陈清泉院士：发展储能电池“合”为贵

被寄予厚望的储能产业，能否承担起推动能源行业清洁、高效、安全和可持续发展的重任?在技术尚不成熟之际，行业发展如何在技术、市场和政策之间取得平衡?未来储能产业会怎样颠覆现有产业生态和商业模式?为此，记者采访了中国工程院院士、英国皇家工程院院士、世界电动车协会创始主席陈清泉，他认为，在应对气候变化和可持续能源发展压力下，储能作为一种电力资源，应成为优化耦合不同能源的标准配置，具体技术路线需结合应用场景因地制宜。全球能源互联网、电动汽车无疑是发展储能最便利的入口，能源产业、汽车产业和信息产业的深度融合，将催生出超乎想象的全新产业。

能源优化耦合的标配

记者：在清洁能源之后，储能已被视为能源领域的下一个风口。储能到底有多重要?

陈清泉：近年来，中国工程院、美国国家工程院、英国皇家工程院轮流召开论坛，讨论全球重大挑战问题，其中，气候变化与可持续能源首当其冲。

从长远来看，人类必将从化石能源走向非化石能源，这个过程需要依靠技术创新实现两手抓：一是传统的化石能源的清洁化，一是新能源能够大规模有效地经济稳定运行。

发展新能源就要克服其随机性、间歇性对电网带来的巨大挑战。100多年来，电网发展从直流到交流和现代直流，从低电压到高电压，直至特高压，其供需瞬时平衡的特点要求发电可控、需求都了解。现在是“老革命遇到新问题”——供给侧的风电、光伏等新能源出力不可控，需求侧又增加了电动汽车、分布式能源等随机性的负荷。发电侧和需求侧如何平衡?一定要有储能。

记者：这意味着储能是发展新能源的标配?

陈清泉：储能已经成为一种电力资源。国家电网公司提出的全球能源互联网战略构想表明，新能源分布的地区、时间差异很大，供需不匹配就需要能源互联。但储能的作用还不仅限于此，可以从更广泛层面，通过对不同类型的能源耦合进行优化配置，比将如电力、氢气、天然气、化工能源等进行转换、有机融合，目的是节能减排，实现方式就是电力电子+储能技术。能源互联要求能源一定要通过电力电子技术，实现双向流动，比如可以通过电动汽车充放电与电网互动，参与电网负荷峰谷调节，对能源进行优化配置和耦合。

记者：这种能源耦合的应用范围是在工业领域，还是可以具体到社区、家庭范围?

陈清泉：储能的范围很广，大到电网的百万千瓦、小到纳米网几千瓦，可以在不同层面实施这种多能耦合策略。在工业领域就是通过大力推动工业主动配电网技术，发展电力与化工能源相结合的分布式能源，建设工业能源互联网。在社区家庭层面，可以发展基于纳米结构的能源互联网，当然，这种结构不是物质上的纳米颗粒的实体大小，是为了区别于一般意义上的微网，表明其由于量变引起质变，带来系统活力的变化。通过充分调动每一个社会细胞——家庭的积极性，充分利用小区内的交直流、氢气、天然气等基础设施，借助电力电子技术和储能设备，来优化配置能源。在我看来，人的行为、能源和信息要互相平衡。要找出能源和信息的关系，才能更有效利用能源，对能源进行优化配置需要储能。

技术路线应百花齐放

记者：据测算，储能价格目前已经达到0.7元/千瓦时，2018年被视为储能市场的爆发点。您如何评价未来市场的前景?

陈清泉：储能市场的爆发来自多方面，一是分布式储能的电动汽车快速发展，二是大规模储能的能源互联网，需要优化配置耦合不同类型能源。从长期来看，基于各种应用需求和技术潜力，市场肯定会有爆发，但在什么时候爆发，要看市场与技术，政策和企业间如何交互。对企业而言，最重要的是不忘初心，聚焦于产品和技术，不能只靠忽悠而忽视了核心竞争力的培育。

记者：鉴于大多储能技术尚不成熟、成本较高，有观点认为，当下发展储能更多是一种出于环保考量的社会压力，您认为，储能发展是技术问题、经济问题还是社会问题?

陈清泉：发展储能是出于多方面因素考虑的结果，最为重要的原因就是，人类的能源结构将发生变化。具体推进需要通盘考虑技术、经济和政策等方面的因素，从技术层面，应对多种路线优缺点综合利用，并不断研发新技术和新产品;在政策上，需要合理补贴，更需要政策市场双轮驱动;对行业而言，要高度自律，不要低级重复和恶性竞争。

记者：从人类存储技术发展的历史上看，目前所有成熟的存储技术，包抽水蓄能、LNG、LPG，都是不改变物质特性的物理储能，您认为，物理储能、电化学储能哪种技术路线更有发展空间?

陈清泉：在现有储能技术中，抽水蓄能占比很高、很成熟，但也有局限性，比如对资源、落差要求较高，难以广泛应用。蓄电池技术基于电化学原理，有两个致命缺点：一是化学反应需要充放电时间，即使快充也要20多分钟，比加油的几分钟要慢很多。二是安全性问题比物理储能要差，此外还有环境影响等。

因此，目前的储能技术虽然有很多，但每一种都有其优缺点，可以发挥自身优势，应用在不同场合，没有一种技术可以垄断一切、包打天下。对多种多样的储能技术，要鼓励百花齐放。政府通过建立公平公正公开的体制机制，进行监管，最终让市场来检验各种储能技术的实践。

记者：您对当下的主力军和未来储能电池的突破如何期待?

