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和裝備及應用（上海）大會在浦東嘉里飯店召開。上海科學技術交流中心主任王震指出：隨著我們國家雙碳目標的提出，氫能產業的發展也在我們國家能源體系、綠色低碳轉型過程中發揮了很重要的支撐作用，也成為推動能源結構調整、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業發展生態體系，創新能力得到了顯著的提升，產業集聚效應也初步凸顯，應用場景也不斷豐富，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位儲能與氫能領域“頂尖高手”專家發布了研究成就和對儲能及氫能產業發展的獨到見解。
能源、環境、工業難題，綠色甲醇一招解決
中國科學院院士、大連化學物理研究所太陽能研究部部長李燦對綠氫產業和液態陽光綠色甲醇的產業進展進行了介紹。
中國科學院院士、大連化學物理研究所太陽能研究部部長 李燦
他認為，目前氫能發展的瓶頸有多個：一是可再生電力離網、分布式分解水制氫，在技術上還有很大的挑戰；二是低成本、規模化分解水制氫還面臨障礙；三是安全、低成本和規模化的儲氫、運氫方式還有待持續發掘；四是對氫氣產出后的應用還沒有太多場景設計，也就是說大量企業涌進來后，即使產出氫也不知道用來做什么。
而這些問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原理，通過綠電進行水電解，將氫原子提取出來，與二氧化碳進行化學合成。
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品，通常也被稱為“液態陽光”。
李燦院士主持的多個項目都與綠色甲醇有關。他詳細介紹了各個項目的情況以及在科研上的巨大進展。這個技術進行應用之后，國際能源署立刻予以了關注。目前世界各地已經有多個5-10萬噸綠色甲醇生產示范，我國目前有10個左右的項目在進行中，有的已經投產。
關于綠色甲醇的應用空間和價值，李燦院士闡明了三點。
第一，將二氧化碳資源化，解決工業剛性排放二氧化碳，規模化生產液態陽光甲醇，兼顧經濟發展，并可減緩我國液態燃料短缺的局面。目前很多企業采用CCUS技術進行碳捕集，但收集起來之后如何處理一直有各種方案。而合成綠色甲醇這一技術是切實可行的規模化減碳的技術，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原料，我國化工企業每年產8000萬噸甲醇，如果是用液態陽光甲醇路線合成來替代煤化工甲醇，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題。李燦院士介紹說：液態陽光甲醇應用面很廣，交通領域中乘用車、商用車上可以把甲醇直接作為燃料。除此外，這一燃料當前的市場主要是在船運，國際海運組織開始使用綠色甲醇，著名航運企業馬士基提出來每年要用600萬噸綠色甲醇，目前世界范圍內的產能與之相比，缺口很大。
甲醇是由二氧化碳加氫氣合成而來，這一反應過程倒過來就是放氫的反應，每噸甲醇可以釋放18.75噸的氫氣，非常可觀。由此就產生了另一條應用路線，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%，但是那時壓力已經非常高。液氫質量儲氫可以達到10.0%左右，而甲醇儲氫則可以達到18.7%。現在多個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模化儲能和調峰問題，規模化消納可再生能源，解決棄風、棄光的問題。李燦院士認為，目前我國新能源發電發展非常快，這一趨勢之下，電力缺口不大，但是會有消納的難題存在。他提出一個思路：“POWER TO X”，意思是消納可再生能源電力到各種各樣的方向上，其中第一個方向就是化學燃料，把電能變成化學燃料，這個領域很大，其中包括合成燃料，還可以用到低碳和無碳工業工程領域，特別用來合成電解燃料。10萬噸甲醇相當于6億度電，可消納700MW級光伏發電。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釋放能量，所以制作甲醇同時也是良好的儲能方式。
協同創新的重要性前所未有
國家電網能源研究院戰略與規劃研究所所長魯剛帶來了“碳達峰、碳中和能源電力與系統的轉型路徑”的研究成果。
國家電網能源研究院戰略與規劃研究所所長 魯剛
他認為，在雙碳目標下，科技創新與常規的科技創新之間有非常大的區別。“因為碳達峰、碳中和時間窗口有限，對創新的節奏、力度，以及顛覆性技術成熟及產業化的時間都有明確的要求。所以能源、工業、建筑、交通等各個領域之間技術創新的集成性、協同性、融合性就越來越重要。”
