè)思路：“POWER TO X”，意思是消納可再生能源電力到各種各樣的方向上，其中第一個(gè)方向就是化學(xué)燃料，把電能變成化學(xué)燃料，這個(gè)領(lǐng)域很大，其中包括合成燃料，還可以用到低碳和無(wú)碳工業(yè)工程領(lǐng)域，特別用來(lái)合成電解燃料。10萬(wàn)噸甲醇相當于6億度電，可消納700MW級光伏發(fā)電。利用電能制綠色甲醇具有很好的消納作用，而甲醇也將可以用來(lái)釋放能量，所以制作甲醇同時(shí)也是良好的儲能方式。

協(xié)同創(chuàng )新的重要性前所未有

國家電網(wǎng)能源研究院戰略與規劃研究所所長(cháng)魯剛帶來(lái)了“碳達峰、碳中和能源電力與系統的轉型路徑”的研究成果。

國家電網(wǎng)能源研究院戰略與規劃研究所所長(cháng) 魯剛

他認為，在雙碳目標下，科技創(chuàng )新與常規的科技創(chuàng )新之間有非常大的區別?！耙驗樘歼_峰、碳中和時(shí)間窗口有限，對創(chuàng )新的節奏、力度，以及顛覆性技術(shù)成熟及產(chǎn)業(yè)化的時(shí)間都有明確的要求。所以能源、工業(yè)、建筑、交通等各個(gè)領(lǐng)域之間技術(shù)創(chuàng )新的集成性、協(xié)同性、融合性就越來(lái)越重要?！?/p>

他用“三角”來(lái)比喻科技創(chuàng )新與雙碳轉型路徑之間的關(guān)系，三角是由能源、經(jīng)濟、環(huán)境組成：經(jīng)濟需要新發(fā)展格局，能源需要能源體系，環(huán)境需要雙碳目標達成。這樣就形成可持續發(fā)展的三角。單就能源來(lái)說(shuō)，目前正面臨著(zhù)能源發(fā)展的安全性、清潔性、經(jīng)濟性、可負擔性，以及儲備性協(xié)同發(fā)展的難關(guān)。

利用國家電網(wǎng)能源研究院開(kāi)發(fā)的國網(wǎng)能源電力規劃平臺，運用其中的技術(shù)工具，分析了整個(gè)的路徑與技術(shù)一體化布局。魯剛公布了他們的研究成果。

他說(shuō)，“必須在產(chǎn)業(yè)結構調整與能源體系同步優(yōu)化之中找到綜合性的路徑。在工業(yè)完整體系保持穩定的前提之下，從目前的制造大國向制造強國轉變，要求我們的產(chǎn)業(yè)結構轉型與能源系統轉型要密切耦合?！?/p>

從目前到碳達峰階段，他提出一個(gè)觀(guān)點(diǎn)：“主動(dòng)達峰，峰值不能過(guò)高，高了會(huì )帶來(lái)比較大的成本。電力排放峰值每提高1億噸，碳中和階段成本就提高1%左右?！彼ㄗh，工業(yè)、建筑、交通應該依次達峰，然后是電力的達峰，這一順序有利于全社會(huì )的整體達峰。

從碳達峰到碳中和階段，他認為，技術(shù)轉型宜先慢后快，為技術(shù)升級留有足夠的窗口，降低成本。在整體路徑下，不僅有行業(yè)之間的協(xié)同，更應該有區域之間的協(xié)同。他還強調說(shuō)，新型電力系統要與氫能、儲能等裝備的布局進(jìn)行協(xié)同，這樣容易找到更合適的碳中和策略。

在此基礎上，他強調了氫能與儲能的不可或缺，并詳細闡明了氫能與儲能在路徑中的作用。他說(shuō)：“從未來(lái)視角，新能源發(fā)展更需要的不是短周期儲存，是長(cháng)時(shí)、跨季的儲能，氫能、甲醇都是跨儲能的代表。如果2030年能實(shí)現突破，意味著(zhù)未來(lái)新能源裝機可以大幅增加，煤電退出節奏加快?！?/p>

