應(yīng)對(duì)氣候變化的全球共識(shí)，以及我國(guó)“碳達(dá)峰、碳中和”的目標(biāo)，引發(fā)了新一輪的能源革命。在這輪能源革命中，具有清潔零碳等諸多優(yōu)勢(shì)的風(fēng)光等新能源迎來(lái)跨越式發(fā)展的歷史機(jī)遇，正經(jīng)歷從“補(bǔ)充能源”到“主體能源”的轉(zhuǎn)變，逐步成為發(fā)電量增量主體，裝機(jī)占比超過(guò)40%。

但“靠天吃飯”的新能源發(fā)電存在間歇性、波動(dòng)性等短板?！翱刻斐燥垺钡娘L(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電不穩(wěn)定，儲(chǔ)能就像一塊塊“大號(hào)充電寶”，作為提升系統(tǒng)靈活性的重要選擇，迎來(lái)了前所未有的發(fā)展機(jī)遇期，也正直面著技術(shù)突破的課題。

儲(chǔ)能：通往碳中和之路的“最優(yōu)解”

歷史上每一次工業(yè)革命，都是以能源革命為重要?jiǎng)恿Α?/p>

構(gòu)建面向碳中和的新型電力系統(tǒng)，需要大規(guī)模、高安全以及不同時(shí)長(zhǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)，已經(jīng)成為行業(yè)共識(shí)。全國(guó)工商聯(lián)新能源商會(huì)秘書(shū)長(zhǎng)曾少軍認(rèn)為，構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需要促進(jìn)新型儲(chǔ)能多元化發(fā)展，推動(dòng)電化學(xué)儲(chǔ)能等各類(lèi)儲(chǔ)能形式發(fā)展，支撐多能互補(bǔ)能源體系建設(shè)，同時(shí)創(chuàng)新儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)模式，培育發(fā)展新動(dòng)能。

在碳中和背景下，國(guó)際主要發(fā)達(dá)國(guó)家立足于其國(guó)情和發(fā)展階段制定了能源技術(shù)發(fā)展戰(zhàn)略，通過(guò)儲(chǔ)能等領(lǐng)域技術(shù)革新，以提高電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力和對(duì)新能源的消納能力，助力電力系統(tǒng)轉(zhuǎn)型。

美國(guó)能源部已投入大量資金用于支持全釩液流電池、壓縮空氣儲(chǔ)能等技術(shù)研發(fā)。美國(guó)國(guó)家可再生能源實(shí)驗(yàn)室 (NREL) 預(yù)計(jì)，2050 年儲(chǔ)能功率和儲(chǔ)能容量將分別達(dá)到 2億千瓦和 12億千瓦時(shí)以上，儲(chǔ)能規(guī)模相較目前將增長(zhǎng)約 10 倍。英國(guó)主要以投入公共資金支持儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新，通過(guò)發(fā)布“工業(yè)戰(zhàn)略挑戰(zhàn)基金”開(kāi)展“法拉第挑戰(zhàn)計(jì)劃”等措施鼓勵(lì)對(duì)電池儲(chǔ)能延壽、系統(tǒng)規(guī)模提升、回收利用等方面進(jìn)行深化研究。

在亞洲，日本也積極推動(dòng)儲(chǔ)能規(guī)?；l(fā)展,預(yù)計(jì)到 2030年儲(chǔ)能規(guī)模將比 2019 年增加10倍商用和家用蓄電池市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到 2400 萬(wàn)千瓦時(shí)，車(chē)載蓄電池市場(chǎng)規(guī)模也將擴(kuò)大到 1億千瓦時(shí)。

視野回到國(guó)內(nèi)，近年來(lái)，以輸出電力為主要形式的新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了實(shí)質(zhì)性進(jìn)步，當(dāng)前，我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)整體處于由商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展的過(guò)渡階段，在技術(shù)研發(fā)、示范項(xiàng)目、商業(yè)模式、政策體系等方面均快速發(fā)展。

