钠离子电池关键材料与器件

钠离子电池因资源丰富、价格低廉、安全性高等优点,在大规模电化学储能领域展现出极大的发展潜力,是我国实现能源与环境可持续发展的重要途径。相比于其它电化学储能技术,钠离子电池在经济和技术层面都呈现出优异的可行性。基于此,面向储能领域高质量发展的国家重大战略需求,聚焦钠离子电池电极材料、电解液、隔膜等关键部件,以及它们之间的相互联系、相互作用机制,总结归纳出钠离子电池关键科学问题,并提出相应研究方向和解决策略,进而构建具有超长循环寿命、超高能量密度的钠离子电池器件。着眼未来,深耕钠离子电池基础和应用基础研究,保持我国在钠离子电池领域的国际领先地位。     

储能技术分类及国内大容量蓄电池储能技术比较

本文介绍了四大类型的电能储能技术,认为电化学储能虽然价格较高,但在性能及应用前景上有较大优势。进一步对国内磷酸亚铁锂电池、钠硫电池、全钒液流电池三种电化学储能技术的发展情况进行对比研究,认为国内单体电池制造质量已达国际水平,大容量蓄电池储能系统尚处于起步研究阶段,有关性能指标、高级应用还有待时间检验。     

流体电池的化学工程科学问题

流体电池以可流动物质作为能量载体,具有能量与功率解耦、设计灵活、可扩展性好、不受地形地质限制等优点,是推动长时间能量存储、支撑可再生能源大规模并网、构建新型电力系统、实现双碳目标的关键技术。本文基于国家自然科学基金委员会举办的第311期双清论坛,阐述了储能技术的战略意义,总结了流体电池的分类与现状,探讨了流体电池中热流科学和化学工程的学科交叉问题,提出了同时提升流体电池传输性能和电化学性能的有效途径,并为促进流体电池的发展提供了政策建议。     

分布式储能的发展现状与趋势

储能技术是解决可再生能源间歇性和不稳定性、提高常规电力系统和区域能源系统效率、安全性和经济性的迫切需要,是发展"安全、高效、低碳"的能源技术、占领能源技术制高点的"战略必争领域",储能在分布式可再生能源应用与智能微网领域具有重大的战略需求、重要的研究价值和巨大的发展潜力。文章分析了分布式储能技术现状、技术创新及其发展对相关产业的带动,并结合分布式储能的技术与产业特点给出了发展储能技术的政策建议。     

新型半固态液流储能电池研究进展

发展大规模储能技术是促进可再生能源高效利用及保证国家能源安全的关键。半固态液流电池兼具传统锂离子电池和均相液流电池的优点,拥有能量密度高、易放大、环境适应性强、功率/容量解耦等优点。半固态液流电池的电极液由固体活性颗粒和液态电解液构成,导致其循环稳定性差。本文将分析典型半固态液流电池储能技术的研究进展、面临的挑战,并就其未来发展趋势进行展望。     

能源革命中的物理储能技术

促进储能技术与产业的健康发展,对于提高可再生能源比例、保障能源安全、提高能源利用效率、推动能源革命具有重大的战略意义。物理储能作为最重要的一种储能方式,得到了国内外广泛关注。文章剖析了物理储能技术的重大需求,总结了国内外物理储能技术与产业发展现状与趋势,比较了国内外物理储能技术发展水平,明确了物理储能技术发展问题与挑战,并提出了相应发展建议,旨在为我国物理储能技术和产业的研究与发展提供详实的参考。     

基于产学融合提升储能专业教学质量的思考

国际能源战略转型之际,储能技术将成为未来能源革新的重要支持,储能产业具有光明的发展前景。当前,全球各主要国家正逐步加强储能学科建设,提高储能人才培养,制定和优化国家储能战略,以抢占能源战略高地。而大力推进产教融合,通过转变观念、健全制度、推进转化,对于储能相关专业高等教育质量的提高,以及我国储能技术的升级和产业的发展具有关键性的作用。为积极响应国家战略,上海理工大学依托动力工程及工程热物理等优势学科,通过构建多学科深度交叉融合,增设了储能科学与工程本科专业,尤其从产教融合的角度实现校企间资源共享、优势互补,提高储能专业教学质量和储能技术发展水平。本文从储能产业发展、国际竞争、储能人才培养三个方面讨论了储能专业产教融合的必要性,并从联合建立实验室和工程中心等创新平台、实践教学平台、国家与省市研发项目联合申请等角度讨论了提高产教融合的具体举措,上述讨论可为服务储能产业的专业人才培养和实现储能技术突破提供有益参考。     

