储能的百年难题

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新闻里一直说中国的风光储如何厉害,如何有投资前景,却不知道储能有这么多的局限。感谢刘科教授。

中国的风能、太阳能技术全球领先且成本低廉,但却卡在了储能这一“百年难题”上。南方科技大学创新创业学院院长刘科对此进行了深入分析。

电池技术研究已超百年,却仍干不过抽水蓄能这一“百年前的技术”。刘科调侃,或许大规模储能得换赛道了。中国风光发电虽便宜且技术领先,但风能、太阳能存在不稳定的问题,太阳夜晚消失、风力时有时无,要大规模利用就必须解决储能问题。

储能方式有储电、储氢、储液体等多种,经过大量分析,刘科团队认为大规模储能最终要把风光能转化为液体。华北电力大学(原)校长刘吉臻院士打比方说,电池用于大电网储能,就像用大塑料桶应对长江洪峰,桶再多也解决不了问题。而目前最便宜的大规模 GW 级储能方式还是抽水蓄能,白天把水抽到水坝或山顶,晚上放水发电,这技术百年前就有了。

抽水蓄能的一大问题是受地理限制,适合建水坝的地方有限。刘科提到,通用电气在参与三峡项目后,判断全球可建水坝的地方所剩无几,还因生态问题有些水坝被拆除,于是退出了水电领域。不过,现在发现一种新可能,比如在山顶有天然天坑的地方,可利用雨水储水,结合抽水蓄能发电,但这样的地方也很有限。而且若长时间不下雨,水会蒸发,刘科团队的专利是在水面铺设漂浮式太阳能板,覆盖 95% 的水面,减少水分蒸发,不过这也只能解决部分问题。

中国太阳能发电成本极低,四川甘孜州的太阳能发电仅 0.11 元/kWh(税后),比深圳火电还便宜,但太阳能发电只有白天有太阳时才有。中国西部沙土地多,太阳能可大规模发展,可核心还是储能问题。刘科认为,未来储能需多管齐下,电池、抽水蓄能、氢能都要发展,且要把能源转化为液体储存。


南方科技大学创新创业学院院长刘科讲解中国风光产业面临的大规模储能难题及现有储能方案局限。

风光现状与痛点:中国风能、太阳能技术领先且成本全球最低,其中四川甘孜州太阳能电价低至 0.11 元/kWh(含资源税),但这类能源存在不稳定问题,需配套储能才能大规模应用。

电池储能局限:电池可满足手机、电动车、楼房等小范围储能需求,但无法适配 GW 级大电网储能,研究百年仍干不过百年前的抽水蓄能技术,刘科认为大规模储能需换赛道。

抽水蓄能困境:抽水蓄能是当前最便宜的 GW 级储能技术,但受地理条件限制,全球可建水坝的位置有限;部分西方国家因生态顾虑拆除水坝,天然天坑式抽水蓄能也存在水源易蒸发的问题,虽可通过漂浮式太阳能板减少挥发,但无法彻底解决。

储能方向判断:刘科认为电池、抽水蓄能、储氢都需发展,最终大规模储能需将风能、太阳能转化为液体能源。


在视频中,刘科提到的将风光转化为液体储存,核心思路是把风光发电转化为化学能,以液体燃料的形式储存,具体可通过以下技术路径实现:

1. 制氢+合成燃料

首先,利用风电、光电电解水制氢,得到氢气(H₂)。

再将氢气与二氧化碳(CO₂,可从工业尾气或空气中捕获)通过合成技术(如费托合成、甲醇合成等),转化为液体燃料,例如甲醇、乙醇、合成柴油/汽油等。这些液体燃料便于储存、运输,且可直接用于现有内燃机、化工产业链,实现“风光能的长周期、大规模液态储存”。

2. 技术优势与意义

突破储能瓶颈:相比电池储能的容量限制、抽水蓄能的地理限制,液态燃料储存可实现跨时间、跨地域的大规模能量留存,解决风光发电“不稳定、难并网”的痛点。

衔接现有能源体系:液体燃料可直接融入石油化工产业链,无需对现有能源基础设施(如加油站、发动机)进行大规模改造,商业化落地的兼容性更强。

这种“风光→电→氢→液体燃料”的路径,本质是将间歇性的风光能转化为可稳定储存、灵活利用的化学能载体,为全球大规模消纳可再生能源提供了新的技术方向。

正文完
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