每日消息!歐陽明高院士談儲能：儲存“風光”，路在何方？

“十四五”降碳成為戰略重點，能源革命、謀篇布局把握綠色發展機遇。風電光伏增長迅猛，棄風棄光困擾發展，究竟是何原因？牽一發而動全身，如何突破儲能瓶頸，打通新能源最后一公里。2022年6月19日《中國經濟大講堂》減碳在行動 特邀中國科學院院士、清華大學教授為我們講述儲存“風光”，路在何方？

歐陽明高，中國科學院院士、 清華大學教授，長期致力于新能源動力系統研究，連續十多年擔任國家新能源汽車科技專項首席專家，建立了動力電池熱失控科學與技術體系。他主持突破了商用車氫燃料電池動力技術核心技術，發明了多能源一體化混合動性，成果轉化經濟效益超過百億元，在中國節能與新能源汽車戰略規劃、技術研發、國際合作及產業發展等方面作出了重要貢獻。

歐陽明高指出，風電光伏技術很成熟，一個核心的問題就是儲能。

(資料圖片僅供參考)

01 新能源還不是“三好生”

大家知道，鋰離電子電池的發明，使電動汽車發生了突飛猛進的變化，帶動了可再生能源的大發展，新能源革命來了，前景無限地美好。但是很遺憾，當前新能源還當不了“三好生”。

什么叫“三好生”呢？就是既要供應安全，又要價格便宜，還要綠色環保，這就是我們經濟學上的概念，所謂的“不可能三角”。就是說經濟可行、綠色低碳、安全可靠，很難同時滿足。比如說我們的煤炭，安全可靠吧 ，經濟可行吧， 但是它綠色低碳不太好，而我們的新能源恰恰相反 ，綠色低碳 ，但是其他兩個又不完全滿足，這就是現在我們遇到的一個困境。

02 “靠天吃飯”，影響電網安全穩定

我們現在講的新型電力學，它就是以風電和光伏為主體的電力系統，大家通常說風電光伏這個價格已經比煤電價格還低， 這個指的是發電的價格，實際上我們真正要用的時候，還會遇到一系列的問題。

比如說風電光伏，它是靠天吃飯，一會兒多，一會兒少，不可能24小時發，每天供需不平衡，整年也是不平衡的，區域是不平衡的。電網有一個原理：就是時時要平衡，它才能穩定。所謂穩定性問題，比如說負荷變大，發電的電功率不夠，一般交流電的頻率是50Hz，如果出現這個問題，交流電頻率會下降。我們在發電側，比方說燃氣輪機、蒸汽輪機、它的鍋爐的運行可能就不正常了；比方說變電站，它的變壓器就有可能也運行不正常了，它會發熱等。

那么這樣一來，我們電網就會要斷電了，它會引起我們電網的波動，頻率的波動帶來電網穩定性的喪失，就會導致停電的事故。美國的德州大停電同樣也是因為頻率下掉過于厲害，中國的湖南省在2020年冬季也遇到這個問題。那個時候，正好冬天比較冷，所以我們的電力負荷達到的歷史新高，受到汛期光照極寒天氣的影響，我們風電光伏發出來的電達不到預期。它的出力變小，而火電機組又裝機不足，所以導致無法滿負荷運作。好在我們中國各省區有國家電網系統，全國協同一致，抑制這個問題沒導致大停電。

03 風電光伏發電成本低，但電價卻不便宜

還有我們電網的穩定性，需要附加的調頻、調壓、調峰等，也需要付出成本。還有電網由于波峰波谷特別大，那么我們要按照波峰最大功力來設計電網的話，那我們成本也要增加。

因為不平衡，我們就要給他配套一些東西來補償它。它沒有的時候，我們就得頂上去，所以這三部分成本，我們就叫上消納成本，我們這個風電光伏發電的成本是可以平價上網，但是并不等于平價利用，因為消納成本會導致電價上升，如果加上這個成本，那么我們可再生能源比煤發電還是要高的。