10项引领未来的科学技术（三）——新型电池

新型电池是发展能源技术、提高能源生产和利用效率的主要方向。近年来,新型电池及电池材料技术成为新的研究热点,主要包括贮氢材料及金属氢化物镍电池;锂离子嵌入材料及液态电解质锂离子电池;聚合物电解质锂电池;燃料电池技术;电化学贮能超级电容器等。各类电池在生产和研究中具有不同的创新和发展方向,未来的新型电池将在电子信息、新型能源和环境保护等面向21世纪的重大技术领域中起到举足轻重的作用,     

MW级电池储能站在电网中的应用

文章简要介绍了锂电池、钠硫电池等几种不同的电池储能技术的特点、国内外发展现状,分析大容量电池储能技术在电网中的应用前景.     

分布式能源系统中能量的高效存储

分布式能源是能源革命的重要载体和推进手段,也是未来能源体系中的重要组成部分。储能技术作为分布式能源系统的关键支撑技术之一,会对能源生产和消费方式带来革命性的变化,对我国的能源转型具有重要的战略意义。目前我国储能技术发展迅速,大型示范和商业化储能项目不断增加,但是各种储能技术在实际应用过程中还存在着种种缺陷和不足,能源的高效存储面临着诸多挑战。本文立足于储能技术的实际应用,分析了各储能技术尤其是储热技术的优缺点及产业化发展现状,探讨了储能技术未来可能的发展趋势和面临的挑战,分析了储热技术中存在的关键科学问题及研究现状,并针对储能技术与行业的发展给出了一些政策性建议。     

碳中和目标下中国新能源使命

减少温室气体排放、遏制全球气温上升,努力实现碳中和目标是人类面对气候变化危机的主动作为和共同追求。碳中和是涉及多学科多领域的庞大系统工程,实现碳中和目标需要坚实的理论基础和科学方法的指导,碳中和学应运而生。碳中和学的理论内涵包含两个“动态平衡”——全球碳排放与碳吸收之间的动态平衡、人类发展与自然环境之间的动态平衡;技术内涵包括人类生产生活引起的二氧化碳排放、捕集、利用、封存和移除的全过程及相关的技术体系。能源消费结构从以化石能源为主向以新能源为主的转型,世界能源生产与消费结构将由当前煤炭、石油、天然气和新能源的“四分天下”,向以新能源为主的“三小一大”新格局发生根本性转变;在此过程中,需构建煤炭、石油、天然气、新能源多种能源协同发展。中国能源生产与消费结构,也将从当前以煤炭能源为主的“一大三小”,向未来以新能源为主的“三小一大”格局发生革命性转变;新能源将主导我国能源生产与消费结构转型,最终将力争实现以新能源为主体的“能源独立”。但在能源发展中,始终把能源转型与能源安全放在同等重要位置。发展新能源是实现碳中和社会、建设绿色宜居地球的关键。碳中和下新能源是世界能源转型的方向、能源科技创新...     

碳中和愿景下的能源变革

气候变化是当今人类面临的重大挑战之一,已成为全球性的非传统安全问题,严重威胁着人类的生存和可持续发展。我国碳达峰、碳中和承诺的提出,对我国建设人与自然和谐共生的社会主义现代化强国具有重要战略意义。面对我国如期实现碳达峰、碳中和的挑战,文章提出通过能源变革,大力推进能源供给侧的电力脱碳与零碳化、燃料零碳化,以及能源需求侧的能源利用高效化、再电气化和智慧化,构建以新能源为主体,"化石能源+二氧化碳捕集利用与封存(CCUS)"和核能为保障的未来清洁零碳、安全高效能源体系。     

数字技术助推我国能源行业碳中和目标实现的路径探析

数字经济时代下数字技术是实现我国碳中和目标的最佳工具。能源行业是我国碳排放的最大来源部门,如何借助数字技术实现能源行业碳达峰与碳中和目标广受关注。文章首先阐释了数字技术在碳中和中的重要战略作用;然后,就已有文献中数字技术与碳减排的相关理论研究与应用进展进行了梳理分析,揭示了现有数字技术应用于能源行业碳中和存在的问题;最后,提出了数字技术推动我国碳中和进程的总体思路,以及大数据、数字孪生、人工智能、区块链等数字技术助力实现我国能源行业碳中和目标的主要路径。     