他談到了氫能對路徑有兩個(gè)方面的影響：一是，如果氫能的發(fā)展技術(shù)經(jīng)濟性達不到預期的水平，意味著(zhù)終端部門(mén)，工業(yè)、建筑、交通未來(lái)不得不繼續依靠電力，未來(lái)的發(fā)展將會(huì )進(jìn)一步把低碳的壓力傳導給電力系統，意味著(zhù)新能源裝機壓力更大。二是對新能源波動(dòng)性的長(cháng)期消納問(wèn)題，如果氫能不及預期，會(huì )對跨周期消納產(chǎn)生更大的顛覆性影響，對于新能源未來(lái)的發(fā)展模式、商業(yè)模式都會(huì )產(chǎn)生較大的影響。他認為，以氫能為代表的一系列跨季節的儲能技術(shù)突破將帶給整個(gè)路徑轉折性的變化。

他說(shuō)，未來(lái)新技術(shù)新模式新業(yè)態(tài)將培育現代能源經(jīng)濟的新引擎，拉動(dòng)、帶動(dòng)作用遠遠高于過(guò)去的電力發(fā)展，未來(lái)的業(yè)態(tài)模式也將極為豐富。

氫能?chē)覙藴室呀?jīng)有103項

氫能標準化技術(shù)委員會(huì )主任、中國標準化研究院原院長(cháng)馬林聰做了名為《“氫能產(chǎn)業(yè)標準化體系路徑》的報告，分享了氫能標準化工作情況。

氫能標準化技術(shù)委員會(huì )主任、

中國標準化研究院原院長(cháng) 馬林聰

他說(shuō)，目前已經(jīng)有二十多個(gè)國家公布了氫能戰略，綠氫成為部署氫能方面重要的關(guān)鍵點(diǎn)，氫能終端應用也逐漸擴大，現在不僅僅在交通運輸領(lǐng)域，氫醫療、農業(yè)、冶金、氫儲能各個(gè)方面都是氫的應用空間。我國的氫產(chǎn)能目前已經(jīng)達到3000多萬(wàn)噸，未來(lái)到2060年要達到1.3億噸才能滿(mǎn)足氫需求。

巨大的產(chǎn)業(yè)空間需要標準和標準化來(lái)支撐，沒(méi)有標準，產(chǎn)業(yè)、創(chuàng )新、產(chǎn)品控制、檢測、貿易各個(gè)方面都會(huì )存在問(wèn)題?，F在除了國家氫能標委會(huì )以外，各個(gè)省也開(kāi)始在建立，上海已經(jīng)專(zhuān)門(mén)成立氫能標準化委員會(huì )。

馬林聰說(shuō)，已經(jīng)制定發(fā)布的氫能領(lǐng)域國家標準有103項，以基礎通用、氫安全、氫制備、氫儲運、加氫站、氫能應用六大方面進(jìn)行分類(lèi)，基本上涵蓋了制儲運加用全產(chǎn)業(yè)鏈。隨著(zhù)技術(shù)創(chuàng )新和產(chǎn)業(yè)鋪開(kāi)，需要細化的標準以更快速度來(lái)制定。尤其是建立健全氫能全產(chǎn)業(yè)鏈安全標準規范，政策已經(jīng)提出要求。

他還介紹了與氫能相關(guān)聯(lián)的標準工作，除了TC309是氫能?chē)覙藴?；TC342是全國燃料電池及液流電池標委會(huì )，TC114是汽車(chē)標準化技術(shù)委員會(huì )燃料電池汽車(chē)標準。另外還有氣瓶標委會(huì )、鍋爐壓力容器標委會(huì )等關(guān)聯(lián)性標委會(huì )。另外TC288是全國安全生產(chǎn)標準化技術(shù)委員會(huì )，事涉安全，也尤其受到關(guān)注。

除此外，還有各行業(yè)發(fā)布了63項行業(yè)標準，分布在能源、機械、石油化工、氣象、化工與電力行業(yè)，涉及工業(yè)氣體、氫提純與分離等等方面，也都與氫能產(chǎn)業(yè)有一定關(guān)聯(lián)。

除了國標，還有團標、企業(yè)標準，馬林聰說(shuō)，氫能標委會(huì )也輔助性利用一些團體的平臺，或者是聯(lián)合一些企業(yè)和機構完成團體標準制定。他希望更多企業(yè)一起為形成中國技術(shù)特色、技術(shù)水平的標準發(fā)揮力量。

專(zhuān)撿氫能“卡脖子”技術(shù)進(jìn)行研發(fā)