政策方面，政府高度重視儲(chǔ)能發(fā)展，從頂層設(shè)計(jì)到具體政策支持力度逐步增大。中共中央、國(guó)務(wù)院印發(fā)的《關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見(jiàn)》四次提及儲(chǔ)能。國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局在2021、2022年先后聯(lián)合印發(fā)了《加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》，提綱挈領(lǐng)指明了新型儲(chǔ)能發(fā)展方向，要求強(qiáng)化規(guī)劃的引領(lǐng)作用，加快完善政策體系，加速技術(shù)創(chuàng)新，推動(dòng)新型儲(chǔ)能高質(zhì)量發(fā)展，并進(jìn)一步明確發(fā)展目標(biāo)和細(xì)化重點(diǎn)任務(wù)。

在政策與市場(chǎng)需求的多輪驅(qū)動(dòng)下，新型儲(chǔ)能迎來(lái)發(fā)展春天，從數(shù)據(jù)上可見(jiàn)一斑：2022年，新型儲(chǔ)能新增投運(yùn)規(guī)模達(dá)到 7.3GW/15.9GWh，同比增長(zhǎng)200%；2023年上半年繼續(xù)保持高速發(fā)展，新增投運(yùn)規(guī)模 8.0GW/16.7GWh，超過(guò)2022 年新增規(guī)模水平，目前中國(guó)新型儲(chǔ)能市場(chǎng)裝機(jī)規(guī)模為全球第一。

儲(chǔ)能先進(jìn)技術(shù)及材料“多題待解”

每一次能源革命，都是以技術(shù)革命為先導(dǎo)。

“雙碳”目標(biāo)對(duì)儲(chǔ)能發(fā)展提出質(zhì)的要求。中國(guó)科學(xué)院院士、南方科技大學(xué)碳中和能源研究院院長(zhǎng)趙天壽分析指出，以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，對(duì)儲(chǔ)能要求非?？量?，包括高安全、高效率、低成本、規(guī)?；㈤L(zhǎng)壽命，以及沒(méi)有資源和地域限制等多個(gè)方面。

科技部等九部門(mén)印發(fā)《科技支撐碳達(dá)峰碳中和實(shí)施方案(2022—2030年)》提出，發(fā)展前沿和顛覆性低碳技術(shù)，研究固態(tài)鋰離子、鈉離子電池等更低成本、更安全、更長(zhǎng)壽命、更高能量效率、不受資源約束的前沿儲(chǔ)能技術(shù)。

面向世界能源科技競(jìng)爭(zhēng)，支撐綠色低碳科技創(chuàng)新，新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新機(jī)不容發(fā)，加快推進(jìn)先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用勢(shì)在必行。在這其中，新材料是新型儲(chǔ)能技術(shù)的不可或缺的關(guān)鍵一環(huán)。

在當(dāng)前新一輪產(chǎn)業(yè)升級(jí)和科技革命大背景下，新材料產(chǎn)業(yè)必將成為未來(lái)高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基石和先導(dǎo)，對(duì)全球經(jīng)濟(jì)、科技、環(huán)境等各個(gè)產(chǎn)生深刻影響。

中國(guó)科學(xué)院院士徐春明曾表示，電化學(xué)儲(chǔ)能雖然有比較大的發(fā)展空間，但依然未突破自身的瓶頸，例如，鋰離子電池是當(dāng)前常見(jiàn)儲(chǔ)能方式所使用的重要材料，但是受限于資源和價(jià)格，未來(lái)有待突破。

據(jù)了解，當(dāng)前我國(guó)儲(chǔ)能材料產(chǎn)業(yè)處于高速增長(zhǎng)階段，并在世界占據(jù)了重要地位。但我國(guó)儲(chǔ)能材料也面臨著諸多挑戰(zhàn)，其中有三大挑戰(zhàn)最為緊迫：

一是關(guān)鍵資源進(jìn)口依賴(lài)度高，材料價(jià)格波動(dòng)大。我國(guó)鋰、鈷、鎳資源儲(chǔ)量分別占全球的約7%、1.7%、2.1%。2021年-2023年，鋰電儲(chǔ)能材料價(jià)格大起大落，對(duì)整個(gè)產(chǎn)業(yè)鏈帶來(lái)劇烈沖擊。

二是采、選、冶、化過(guò)程環(huán)保問(wèn)題突出。我國(guó)儲(chǔ)能材料產(chǎn)業(yè)有規(guī)模優(yōu)勢(shì)，但是也面臨著日益嚴(yán)峻的環(huán)保問(wèn)題和職業(yè)健康問(wèn)題，生態(tài)環(huán)境壓力較大。

