中國科學院院士，南方科技大學碳中和能源研究院院長趙天壽以“新型儲能支撐新能源高質量發展”為主題發表演講。
趙天壽指出，新型儲能是支撐新能源高質量發展的關鍵，目前政策正引導儲能技術向長時化發展。液流電池作為一種流體電池，具備本征安全、時長靈活、循環壽命長等優勢，適合長時儲能場景。趙天壽團隊通過提升電堆電流密度和電解液利用率，已在內蒙古等地實現工程應用，運行穩定，成本顯著下降，為電網側、電源側及用戶側提供了安全靈活的長時儲能方案。隨著技術成熟，液流電池等長時儲能技術將成為解決新能源消納瓶頸、構建新型電力系統的關鍵支撐，助力清潔能源安全高效替代。
趙天壽：尊敬的各位領導、各位專家、女士們、先生們大家早上好！剛才吳局長的報告非常精彩，對于下一段分布式能源發展具有重要的指導意義。
我今天想給大家匯報一下新型儲能，儲能技術。我個人理解，建立以新能源為主導的能源系統，不管是分布式供能還是集中式供能，儲能都非常重要。我今天主要給大家匯報幾點：
首先，風光新能源裝機快速增長，但棄風棄光率問題嚴重。所以我們要發展儲能，特別是長時儲能，能夠劃界風光供需錯配，支撐新能源高質量發展；今天特別給大家匯報一種長時儲能技術，也是液流電池，液流電池有著非常重要的優勢，包括安全性、時長靈活性、循環壽命長等等，但是它廣泛的應用需要突破成本的瓶頸。這是我給大家今天匯報的主要內容。
首先，我國的電力系統已進入高霹靂的新能源階段。去年年底風光裝機達到18億千瓦，非常自豪令人振奮歷史性超過了火電的裝機，這是非常了不起的事情。未來十年要翻一番，到2035年達到36億千瓦，逐步會過渡到以新能源為主導的能源體系，但是風光能源存在著供需適配，從短時的小于半小時的，中短時的，從半小時到4小時的，還有長時的4小時到100小時的供需的適配，所以電力出力不可控，特別是隨著占比的提升，電網的供需平衡難度加大，棄風棄光率上升，對電網穩定運行帶來一些挑戰。
新能源的消納實際上就是要找出問題，新能源從時間來說是波動、隨機、間歇，空間上是遠離負荷的集中區域，西部的風光資源很豐富，但是能源的用戶主要在東部，所以為了解決這個問題，存在時空方面的錯位，為了解決和縮小錯位，我們要空間轉移，比如說我們用交流、直流的特高壓遠距離輸電，從時間方面用不同時長的儲能技術來應對波動性、隨機和間歇性。還有用綠色燃料儲能，實現長周期的儲能，實現不管是時間和空間的轉移。
今天我主要聚焦儲能技術，時間的轉移。今天講的儲能技術是大型的儲能裝備，對于大型的儲能裝備有三大要求，首先安全可靠，手機著火、電動汽車著火是一回事，我們絕對不想看到儲能電站爆炸著火。第二點要經濟可行，經濟可行的儲能技術才能被廣泛接受。同時要資源可及，一個儲能技術所需要的材料、資源不能受太多局限，儲能裝備也不需要太依靠好的地力方面的限制，材料可循環利用也是非常重要的一點。總的來說安全是底線、經濟性是技術的生命線、資源確定了技術的應用上限。
經過幾年的發展，特別是近五年來，在儲能方面，中短時儲能增長特別快，去年年底已經超過1.3億千瓦裝機，但是這里關鍵是中短時，也就是說平均儲能時長只有2.58小時，所以隨著風光占比進一步提升，棄風棄光還是越來越嚴重，這是我們面臨的一個問題。
所以我們不光要化解中短時的錯配，還要化解風光長時的適配，所以需要長時儲能技術，需要8小時以上的長時儲能技術，這樣才能真正能夠平衡電力系統的供需，發展長時儲能成為全球的共識，不過美國、英國、歐盟都非常重要，出臺相應的政策支持長時儲能技術的發展。我國也非常重視，過去的政策是強配儲政策，大概是2小時到4小時，從今年開始，容量電價和儲能的時長掛鉤，這樣的政策會推動長時儲能快速的發展，也就是說我們會考慮電價系數，儲能的時長比用電的高峰時長陜西、甘肅以6小時為基準，青海已提高至8小時，容量電價正推動儲能技術由2小時4小時向8小時以上的技術發展。
如何來延長儲能技術的時長？為了回答這個問題，比較三種技術，一個是抽水蓄能、壓縮空氣儲能和鋰電儲能，用什么樣的能量載體儲能，對抽蓄來說，水是可流動的能量載體，是抽水蓄能非常重要的優勢，能量單元和功率單元分開，容量與功率解耦，時長取決于水壩大小，水壩大了時長靈活了，壓縮空氣，它的能量載體是空氣，也是可以流動的，這種可以流動的能量載體也給壓縮空氣帶來了非常重要的優勢，時長取決于儲氣空間的大小，壓縮空氣一個優勢是時長靈活，特別適合8小時以上的儲能場景。鋰電的優勢非常顯著，能量密度高，特別是能量轉換效率高，配置非常靈活，不像抽水蓄能和壓縮空氣蓄能從選址方面，電池相對靈活，鋰離子電池的一個欠缺就是能量載體或者活性材料是不可以流動的，是裝置的容量和功率強關聯在一起，功率超配回到成本化、安全性的問題。