陈清泉：储能技术的共性基础科学问题研究包括储能新原理、热力学、动力学、失效机制、关键材料匹配等。目前在应用于大电网储能的电池技术方面，钛酸锂电池采用钛酸锂负极取代普通的碳负极，在高低温和高倍率放点时，不会产生安全隐患，具有反应快、可以快速充电的优势，在一定程度上，可以与超级电容比拼，目前国内外都有企业在进行研发推广，也开始小规模商业化运作。

面向未来，业界应以开创思维，突破开发新型电池，比如基于量子技术的物理储能电池等，从基础理论和材料领域，谋求更高能量密度、功率密度，更长寿命、安全环保、经济可靠等方面的突破。

锂电储能要严惩骗补

记者：但也有专家认为，电化学储能不适宜应用于大规模储能，只适合当下的中短途交通环境，您认为，以锂电池为代表的电池储能，未来有多大空间?

陈清泉：市场需求来自两个方面，一是国家对电动汽车的发展规划，已经明确了具体数量，二是全球能源互联网的发展。有数据显示2015年，全球锂电池规模达到100.75吉瓦，从不同应用领域来看，小型电池占比已经下降到66.28%。在我国，受益于新能源汽车快速增长，2015年动力电池增长迅速，市场占比已上升28.26%。预计2016年，中国新能源汽车产量将达到67万辆，汽车电池产量将达到31.64吉瓦。

记者：这是否表明，锂电池储能市场充满活力?

陈清泉：NavigantResearch针对全球市场发布的数据显示，到2024年，分布式储能装机将达到12147.3兆瓦，收入达1650亿美元。电网级辅助服务市场装机容量将达20.8吉瓦，收入达685亿美元。

中国的储能市场也是世界最大的。从政策环境来看，中国在微网、电力需求侧和市场化改革、新能源汽车推广应用方面的政策组合拳，也将推动储能商业模式确立，带动储能和新能源汽车较快增长。

记者：过去3年，锂电储能成本下降了50%。我国锂电池产业在技术上是否也因此而得到了提升?

陈清泉：我国电池企业全世界最多，但很多是低水平重复、恶性循环，骗补问题突出。

比较中韩的区别，就在于，韩国明确了蓄电池路线图后，通过扶植几个大企业，重点攻关材料技术，培养领军人才，实现了高性价比基础上的量产。而我国众多电池企业中，真正有实力的也就十来家，很多企业把注意力放在了骗取国家补贴上，没有集中力量去攻克材料、工艺和人才。一个巨大的反差就是，韩国三星、LG等公司的电池厂车间人员很少，都是机器生产，而其科研机构却聚集了众多研发人才;反观我们的电池厂，生产车间很多工人进行低水平组装，研发机构的人员却形单影孤。

记者：对于质量不合格的电池，以及骗补的企业，您有何具体对策建议?

陈清泉：针对电池质量问题，可以通过多网融合实现实时在线监测电池状况，一旦发现问题就立刻停止使用，也可以防止骗补事件的发生。中国工程院院士杨裕生更是提出，如果新能源汽车骗补构成犯罪，应由人民法院依法用法律来惩处，而不应止步于工信部等四部委的行政处罚。

电动汽车迎来跨界融合时代

记者：曾被视为电动汽车与储能关联的电动汽车入网V2G(Vehicle-to-grid)技术，似乎进展并不理想，您认为原因何在?

陈清泉：过去有个判断认为，换电模式适合发展V2G技术，现在看，不一定要拘泥于换电模式，充电模式也可以实现很好地支撑，关键要从产品、基础设施、商业模式三个层面推进。

一个需要明确的认识就是，电动汽车充电是个复杂的系统，涉及科学、技术、工程、产业、资本、商业模式等方面。其联网特性不同于加油站和输油管线隔离，当充电接口连接到电网系统之时，因其具备的动态、互动等特性，决定了必须要将充电和智能电网集成起来，这就意味着，能源和信息的有机融合将成为发展基础设施的成败关键。这一系统化转型需要不同利益相关方的协同行动与合作。

在这些领域，虽然很多核心技术和高端人才都在发达国家，但面临挑战最大的主战场在中国，因此中国必须要产生一流的科学家、工程师和经济学家。

记者：聚焦当下和未来，支撑电动汽车储能发展的支点在哪里?

陈清泉：由系统化集成与优化带来的共享、互联、智能、自动这些趋势，会让电动汽车成为移动的分布式储能器，未来的挑战一个是运营后台，一个是顶层设计。因此，要有好的设计、规划和和标准，还要有智能化的能源管理，这是一个系统工程。在目前的形势下，需求响应的辅助服务、动力电池梯次利用等领域，是电动汽车与储能比较好的结合点。

记者：对于电动汽车的发展，您曾希望汽车公司和电力公司联手共进，日前特斯拉进军新能源、汉能造车，这种汽车能源一肩挑的做法，是否意味着跨界融合有了新的可能?

陈清泉：跨界融合是大趋势。能顺潮流者才有竞争性，反对潮流者将被淘汰，跨界融合应包括四网：交通、能源、信息和人文网合一。为此，需要三个C:连接(Connect)，协调(Coordinate)，合作(Collaborate)。未来电动汽车将会成为装满了互联网传感器节点的移动储能终端，制造业和信息产业、电子产业、新能源产业实现深度融合。