德國是率先實現可再生能源的發電比例超過50%的國家，按道理風電光伏發電應該也是比較便宜。但是，他原先的那些火電廠、煤電廠、燃氣輪機組都還要，并沒有拆。因為這些機組作為靈活性調節正好是來做補償這些風電光伏的波動和隨機性 還有用來調頻調峰，所以這些成本加上來之后，那么實際上總的電價是上升了，不是下降了。

04 儲能是新能源革命的瓶頸

新能源革命的主要的瓶頸是什么呢？

我們中國新能源的主要瓶頸不是風電光伏，風電光伏技術很成熟，我們光伏的效率在不斷的提高，成本在不斷的降低。因為我們光伏的原材料就是硅，這個不存在資源的問題，一個核心的問題就是儲能， 我這里說的儲能是廣義的儲能。那就是我們針對可再生能源的隨機性和波動性，將富余的可再生能源它存起來。當可再生能源不足的時候，把這種能量通過時空變換，再把它補回去，這就叫儲能技術。

我們光伏的產能極大，想增加產能非常簡單，但是你大規模推廣的時候，必須要配儲能，全世界認同的新能源革命有五大之柱，第一項可再生能源轉型，尤其是光伏風電；第二個就是集中式轉向分布式，讓每一棟建筑都變成發電廠、微型發電廠；第三條就是用氫氣電池來儲存間歇性能源；第四就是發展能源互聯網技術。

還有一個就是電動汽車作為用能、儲能回饋能源的終端，我們可以儲能為抓手來推動能源轉型和新型電力系統發展。這是我們面向碳中和，中國新能源革命的一個重要的技術路徑。

05 提升電池循環壽命，可以有效降成本

目前，中國隨著電動汽車的普及，我們電池的產業規模越來越大。預計2025年，中國的電池產能會達到年產30億千瓦時，要注意我們儲能要的連3億千瓦時都不要，所以我們儲能所需要的電池的量跟電動汽車比大概差一個數，那就是1/10，對儲能就夠了。

同時我們從整個需求來看，實際上我們2025年從電動車的角度，也就是10億千瓦時就夠了。我們總的產能規?，F在占了全球70%，是全球最大規模的，而且我們的質量也是位居前列的。

所以隨著我們規模的上升，我們的車用動力電池的成本也將會不斷的下降，壽命也會不斷的提升。比如說我們現在的儲能電池循環壽命大概是在5000次到8000次，我們五年之后，我相信超過循環壽命1萬次是非常容易的，未來循環壽命可能會到15000次也是完全做得到的。所以隨著壽命的上升，其實對于單次儲能的成本當然也是下降的 。

06 制造鋰離子電池的資源有充分保障

當然大家會擔心一個問題：這個材料夠嗎？最近碳酸鋰不是價格猛漲，漲了十倍， 從過去的4萬多漲到了40多萬。這個問題實際上是一個由于近期產能大規模上升，所以導致的一個近期的波動，并不代表長期的趨勢。

從資源的角度看，我們資源是足夠的，而且我們新發現的資源還在不斷地提升。2020年相比2015年，我們可采資源的探明儲量提升了四倍，下面還會繼續提升。如果按照目前的資源，我們可以做多少電池呢？我們可以做2270億千瓦時的電池，如果做電動車，一輛車100度電，我們也可以做22億輛，這是足夠的，我們其實總體看資源是有保障的。當然供應的安全、偶爾的波動也是我們需要關注的問題，這是國家將來的材料安全必須采取措施的地方。

07 避免電池事故，要靠技術水平與安全規范

鋰離子電池是一個非常好的儲能裝置，用途很廣，性能也很優異，但是它有一個問題，那就是它會出現熱安全安全事故。電池熱安全事故的一個共性特征，我們叫電池熱失控。電池需要在一個正常的溫度范圍內才能進行正常的充放電，一般來講 這個溫度范圍是零下二三十度到零上三五十度，超過這個一般來說就有風險。到了多少度會出現問題呢？一般來說，接近100攝氏度的時候就會開始有一些非正常的副反應。國家監控平臺是對電動汽車安全全監控的，從這幾年的數據來看，發生事故的概率大概是萬分之0.5。其實這個跟傳統車——燃油車燒車事故是大體相當的。

