开发安全可靠的储能技术推进可再生能源普及应用

张华民研究员

一、储能技术研究部成立的背景与意义

随着化石能源的日益匮乏与环境污染问题的日益突出，可再生能源的规模化利用逐步成为世界各国重要的能源战略。太阳能、风能等可再生能源也正经历着甶辅助能源向主导能源过渡的历程。根据国家可再生能源发展规划，到2020年，我国可再生能源在全部能源消费中将达到15%。最近国家制定了《战略性新兴产业发展“十二五”规划》，在节能环保产业、新材料产业、新能源产业、新能源汽车产业、高端装备制造产业、生物产业、新一代信息产业7项战略性新兴产业中，有4项涉及储能技术。

到2015年，我国的风能、太阳能发电装机容量分别达到15亿千瓦和2000万千瓦。但可再生能源发电，特别是风能发电具有明显的间歇性、随机性及不可控性的特征。随着风能发电的大规模并网应用，将对电力系统的安全、稳定运行产生较大影响。风力通常是时有时无，时大时小，晚上大白天小，具有反调峰特性。因此，可再生能源特别是风能发电的大规模直接并网，影响电力的频率稳定性和电压稳定性对电力系统的安全、稳定、经济运 行将会产生重大冲击。急需配置大容量储能装置进行有效的调节，平滑风能、太阳能发电输出，减小其随机性， 减少风电等可再生能源发电并网对电网的冲击。

发展电动汽车，缓解石油的供需

◎储能技术研究部部长张华民

矛盾，降低排放，是我国新能源汽车长期科技规划重点支持和发展的方向，我国从2008年开始实施“十城千辆”计划，在世界范围内率先进行新能源汽车的示范与应用。储能电池是电动汽车的核心部件，直接影响电动车的稳定性、可靠性与续驶里程。

可见，高性能储能电池技术是支撑新能源、新能源汽车等战略性新兴产业的关键技术之一，是世界各国竞相发展的战略局技术。为保持并扩大我国在储能电池领 域的领先地位，提高=主创新能力，特依托国家洁净能源实验室成立了储能技术 研究部。

二、 储能技术研究部的定位、方向与 发展趋势

针对可再生能源规模化利用、坚强智能电网建设及电动车发展对大规模储能电池技术和创新型超高比能量动力电池的迫切需求，洁净能源国家实验室依托于中科院大连化学物理研究所10余年的技术积累，于2010年设立了储能电池技术研究部。形成了以大规模高效全钒液流电池储能技术为主，高性能新体系液流储能电池技术、创新型超高比能量动力电池协同发展的多元化技术布局。开展储能电池的关键材料和核心技术开发，关键工艺试验研究，电池样机及其关键部件检测。并结合技术发展，开展储能电池材料、模块与系统的检测方法与行业、国家标准研究。储能电池技术研究部目标是充分发挥产、学、研、用合作机制的优势，突破以全钒液流储能电池为主的自主知识产权电池关键技术，强化对国家风能、太阳能等新能源产业和节能降耗领域的技术支撑，提高大规模储能技术及创新型超高比能量动力电池自主创新能力和核心竞争力。

三、 储能技术研究部的主要研发领域

▲创新型超高比能量动力电池技术

超高比能量动力电池电催化剂、电极

材料关键材料的研究，电极结构设计优化、制备及组装技术的研究开发，电池集 成关键技术研究开发。

▲电池关键材料与核心技术研究

液流储能电池关键材料包括电解质溶液、电极双极板、离子交换膜研究开发;电解质溶液化学、电极过程动力学、电池关键材料规模放大工程学及耐久性检测评价方法的研究开发。

▲电池性能检测与评价研究

质子交换膜燃料电池电催化剂、质子交换膜、气体扩散层、双极板及膜电极等关键材料、核心部件的性能检 测评价方法研究、规范制定及行业标 准和国家标准的制定；液流电池离子 交换膜、电极双极板、电解质溶液等关键材料、核心部件的性能检测评价方法研究、规范制定及行业标准和国家 标准的制定。

▲电池模块及电池系统结构设计 与模拟仿真研究

液流储能电池模块、电池系统结构设计优化及制造技术研究开发，电池系统结构设计优化、制造组装及系统耦合技术研究开发，电池系统综合能量管理控制技术研究开发，电池模块与电池系统性能评价技术研究开发，液流电池工程化、产业化技术平台开发；

四、储能技术研究部的团队建设

经过多年的锤炼与培养，储能电池技术研究部已有研究人员40余人，凝聚了以国家973项目首席科学家张华民研究员为中心的一批储能电池技术研究骨干人员。已形成了包括基础研究、工程转化和示范应用的全方位储能研究体系。为保持并扩大在国内外技术领先优势，仍需全方位凝 集高水平人才。引进具有深厚电化学、材料化学、化学工程、机械设计与制造等等学科具有丰富研究经验、勇于奉献和创新的高素质人才，建立储能电池领域有重大国际影响的研发团队。