他用“三角”來比喻科技創新與雙碳轉型路徑之間的關系，三角是由能源、經濟、環境組成：經濟需要新發展格局，能源需要能源體系，環境需要雙碳目標達成。這樣就形成可持續發展的三角。單就能源來說，目前正面臨著能源發展的安全性、清潔性、經濟性、可負擔性，以及儲備性協同發展的難關。
利用國家電網能源研究院開發的國網能源電力規劃平臺，運用其中的技術工具，分析了整個的路徑與技術一體化布局。魯剛公布了他們的研究成果。
他說，“必須在產業結構調整與能源體系同步優化之中找到綜合性的路徑。在工業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，要求我們的產業結構轉型與能源系統轉型要密切耦合。”
從目前到碳達峰階段，他提出一個觀點：“主動達峰，峰值不能過高，高了會帶來比較大的成本。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。”他建議，工業、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的整體達峰。
從碳達峰到碳中和階段，他認為，技術轉型宜先慢后快，為技術升級留有足夠的窗口，降低成本。在整體路徑下，不僅有行業之間的協同，更應該有區域之間的協同。他還強調說，新型電力系統要與氫能、儲能等裝備的布局進行協同，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：“從未來視角，新能源發展更需要的不是短周期儲存，是長時、跨季的儲能，氫能、甲醇都是跨儲能的代表。如果2030年能實現突破，意味著未來新能源裝機可以大幅增加，煤電退出節奏加快。”
他談到了氫能對路徑有兩個方面的影響：一是，如果氫能的發展技術經濟性達不到預期的水平，意味著終端部門，工業、建筑、交通未來不得不繼續依靠電力，未來的發展將會進一步把低碳的壓力傳導給電力系統，意味著新能源裝機壓力更大。二是對新能源波動性的長期消納問題，如果氫能不及預期，會對跨周期消納產生更大的顛覆性影響，對于新能源未來的發展模式、商業模式都會產生較大的影響。他認為，以氫能為代表的一系列跨季節的儲能技術突破將帶給整個路徑轉折性的變化。
他說，未來新技術新模式新業態將培育現代能源經濟的新引擎，拉動、帶動作用遠遠高于過去的電力發展，未來的業態模式也將極為豐富。
氫能國家標準已經有103項
氫能標準化技術委員會主任、中國標準化研究院原院長馬林聰做了名為《“氫能產業標準化體系路徑》的報告，分享了氫能標準化工作情況。
氫能標準化技術委員會主任、中國標準化研究院原院長 馬林聰
他說，目前已經有二十多個國家公布了氫能戰略，綠氫成為部署氫能方面重要的關鍵點，氫能終端應用也逐漸擴大，現在不僅僅在交通運輸領域，氫醫療、農業、冶金、氫儲能各個方面都是氫的應用空間。我國的氫產能目前已經達到3000多萬噸，未來到2060年要達到1.3億噸才能滿足氫需求。
巨大的產業空間需要標準和標準化來支撐，沒有標準，產業、創新、產品控制、檢測、貿易各個方面都會存在問題。現在除了國家氫能標委會以外，各個省也開始在建立，上海已經專門成立氫能標準化委員會。
馬林聰說，已經制定發布的氫能領域國家標準有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行分類，基本上涵蓋了制儲運加用全產業鏈。隨著技術創新和產業鋪開，需要細化的標準以更快速度來制定。尤其是建立健全氫能全產業鏈安全標準規范，政策已經提出要求。
他還介紹了與氫能相關聯的標準工作，除了TC309是氫能國家標準；TC342是全國燃料電池及液流電池標委會，TC114是汽車標準化技術委員會燃料電池汽車標準。另外還有氣瓶標委會、鍋爐壓力容器標委會等關聯性標委會。另外TC288是全國安全生產標準化技術委員會，事涉安全，也尤其受到關注。
除此外，還有各行業發布了63項行業標準，分布在能源、機械、石油化工、氣象、化工與電力行業，涉及工業氣體、氫提純與分離等等方面，也都與氫能產業有一定關聯。
除了國標，還有團標、企業標準，馬林聰說，氫能標委會也輔助性利用一些團體的平臺，或者是聯合一些企業和機構完成團體標準制定。他希望更多企業一起為形成中國技術特色、技術水平的標準發揮力量。
專撿氫能“卡脖子”技術進行研發
國家電投集團氫能科技發展有限公司技術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成果。
國家電投集團氫能科技發展有限公司技術總監 梅武
他認為，氫能產業特征是產業鏈長、技術領域跨度大，目前技術瓶頸還沒有打通。“國家電投的氫能業務有幾個方向：技術升級迭代、充分驗證技術經濟性、產業鏈的綜合優化。總體目標是希望通過氫能化工和氫能交通結合起來，把技術鏈、產品鏈，以符合商業邏輯的方式進行規模化示范推廣，帶動產業結構升級。”
“我們從基礎的核心技術開始，選擇被卡脖子技術來研發。以產業基地來布局，在寧波做裝機板和水冷動力電池的產線，在武漢做膜的產線，在佛山做碳紙和膜增強材的產線，在濟南主做發電功能，在長春做PEM制氫裝備的產線，以產業基地規模化形式來實現降本。”