相反，我們電動車實際上是比較簡單的，反倒是死亡的人數比較多。統計表明， 2021年發生了1.8萬起的事故，死亡了57人，傷了157人 。這個問題形成了一個社會關注的熱點問題，是政府重點抓的一件事情。

那么從技術角度來講就說明技術水平、安全規范是起決定作用的。至于集中式儲能電站，它的電池容量的規模就是非常大的，一般都在1萬度電以上，我們對儲能電站要有更好的技術水平，更完善的技術保障體系才能防止它的事故發生。

08 三大“法寶”保障儲能電站的安全

對于儲能電站的應用安全性怎么解決呢？

我們主要有三條途徑，一個就是針對在使用過程中的各種各樣的誘因，比如說過充慢慢電池中間有一些顆粒，會造成內短路，熱管理系統不好，過熱了，比方說夏天一般燒車的事故會增加。對于這樣一些問題，我們要通過主動監控預警的方式來發現它，這就叫主動安全技術。

第二個我們本質安全就是電池本身的安全性要好，要從電池的正負極材料的選擇、電解液的選擇、隔膜的選擇以及整個設計制造過程來保證它。

第三個就是一旦我們本質安全出了點問題，由于各種誘因它沒扛住，就像我們人一樣它感染了，那怎么辦呢？我們最好不要讓它傳染，電池系統是由很多個電池組成的，那么最好不能讓它蔓延，這是最后一招來阻斷他的蔓延，保證你就算是有誘因 就算是有一個電池發生的問題，但是整個系統沒問題，這就要靠我們的隔熱散熱 還有消防來解決。（這就是被動安全技術）

09 電動汽車能變成電網的充電寶

我們一般的時候是電網給車充電，我們現在也可以用車給電網充電，把車變成電網的充電寶，這不就雙向了嗎？也就是說，這個車既可以充電又可以往回放電，這就叫車網互動。比如說大家都在下班的時候六點鐘來充電，那這電網是受不了的，但如果我們后半夜充電，我們反倒是把后半夜那個波谷給它填了，而我們的波峰還沒有，所以這就叫削峰填谷。這個還不是車網互動，只是有序充電，也就是我們用一個后臺來調度大家充電，我們叫廣義的車網互動，有序充電到車網互動，有序叫V1G單向的，車網互動是叫V2G雙向的。

10 車網互動能為多方贏得收益

那么我們還可以擴展到什么呢？就是車跟車充電，車跟房子、車跟建筑、車跟微網 都可以互動，不一定非要只是跟大電網互動，所以這個靈活性非常非常的大，我們這個用戶是有收益的，而且可以創造很多就業機會。大家這么多車，他要聚合起來 有很多人會辦這個公司。而且政府也可以參與建立后臺，國家電網也會參與調動，大家都有收益。

那我們比較一下我們電動汽車儲能，跟前面說到的像現在的這種固定式儲能電站相比有什么特點呢？第一成本低，我們電動車本來就是買來的，已經是買了出了錢的；第二呢風險低，因為我們電動車的安全事故不會有特別大的事故，因為它電池比較少，當然技術難度有提高。

大家會疑問呢？我這個車又開車又儲能，那個電池就廢了對吧，實際上，我們現在的電池壽命是富余的。如果每次滿電跑500公里的電動車，你要是1000次（滿充滿放）循環的壽命，你能開多少呢？50萬公里。你要2000次的循環壽命，100萬公里。而一般來講，私家車一年也就開1萬多公里，我們十年，也就是一二十萬公里，所以我們電池的壽命是富余的。

另外我們90%的時間車都是停著的，所以在90%這個時間是可以用來進行車網互動賺取收益的。我們一輛車的力量是很小的，如果把所有的車合起來就大了。

11 2030年后車網互動儲能總量將超過儲能電站

我們現在預計2040年，中國大概會有三億輛電動車，如果每輛車平均是65度電，那3億輛車是200億度電，我們車上可以裝200億度電。200億度電是什么概念？我們今天全國每天的用電量就是200億度，也就是說我們車上電池能裝的電夠我們全國用一天。當然了，我們并不能把所有這些拿過來出來，但至少一半是可也就是100億度這也很大很大了，100億度已經是我們現在儲能，當前來看那是幾十倍。