三是高端綠色智能制造能力較薄弱，碳排放高。我國(guó)的儲(chǔ)能材料產(chǎn)業(yè)，還普遍存在著單位產(chǎn)值能耗高、排放大、自動(dòng)化和智能化水平較低等問(wèn)題，亟需進(jìn)行補(bǔ)鏈強(qiáng)鏈，提升智能制造能力。

為此，先進(jìn)儲(chǔ)能材料國(guó)家工程研究中心首席科學(xué)家鐘發(fā)平帶領(lǐng)團(tuán)隊(duì)，研制并孵化出首條車(chē)用混合動(dòng)力電池智能生產(chǎn)線(xiàn)，打破國(guó)際封鎖和壟斷，引領(lǐng)我國(guó)先進(jìn)儲(chǔ)能材料發(fā)展。而新能源汽車(chē)經(jīng)過(guò)十余年的快速發(fā)展，動(dòng)力電池退役高峰期即將到來(lái)，電池回收也被視為是鋰資源等金屬循環(huán)利用以及環(huán)保問(wèn)題的有效方式。

傳統(tǒng)的電池回收技術(shù)存在工藝流程長(zhǎng)且復(fù)雜、廢水處理量大、鋰回收率較低、綜合回收成本高等問(wèn)題。為更好地響應(yīng)低碳綠色發(fā)展要求，先進(jìn)儲(chǔ)能材料國(guó)家工程研究中心創(chuàng)造性地提出了一步法廢舊鋰離子電池回收工藝技術(shù)路線(xiàn)，充分考慮廢舊鋰離子電池的物質(zhì)組成特點(diǎn)、回收產(chǎn)品要求、成本制約等綜合因素，極簡(jiǎn)工藝流程，溫和回收反應(yīng)條件，對(duì)于保障儲(chǔ)能核心資源——鋰金屬的供應(yīng)具有重要意義。

組團(tuán)發(fā)展、交叉創(chuàng)新，提升產(chǎn)業(yè)競(jìng)爭(zhēng)力

電化學(xué)儲(chǔ)能賽道發(fā)展火熱，充滿(mǎn)前景，但同時(shí)也要看到，存在著安全性有待提升、壽命有限、成本較高等問(wèn)題，需要在儲(chǔ)能材料采選治化制造、電芯設(shè)計(jì)和制造、儲(chǔ)能系統(tǒng)集成和儲(chǔ)能安全管理等多個(gè)學(xué)科、多個(gè)專(zhuān)業(yè)和多個(gè)方向交叉創(chuàng)新。單一學(xué)科的技術(shù)力量打通不了整個(gè)儲(chǔ)能材料產(chǎn)業(yè)集群，其資源要素整合遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)單一的學(xué)科知識(shí)和研究思維。

“能不能突破單一學(xué)科、單一個(gè)體在專(zhuān)業(yè)結(jié)構(gòu)配置、科研資源配置上的瓶頸，高效組建跨學(xué)科、跨專(zhuān)業(yè)協(xié)同創(chuàng)新的科研團(tuán)隊(duì)，并且讓科學(xué)家在垂直攀登行業(yè)卡脖子關(guān)鍵技術(shù)的全過(guò)程中，交叉創(chuàng)新，協(xié)同作戰(zhàn)，提升系統(tǒng)思維，激發(fā)內(nèi)生動(dòng)力，才是最關(guān)鍵的?！辩姲l(fā)平告訴記者，“要通過(guò)體制、機(jī)制創(chuàng)新，聚焦儲(chǔ)能材料及大儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展面臨的復(fù)雜挑戰(zhàn)，鼓勵(lì)有條件的產(chǎn)學(xué)研機(jī)構(gòu)組建緊密型產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體和產(chǎn)業(yè)鏈集群，整合全產(chǎn)業(yè)鏈要素資源，集中力量突破行業(yè)在資源、成本、減碳、環(huán)保、智能制造等方面的卡脖子關(guān)鍵技術(shù)?！蓖瑫r(shí)，不論是產(chǎn)業(yè)創(chuàng)新聯(lián)合體的構(gòu)建，還是儲(chǔ)能基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)，都需要大量資金進(jìn)行提前布局，需要集結(jié)政府、企業(yè)乃至全社會(huì)的力量支持儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈的基礎(chǔ)建設(shè)和創(chuàng)新研發(fā)，賦能全產(chǎn)業(yè)鏈綠色健康發(fā)展。