國家電投集團氫能科技發(fā)展有限公司技術(shù)總監梅武介紹了他與團隊在氫燃料電池和制氫方面一系列的研發(fā)成果。

國家電投集團氫能科技發(fā)展有限公司技術(shù)總監 梅武

他認為，氫能產(chǎn)業(yè)特征是產(chǎn)業(yè)鏈長(cháng)、技術(shù)領(lǐng)域跨度大，目前技術(shù)瓶頸還沒(méi)有打通?！皣译娡兜臍淠軜I(yè)務(wù)有幾個(gè)方向：技術(shù)升級迭代、充分驗證技術(shù)經(jīng)濟性、產(chǎn)業(yè)鏈的綜合優(yōu)化?？傮w目標是希望通過(guò)氫能化工和氫能交通結合起來(lái)，把技術(shù)鏈、產(chǎn)品鏈，以符合商業(yè)邏輯的方式進(jìn)行規?；痉锻茝V，帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)結構升級?！?/p>

“我們從基礎的核心技術(shù)開(kāi)始，選擇被卡脖子技術(shù)來(lái)研發(fā)。以產(chǎn)業(yè)基地來(lái)布局，在寧波做裝機板和水冷動(dòng)力電池的產(chǎn)線(xiàn)，在武漢做膜的產(chǎn)線(xiàn)，在佛山做碳紙和膜增強材的產(chǎn)線(xiàn)，在濟南主做發(fā)電功能，在長(cháng)春做PEM制氫裝備的產(chǎn)線(xiàn)，以產(chǎn)業(yè)基地規?；问絹?lái)實(shí)現降本?！?/p>

國家電投集團氫能業(yè)務(wù)主要聚焦氫燃料電池和電解水制氫。梅武先介紹了電解水制氫情況。國家電投側重的是PEM制氫技術(shù)攻關(guān)和產(chǎn)業(yè)化，從催化劑、膜、基板來(lái)做技術(shù)升級。經(jīng)過(guò)實(shí)踐發(fā)現，將高性能的膜投入，設備投資成本和耗電成本會(huì )得到明顯的降低，目前他和團隊關(guān)注的是制氫系統可靠性和耐久性。

國氫科技在2022年開(kāi)發(fā)了兆瓦槽，變載從10%到130%。目前兆瓦級系統已經(jīng)在吉林長(cháng)春中韓示范區應用，制氫加氫一體站每天制氫，供應國家電投的氫能大巴在市區運營(yíng)。

他透露消息說(shuō)，2024年6月份國家電投會(huì )啟動(dòng)綠氫綠氨大型項目，是全世界最大的綠氨項目，“國家電投將在這一項目中引領(lǐng)國內PEM制氫裝備的低成本化，50兆瓦容量將近2.9億人民幣，目前是世界上投標最便宜的一個(gè)?！?/p>

在氫燃料電池方面，梅武介紹說(shuō)，國家電投也在進(jìn)行關(guān)鍵技術(shù)開(kāi)發(fā)，包括高性能催化劑、高溫耐久質(zhì)子膜等。他認為鈦基雙極板尤其具有挑戰性。

他介紹了氫燃料電池研發(fā)和生產(chǎn)的階段性成果：一是線(xiàn)性電推研發(fā)完成，二是燃料電池系統已經(jīng)應用于大巴、中重型的卡車(chē)，三是在武漢、長(cháng)春、佛山正在做包括物流、環(huán)衛車(chē)等輕型車(chē)推廣；四是與商飛等企業(yè)合作氫能無(wú)人機，目前正在為山東海上風(fēng)電場(chǎng)研發(fā)巡檢無(wú)人機。

他說(shuō)，國氫科技目前已經(jīng)在湖北、廣東、山東、浙江、北京啟動(dòng)氫能交通運營(yíng)平臺，后續要在河南、長(cháng)春做這樣的平臺，以推動(dòng)氫能產(chǎn)業(yè)運轉更加流暢。

未來(lái)五年儲能裝機將實(shí)現50%-60%的復合增長(cháng)

中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟常務(wù)副理事長(cháng)俞振華帶來(lái)了《“中國產(chǎn)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的進(jìn)展》報告，分享了儲能的行業(yè)變化。

中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟常務(wù)副理事長(cháng) 俞振華

在儲能領(lǐng)域，中國已投運59.8GW，新增16.5GW，去年同比增長(cháng)114%，抽蓄9.1GW，新型儲能7.4GW。新型技能累計的規模是13.1GW，新增的規模超過(guò)了過(guò)去十年累計的綜合。

規?；l(fā)展目前已有很清晰的信號，“去年百兆瓦的項目有20余個(gè)投運，前年累計百兆瓦的數目則不到9個(gè)；在建的百兆瓦項目去年有400多個(gè)，GW級項目有7個(gè)，這些項目陸陸續續從今年開(kāi)始會(huì )進(jìn)入到電力市場(chǎng)。規?；l(fā)展目前來(lái)看是大勢所趨?！?/p>