另外，從調節功率來看，如果每個充電樁15個千瓦，那么最后就會有30億千瓦。30億千瓦什么概念？我們2040年的非化石能源裝機的一半，大概也就是30億千瓦，這個也是足夠大的。關鍵是我們怎么把它能夠聚合起來，那么大家會問，這玩意好不好裝進去??？其實很好裝，我們現在的國家標準、規范都有，那也就是電動汽車接入電網，參與能量互動已經具備良好的電網硬件基礎和設計方法。

大家會說這個成本多少啊？其實成本并不高，只是把充電樁由單向變成雙向就可以了，所以其他都是軟件升級。2030年之前，我們預測儲能電站還是一個主體，在總量上一定會比車網互動要多，因為車網互動我們還需要一個發展的時期。那么到2030年的之后，首先是我們電動車的數量會極大的增加，另外，我們新基建經過一段時間的發展，它也會發展起來。所以由于它的成本低、安全性好、量大，它在儲能中，尤其是我們用戶側儲能中占有很大的比例。所以逐步的會在總量上超過儲能電站。

12 車網互動離不開電池技術的創新

隨著今后的發展，我們還有不斷的電池技術的創新，比如說大家現在寄予厚望的固態電池。從固態電池目前的研發看，有三種技術路線，氧化物、硫化物和聚合物。硫化物是我們車用全固態電池的主要選擇。因為硫化物是在中間離子導電率最好的一種電解質，現在還有很多的技術難題需要克服，我們預計到2030年全固態電池占整個電池的量不會超過1%；在2030-2060年，我們現有的鋰離子電池仍然會繼續發展。

目前用的儲能電站的電池，比方說磷酸鐵鋰電池本身就是一種非常好的低成本、安全、長壽命的電池，所以我們對它也寄予了很大的希望，磷酸鐵鋰電池是完全中國自主的、不要鎳不要鈷，仍然是最佳選擇之一。

13 除了交通，氫儲能還有更廣闊的的應用

我們現在基本上都是純電路轎車，那么燃料電池轎車會不會來取代它呢？我個人的觀點還會是純電動轎車是轎車的主體，燃料電池轎車要想取代是有難度的，關鍵的是使用的成本和方便性。因為我們純電路轎車已經能滿足轎車所有的需求，成本很低、直接用電。你用氫，如果用可再生能源制氫，能源利用效率只有25%，但是我用電我們可能是75%，這兩者就差別非常大。

那么這種差別就會導致成本的增加，另外加氫的方便性跟充電比的話，大家可能覺得現在充電不是很方便，我相信今后充電會越來越方便，比大家加油還方便。至于我們的壽命，我們的續航，這已經都不是問題。

當然，燃料電池在轎車上不一定是最好的選擇，并不等于其他方面也不行，我們將來遠洋貨輪，它一定是用氫的，我們的飛機也是會用氫燃料，另外我們還有重型卡車，還有很多無人機也都是它好的應用方面。

所以我們看氫能以前都局限在交通，事實上，氫能是一個更大的概念，不僅僅是交通，氫能交通只是氫能的先導，燃料電池轎車只是氫能交通的先驅，所以我們一定要搞清楚，這是一個氫能戰略，是一個大戰略。

14 氫生產成本比電高，儲存成本比電低

氫儲能也是一種非常重要的長周期大規模儲能方式，那么這里的關鍵我們前面說了還是成本，氫經濟性不是很好，電是直接就儲了。你這個氫還要電電解水制成氫，效率大打折扣。但是我們要記住，氫能講究的或者說可再生能源講究的是全鏈條經濟性，包括制備、儲運、運輸、加充、使用全鏈條。

發電我們是生產的成本低，但是我們儲電的成本是高的，比如說我們1公斤氫可以儲33度電，就算你電池儲1度電500塊錢，你儲33度電也得15000塊錢了，但是我們儲1公斤氫， 如果在地上儲，那1000塊錢都不要，所以它儲能的成本只是儲電的1/10不到。電池不能長期儲能，因為它有自放電，也不能大規模儲能，因為儲能電池的成本太高，所以在電池不適合的這些地方，氫能就有它的優勢。