國家電投集團氫能業務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制氫技術攻關和產業化，從催化劑、膜、基板來做技術升級。經過實踐發現，將高性能的膜投入，設備投資成本和耗電成本會得到明顯的降低，目前他和團隊關注的是制氫系統可靠性和耐久性。
國氫科技在2022年開發了兆瓦槽，變載從10%到130%。目前兆瓦級系統已經在吉林長春中韓示范區應用，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。
他透露消息說，2024年6月份國家電投會啟動綠氫綠氨大型項目，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。”
在氫燃料電池方面，梅武介紹說，國家電投也在進行關鍵技術開發，包括高性能催化劑、高溫耐久質子膜等。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和生產的階段性成果：一是線性電推研發完成，二是燃料電池系統已經應用于大巴、中重型的卡車，三是在武漢、長春、佛山正在做包括物流、環衛車等輕型車推廣；四是與商飛等企業合作氫能無人機，目前正在為山東海上風電場研發巡檢無人機。
他說，國氫科技目前已經在湖北、廣東、山東、浙江、北京啟動氫能交通運營平臺，后續要在河南、長春做這樣的平臺，以推動氫能產業運轉更加流暢。
未來五年儲能裝機將實現50%-60%的復合增長
中關村儲能產業技術聯盟常務副理事長俞振華帶來了《“中國產能技術與產業的進展》報告，分享了儲能的行業變化。
中關村儲能產業技術聯盟常務副理事長 俞振華
在儲能領域，中國已投運59.8GW，新增16.5GW，去年同比增長114%，抽蓄9.1GW，新型儲能7.4GW。新型技能累計的規模是13.1GW，新增的規模超過了過去十年累計的綜合。
規模化發展目前已有很清晰的信號，“去年百兆瓦的項目有20余個投運，前年累計百兆瓦的數目則不到9個；在建的百兆瓦項目去年有400多個，GW級項目有7個，這些項目陸陸續續從今年開始會進入到電力市場。規模化發展目前來看是大勢所趨。”
就技術而言，儲能的特色是技術路線眾多，中關村儲能產業技術聯盟定義了14類不同的儲能技術，包括儲電、儲熱、儲氫。因為應用場景、技術路徑的復雜，技術路線也在不斷細化、分化，聯盟以四個不同的維度“應用、系統、單元、材料”來進行分類。
他說，隨著規模化的發展起量，已經開始進入到充分競爭。從整個產業鏈角度來說，充分競爭之后會出現兩個短板：一是在最下游，怎么能夠通過商業模式解決可持續發展或者說收益問題，這個在未來會隨著場景出現細分。二是原材料的波動。“同樣的問題在氫能也在出現，氫能和儲能本身是一個技術，未來都是類似的產業鏈。”
他說，隨著風電光伏的技術進步和規模化發展，目前來看今年儲能會保持快速增長持續的趨勢。未來的五年，將實現50%-60%的復合增長，2027年預計儲能總裝機到97GW，理想場景總裝機到138GW。
液流電池是長時儲能最有前景的技術
中國科學院院士、南方科技大學碳中和能源研究院教授趙天壽以視頻形式參與了會議，他對比了多種儲能技術，論證了液流儲能的優勢，特別在長時儲能方面的應用與潛力。
趙院士介紹說，新型電力系統的儲能裝置需要不同時長的儲能技術，從分秒級、小時、天、季節，甚至跨年各種時長的儲能技術。目前來看長時儲能技術是最大的缺口，是儲能技術研發的重要方向。
除了低成本、長壽命、高效率之外，構建新型的電力系統對儲能還有幾個苛刻要求，首先要規模化，需要的是電網級的儲能；第二，儲能裝置要安全；第三，由于太陽能和風能本身是分散的，所以在儲能裝置的選址方面要簡單、容易，不應該有地域的限制。他認為，液流電池本質安全，沒有地域的限制，容量與功率解耦，這樣的特征使它特別適合大規模、高安全、長時儲能，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。“過去30年來我做的研究主要包括燃料電池、液流電池、金屬空氣電池等，統稱為流體電池。流體電池面臨著最大的問題，它不僅僅是一個電化學反應的問題，同時它又牽涉到傳輸。我通過熱物理和電化學交叉的視角，來研究其機理、方法，構建了熱-電化學耦合理論，提出電極至整個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，最終推動其商業的應用。”
其中電極是電池非常關鍵的核心部件，技術需求是表面活性高，同時還兼有穩定性。趙院士通過發展硼摻雜表面的工藝，提高表面提高電化學的活性，而且這種工藝適合于大規模的生產。電極研發另一個方向是改善結構，傳統的電極結構是多孔結構，但是當面積提高時，流動也會增大。趙院士發明了多尺度的電極，流阻很小，實現了電極比面積及滲透率的解耦，能量密度得到了提高。
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