通過三種技術的比較，我們得到一個啟示，如果儲能時間要長，要用像壓縮空氣和抽水可流動的能量載體，如果我們要能量轉換效率高，能量密度高，配水靈活，可用電化學能量轉換裝置，把兩點結合起來就會形成一種高效、時長和配置靈活的儲能體系，這個體系是流體電池，流體電池是一類電池，不是單一的電池，比如說今天的電解池、燃料電池、液流電池等等，還有金屬空氣電池都屬于流體電池，最重要的特征，就是它的能量載體是可以流動的，比如說我們用氫、甲醇氨作為能量載體，電解液作為能量載體，所以可流動的能量載體儲存能力，儲運、疏運、轉換和釋放能力，所以流體電池最大的優勢，能量和功率解耦，時長非常靈活，適合長時儲能場景，電化學反應速度，能量轉換效率高，選址非常方便，所以流體電池作為一類電池是非常理想的長時儲能技術。
今天主要聚焦一種流體電池是液流電池，液流電池和傳統的電池不太一樣，能量是儲存在電解液中，電池分兩個部分，一部分是電解液罐，一部分是電池，能量在電解液罐中，電池是來充放電的，是分開的，它的優勢是時長非常靈活，如果我們要延長時長液罐做大就可以了，另外，電解液是水系的，用于儲能場景的電解液是水系的，不著火、不爆炸，所以是本身安全，另外這個電池有非常重要的優勢，循環壽命特別長，液流電池是電解液流過電極，循環壽命沒有疲勞破壞一說，循環壽命理論上可以達到30年。過去，20多年一直研究不同電堆，不同材料的液流電池，包括無機體系、有機體系，我們發現全釩液流電池是廣泛應用的，多年來一直致力于液流電池的成本，研發的思路就是提高電堆的電流密度，電流密度高了，電堆所需要的材料量降下來，釩材料有點貴，但是現有的液流電池利用率不太高，60%左右，電堆的電流密度高了以后意味著電解液利用率就高了，所以我們從提高電堆的電流密度降低成本，但是從學術上來講、科學上來講，要降低成本，突破性能是非常難的一個事情，特別是遇到一個最大的問題就是跨尺度的傳輸，到界面的反應，協同的問題，液罐是好幾米高，反應發生在納米級的電面電極上，所以特別大跨尺度的傳輸和反應的問題。
我們多年來一直應對突破性、降低成本。研發的時候要讓整個設備能夠從微觀到宏觀各個尺度達到一個有序的組織和有序的協同，要解決很多科學上的挑戰，特別是讓它有序的過程、有序的結構，最后達到有機的裝備，要應對科學的挑戰，我過去做游船，近20年來我做新型的電池，形成了學科交叉的方法，把工程熱物理和電熱力的結合，形成一個理論的框架指引液流電池的關鍵材料、關鍵部件和系統設計，達到精準的制造。
對液流電池來說性能要突破，首先是電極，電極是一個核心部件，電極表面非常重要，要有高的活性，反應速度快，同時要有抑制可能的副反應發生，我們的工藝方面能達到這樣的目標。電極的另一個核心問題是結構，因為電解液流過電極充放電，對電極來說需要比表面積高，比面積高意味著孔變小了，如何解決流阻的問題，保持很大的表面積是一個矛盾，電極的發明使電流的電堆密度得到跨越式的提升。
流場結構也是一個非常重要的設計，用新的實驗、模擬、機器學習獲得高性能的流道設計，對電流密度的提高也是至關重要的，有了關鍵的材料、部件匹配也非常重要，在理論的指引下能夠匹配各種材料和電極，達到最佳系統的設計。電堆的循環壽命可以20000圈，可以在高的電流密度下600毫安每平方米，目前是最高的壽命紀錄。
電堆的電流密度400毫安每平方米，這個提高意味著從技術上能夠保證電堆的建造成本下降，同時電解液的利用率高，所以為這種技術的成本降低打下了技術的基礎。
我們的技術已經用上了，用在了內蒙古磴口縣，這是我們調試的過程，當時十幾天的調試過程，并網運行。這是整個裝置裝備的情況，已經運行了9個多月，運行非常穩定，電堆的功率密度、電流密度400毫安每平方米，電堆能量效率80%以上，整個技術是綜合過去從傳熱裝置到電化學反應一系列的知識。
剛才那個應用是電網側的應用，全釩液流電池是安全的，另外規模和時長可調，循環壽命也很長，所以全釩液流電池在電網側、電源側、用戶側，比如說獨立的儲能、零碳園區、算力中心、數據中心、調頻等等都可以用，因為它非常安全又很靈活，應用的前景是非常廣泛。
要解決新能源的消納問題，就是要解決它的時空錯位問題，目前來說，最難的問題就是怎么能解決長時的適配，需要長時儲能技術，政策正引導儲能技術向長時化發展。
液流電池時長靈活，擴容方便，適合長時儲能，但規模化應用受成本的制約。我們團隊研發的高功率密度、高電解液利用率的液流電池也開始用了，成本也下來了，我相信幾年以后會有一個規模化的應用階段。
分布式能源
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