因為我們儲能有高頻的、有低頻的，有小功率、有大功率，有短周期、有長周期，不同的應用場合，需要不同的儲能方式，電池和氫能正好互補，形成一個主流的儲能方式。而其他的各種儲能方式，會跟他配合互補，形成我們總的一個儲能生態。

15 多種氫儲能儲運方式各顯神通

我們有各種各樣的氫能的儲運技術，比如說西部過來的長距離幾千公里，一個靠管道，另外一個我們也可以用特高壓先輸電，輸完電到東部再制成氫，也是可以的。因為我們現在特高壓輸電1000公里每度電只要幾分錢，它是很便宜的。我們貴的是配電網比較貴，這個特高壓長途輸電是比較便宜的，所以我們在特高壓下到配電網的時候，在那個地方制氫，其實是有競爭性的。

當然，我們還有其他的方式，比如說我們把它變成液氨，液氨什么東西？我想大家都明白，我們很多縣里面都有化肥廠，它就是用氨水做的嘛，味道不太好聞，但是呢，它整個的基礎設施、制作方法都是成熟的，它最大的優點就是儲氫密度極高 。高達什么程度呢？大家知道，豐田的燃料電池轎車用的700個大氣壓的氫瓶。100公斤的瓶子儲多少氫呢？5公斤氫如果我們把它變成液氨，100公斤可以處17 .8公斤氫，所以它有絕對的儲氫密度的優勢，而且運輸便利、產業技術好，使用方式靈活。

16 氫燃料代替煤，讓火電廠實現低碳排放

我們最后要把它用于發電來完成從電到氫，再從氫回到電，把電多余的存起來，電少的時候，我們再放回去，這就叫儲能。那么我們怎么放回去呢？我們可以用各種方式發電發回去，我們也可以把它制成氨水到煤電廠，但知道我們說碳中和并不一定是要把火電廠消滅，我們是要把碳減下來，比方說火電廠，現在很多火電廠它都是熱電聯供的，關鍵的問題它的燃料是煤，你可以把碳捕捉下來，你也可以把煤，變成氨或者氫，它就不會碳排放了。所以這也是一種將來我們火電廠改造的方式 。

17 人人都是能源的消費者，也是能源的生產者

在未來中國的電力和儲能市場，會出現新的業態，那就是人人都是能源的消費者，也同時是能源的生產者。比方說用電動汽車儲能，充電的時候要花錢，放電的時候要賺錢，花錢的時候我用低價的電，那么我賣電的時候是高價賣電，這樣來賺出收益，這就是未來的能源生態圈。

大家會說你究竟怎么運營？各式各家的，我們這是一個運營的模式，就是從上自下，我們電網公司會有調度來進行指令下達，下達之后，我們有很多個聚合商會響應這個指令來進行聚合，那么我們物業的綜合體就取電售電，最后到我們各個車主 分成的網絡。

再打一個比方，我們怎么聚合呢？相當于開一個炒電的股市，或者說炒電的期貨，那就是我們每一個車主都是散戶，你可以開戶，而我們的聚合商來撮合這個供需 。你就入市交易，就跟賣股票一樣，逢低買、逢高賣，我買那就是充電，我賣就是放電，這實際上跟我們炒股是一樣的。

我們要方便的實施，我們需要建立集能源互聯網的全國虛擬電廠，我們把它聚合起來相當于是一個聚沙成塔的過程。該什么情況下賣、什么情況要買，不需要你天天來干這個事，你只需要把這些想法規則告訴它，會自動的進行，不需要你做太多的事情。所以我們將分布式的電力交易會完全的市場化來進行實時的交易。那么，在這種情況下，我們預計會形成萬億級的車網互動的智慧能源的市場規模。

18 加強關鍵技術研發，讓儲能從配角變成主角

我作一個儲能市場發展的綜合建議：首先，我們要明確主流儲能技術的戰略地位，是實現碳中和的關鍵之一；第二我們要明確儲能在新能源中間的角色定位；第三就是要加強儲能相關的關鍵技術研發；第四就是建設車網互動V2X的基礎設施；最后就是要健全多層次統一電力市場體系。

我想我們最終的愿景就是迎接第三次能源革命和第四次工業革命，就是綠色化和智能化。謝謝各位！

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