中國(guó)工程院院士楊裕生同樣提醒指出，儲(chǔ)能科研成果轉(zhuǎn)換率低是我國(guó)長(zhǎng)期想解決而沒(méi)有解決好的難題。企業(yè)因?yàn)楦杏X(jué)不定因素多、與產(chǎn)業(yè)化相距太遠(yuǎn)而不愿涉足，使其成為比工程化開(kāi)發(fā)更少人問(wèn)津的最薄弱環(huán)節(jié)。要解決這一問(wèn)題，需要政府出面，企業(yè)牽頭，風(fēng)險(xiǎn)基金介入，建立行之有效的產(chǎn)學(xué)研用結(jié)合機(jī)制，吸引不愁經(jīng)費(fèi)的轉(zhuǎn)化成果專(zhuān)門(mén)機(jī)構(gòu)來(lái)補(bǔ)齊和加強(qiáng)這一薄弱環(huán)節(jié)。大型電力企業(yè)的研究院所要當(dāng)仁不讓?zhuān)M早介入新型儲(chǔ)能電池研發(fā)，積極接手儲(chǔ)能電池的創(chuàng)新成果轉(zhuǎn)化，主導(dǎo)提高技術(shù)成熟度。國(guó)有投資機(jī)構(gòu)要帶頭改變觀念，實(shí)施“有風(fēng)險(xiǎn)的”風(fēng)險(xiǎn)投資，大力支持技術(shù)創(chuàng)新升級(jí)。

新能源與大儲(chǔ)能面臨著諸多復(fù)雜問(wèn)題，很難通過(guò)產(chǎn)業(yè)鏈單一環(huán)節(jié)的局部?jī)?yōu)化很難應(yīng)對(duì)，需要高屋建瓴地進(jìn)行全鏈條、全要素的系統(tǒng)思考和頂層設(shè)計(jì)，“政產(chǎn)學(xué)研用”融合，打破“封閉、割據(jù)、分散”的機(jī)制體制。據(jù)了解，先進(jìn)儲(chǔ)能材料國(guó)家工程研究中心的一步法電池回收技術(shù)就是在物理學(xué)、化學(xué)、冶金學(xué)、材料學(xué)等多學(xué)科交叉創(chuàng)新的基礎(chǔ)上“誕生”，并在突破上游資源依賴(lài)瓶頸的同時(shí)，解決了末端存在的高污染、高排放、高能耗、高成本和資源回收率低的痛點(diǎn)，對(duì)構(gòu)建全產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)具有決定性意義。

鐘發(fā)平呼吁，應(yīng)共同站在產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展的全局思考，打造緊密的創(chuàng)新聯(lián)合體和優(yōu)勢(shì)產(chǎn)業(yè)集群，推動(dòng)跨學(xué)科協(xié)同創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)鏈各環(huán)節(jié)的交叉融合，解決行業(yè)共性課題，以點(diǎn)帶面，共同破局。通過(guò)政策、市場(chǎng)、行業(yè)、技術(shù)、基金多維協(xié)同，自然礦山到城市礦山產(chǎn)業(yè)鏈閉環(huán)創(chuàng)新，源網(wǎng)荷儲(chǔ)系統(tǒng)發(fā)力，實(shí)現(xiàn)渠道、資源、信息情報(bào)和關(guān)鍵技術(shù)的共享與標(biāo)準(zhǔn)共建，破解產(chǎn)業(yè)發(fā)展過(guò)程中的瓶頸課題；通過(guò)構(gòu)建具有特色的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈集群，進(jìn)行延鏈、補(bǔ)鏈、強(qiáng)鏈，健全產(chǎn)業(yè)生態(tài)，激發(fā)產(chǎn)業(yè)鏈內(nèi)生動(dòng)力，推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)可持續(xù)、高質(zhì)量發(fā)展。