加速能源转型的经济社会效益评估

在碳中和背景下,我国能源系统需要深度转型,而发展新能源是能源转型的核心。文章利用综合经济社会效益评价模型框架,比较了当前能源系统转型力度下和未来能源系统加速转型下的经济社会成本和收益。研究表明,以新能源为主体的能源系统深度转型是实现2060年碳中和目标和美丽中国的空气质量要求的必要条件;风光发电的大规模发展将促进自身成本和我国用能成本的进一步下降,带动我国光伏和风电设备出口及其他出口行业的发展,驱动经济的持续增长。加速能源转型还将带动就业岗位的净增长和环境健康效益,避免大量因碳排放造成的社会成本。     

大力发展分布式可再生能源应用和智能微网

分布式可再生能源将能源的生产和消费结合在一起,直接向用户供能,剩余电能通过智能微网并入电网。分布式可再生能源系统便于实现冷、热、电等多种能源的互补利用,满足用户的多种能源需求,提高能源利用效率。未来二三十年,将是我国能源生产消费方式和能源结构调整变革的关键时期。文章着重讨论了分布式可再生能源和智能微网在能源结构调整和转变中的意义、作用和发展潜力;分析其技术发展状况和未来新技术发展的前景;探讨分布式可再生能源和智能微网技术与产业未来的发展模式、发展路线图以及对社会发展的影响;并结合目前存在的问题分析有利于发展分布式可再生能源的政策与保障措施,提出若干发展建议。     

Designing ionic channels in novel carbons for electrochemical energy storage

Tremendous efforts have been dedicated to developing high-performance energy storage devices based on the micro- or nano-manipulation of novel carbon electrodes, as certain nanocarbons are perceived to have advantages such as high specific surface areas, superior electric conductivities, excellent mechanical properties and so on. In typical electrochemical electrodes, ions are intercalated/deintercalated into/from the bulk (for batteries) or adsorbed/desorbed on/from the surface (for electrochemical capacitors). Fast ionic transport, significantly determined by ionic channels in active electrodes or supporting materials, is a prerequisite for the efficient energy storage with carbons. In this report, we summarize recent design strategies for ionic channels in novel carbons and give comments on the promising features based on those carbons towards tailorable ionic channels.     

双碳目标下基于演化博弈的高耗能企业节能降碳机制

节能降碳技术的推广涉及政府和企业等多方主体博弈。为探究“双碳目标”下各级政府与高耗能企业之间的博弈关系,本文构建了高耗能企业、地方政府以及中央政府的三方演化博弈模型,并进行数值仿真,探讨了三方主体在节能降碳工作中的策略选择。研究发现：①在影响企业是否选择使用节能技术的众多因素中,节能降碳技术的使用成本和降碳效率起着最为关键的作用;②在使用碳税政策促进企业降碳的过程中,补贴设置过高或过低都会对政策效果产生消极影响;③提高地方政府对碳税收入的共享比例可以保障其对当地企业的监管力度;④主体选择某种策略的初始概率不会影响博弈的结果。同时针对性地提出了政策建议：首先,应围绕使用成本和降碳效率两个关键因素,加大绿色技术的研发力度;其次,征收碳税的同时应分行业进行差异性补贴发放;最后,因地制宜地保障地方政府对碳税收入的共享比例。     

碳中和目标下我国能源发展战略探讨

2020年国家主席习近平在第7 5届联合国大会一般性辩论上作出了力争2030年前实现碳达峰、2060年前实现碳中和的承诺。作为世界最大的能源消费国和碳排放国,实现碳中和目标对我国能源和经济可持续发展提出了更高要求。近年来,虽然我国能源消费增速放缓,碳排放逐渐进入平台期,但我国能源消费结构中化石能源占比仍高达80%以上。碳中和目标下,在借鉴发达国家调整能源消费结构与碳减排做法的基础上,如何加快我国能源转型,明确碳中和目标下能源转型的战略路径值得深入探讨。碳中和是我国经济社会发展的战略目标,也是推进我国能源革命的重要举措,更是实现文明跨越的重要抓手。在实现碳中和的道路上,我国需要在电力、工业、建筑、农业等领域不断努力,减少碳排放量,谋划最优的战略路径,努力实现碳减排和经济发展并行不悖。