就技術(shù)而言，儲能的特色是技術(shù)路線(xiàn)眾多，中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟定義了14類(lèi)不同的儲能技術(shù)，包括儲電、儲熱、儲氫。因為應用場(chǎng)景、技術(shù)路徑的復雜，技術(shù)路線(xiàn)也在不斷細化、分化，聯(lián)盟以四個(gè)不同的維度“應用、系統、單元、材料”來(lái)進(jìn)行分類(lèi)。

他說(shuō)，隨著(zhù)規?；陌l(fā)展起量，已經(jīng)開(kāi)始進(jìn)入到充分競爭。從整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈角度來(lái)說(shuō)，充分競爭之后會(huì )出現兩個(gè)短板：一是在最下游，怎么能夠通過(guò)商業(yè)模式解決可持續發(fā)展或者說(shuō)收益問(wèn)題，這個(gè)在未來(lái)會(huì )隨著(zhù)場(chǎng)景出現細分。二是原材料的波動(dòng)?！巴瑯拥膯?wèn)題在氫能也在出現，氫能和儲能本身是一個(gè)技術(shù)，未來(lái)都是類(lèi)似的產(chǎn)業(yè)鏈?！?/p>

他說(shuō)，隨著(zhù)風(fēng)電光伏的技術(shù)進(jìn)步和規?；l(fā)展，目前來(lái)看今年儲能會(huì )保持快速增長(cháng)持續的趨勢。未來(lái)的五年，將實(shí)現50%-60%的復合增長(cháng)，2027年預計儲能總裝機到97GW，理想場(chǎng)景總裝機到138GW。

液流電池是長(cháng)時(shí)儲能最有前景的技術(shù)

中國科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院教授趙天壽以視頻形式參與了會(huì )議，他對比了多種儲能技術(shù)，論證了液流儲能的優(yōu)勢，特別在長(cháng)時(shí)儲能方面的應用與潛力。

趙院士介紹說(shuō)，新型電力系統的儲能裝置需要不同時(shí)長(cháng)的儲能技術(shù)，從分秒級、小時(shí)、天、季節，甚至跨年各種時(shí)長(cháng)的儲能技術(shù)。目前來(lái)看長(cháng)時(shí)儲能技術(shù)是最大的缺口，是儲能技術(shù)研發(fā)的重要方向。

除了低成本、長(cháng)壽命、高效率之外，構建新型的電力系統對儲能還有幾個(gè)苛刻要求，首先要規?；?，需要的是電網(wǎng)級的儲能；第二，儲能裝置要安全；第三，由于太陽(yáng)能和風(fēng)能本身是分散的，所以在儲能裝置的選址方面要簡(jiǎn)單、容易，不應該有地域的限制。他認為，液流電池本質(zhì)安全，沒(méi)有地域的限制，容量與功率解耦，這樣的特征使它特別適合大規模、高安全、長(cháng)時(shí)儲能，但其推廣應用要降低其成本。

趙院士介紹了他所從事的流體電池的研究情況?！斑^(guò)去30年來(lái)我做的研究主要包括燃料電池、液流電池、金屬空氣電池等，統稱(chēng)為流體電池。流體電池面臨著(zhù)最大的問(wèn)題，它不僅僅是一個(gè)電化學(xué)反應的問(wèn)題，同時(shí)它又牽涉到傳輸。我通過(guò)熱物理和電化學(xué)交叉的視角，來(lái)研究其機理、方法，構建了熱-電化學(xué)耦合理論，提出電極至整個(gè)電堆的理性設計方法，可以提高其液流電池的性能，降低成本，最終推動(dòng)其商業(yè)的應用?！?/p>

其中電極是電池非常關(guān)鍵的核心部件，技術(shù)需求是表面活性高，同時(shí)還兼有穩定性。趙院士通過(guò)發(fā)展硼摻雜表面的工藝，提高表面提高電化學(xué)的活性，而且這種工藝適合于大規模的生產(chǎn)。電極研發(fā)另一個(gè)方向是改善結構，傳統的電極結構是多孔結構，但是當面積提高時(shí)，流動(dòng)也會(huì )增大。趙院士發(fā)明了多尺度的電極，流阻很小，實(shí)現了電極比面積及滲透率的解耦，能量密度得到了提高。