中国储能网讯:江苏省产业技术研究院(简称“产业院”)成立于2013年12月,定位于科学到技术的转化环节,为产业转型升级和高质量发展持续提供技术支撑。经过近5年的改革实践,研究院已拥有41家专业研究所,各类研发人员超过6000人。研究所累计科研经费54.8亿元,已累计转移转化技术成果2632项,累计衍生孵化科技型企业504家,衍生孵化企业累计实现研发产业产值超过200亿元。
11月12日上午,由中国化学与物理电源行业协会储能应用分会与中国储能网联合组织的“第五期中国储能产业巡回走访调研团”走进产业院。江苏省产业技术研究院党委书记、副院长胡义东等相关领导接待了调研团一行。
胡义东首先从以下四个方面对产业院做了具体介绍。
一、探索科技体制改革试验田
1、组织架构。在管理方式上,成立由省政府常务副省长作组长、分管副省长作副组长兼理事长的建设领导小组,实行院理事会领导下院长负责制,由院本部与多个独立法人的专业研究所共同构成;院本部重在全球创新资源引进,专业研究所建设与指导以及重大研发项目组织等;专业研究所实行动态管理,开展产业技术研发和集成攻关及成果转化。
2、专业研究所运行机制。按照总书记“四个对接”,特别是“研发人员创新劳动同其利益收入对接”的要求,探索实施了“团队控股的轻资产运营公司模式”的专业研究所建设运营新机制,实现了研究机构和研发成果的所有权主要归属研发人员,充分调动了科研人员创新创业的积极性和主动性。目前已按此模式新建设了18家研究所。
二、架设科学与产业、全球与江苏的桥梁
1、科学到产业的桥梁。研究院致力于基础研究到产品开发的中间环节,为江苏传统产业升级和未来产业发展提供技术支撑。为加强与产业界的结合,研究院通过与细分行业的省内龙头企业共同打造JITRI—企业联合创新中心,开展战略研究,征集提炼行业关键技术需求,利用财政资金予以匹配支持,对接全球创新资源加以解决。
2、全球与江苏的桥梁。研究院积极探索创新资源集聚多元合作模式,引进先进原创技术成果进行二次开发。研究院在全球创新最活跃的地区建设了硅谷、伦敦等8个海外平台;与哈佛大学、牛津等20所国际知名高校建立了战略合作;与弗劳恩霍夫学会、WAITRO、英国8GT等11家世界知名战略合作研发机构建立了合作关系。研究院为每个合作大学和研发机构设立了专项资金,支持其研究成果来江苏落地转化。
三、以技术作为商品着力打造研发产业
研究院积极探索将“研发作为产业、技术作为商品”的发展新模式,构建促进产业技术研发与转化的创新生态体系。
1、打造产业研发园区。目前,与地方政府联合推动产业研发园区的建设,集聚全球研发公司。
2、推进产业技术创新中心建设。结合江苏各高新园区产业优势,分别建设了纳米技术、医疗器械、智能装备、激光与光电、通信与网络、环保装备、物联网等7家产业技术创新中心。
四、高质量集聚全球创新资源
大力引进项目经理。研究院在全球范围遴选国际一流领军人才担任项目经理,由项目经理牵头完成市场调研,整合创新资源,组建研发及管理团队,与地方园区对接共建研发机构(专业研究所)或实施技术创新项目。研究院为其组建服务团队,提供政策、法律、财务等专业服务,协助其与地方园区洽谈落地。
胡义东表示,下一步,产研院将认真学习贯彻党的十九大和省两会精神,聚焦江苏高质量发展要求,围绕产业转型升级实际需求,聚焦产业关键技术研发与转化,进一步创新体制机制,集聚创新资源,提升研发能力,产出若干标志性重大创新成果,着力打造研发产业创新生态体系,在新的历史起点上,助推江苏经济高质量发展。
中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇做了《储能产业政策与市场环境分析》的报告。刘勇表示,当前我国电网侧、电源侧、用户侧储能发展势头呈现良好趋势,国家层面和部分地方政府开始逐步推出储能产业规划,多种储能技术路线在不同应用工况下呈现百花齐放发展新态势。产业院致力于为江苏省中小企业发展提供技术支持,是链接大学、科学院和工业界的桥梁,也是是连接全球创新资源与江苏科技发展的纽带,同时对高端人才活力激发和科研体制创新做出积极探索,并取得了积极效果,为全国科研体制创新做出了表率。
储能电池技术多元化发展探讨
中国化学与物理电源行业协会储能应用分会副秘书长、中国科学院电工研究所储能技术研究组组长陈永翀教授应邀做了“储能电池技术多元化发展探讨”主题报告。
陈永翀表示,2017年是发展储能的共识之年,去年出台了重要文件《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》,2018年上半年电化学储能如雨后春笋般涌现,现在是储能产业的萌芽发展阶段。储能发展的核心目标是配套新能源发电的发展,解决光伏风力发电不稳定性对电网的冲击问题,但在早期发展阶段,储能体现更多的是其它多种附加价值,比如功率支撑、紧急备用等电力突发应急的功能价值。
储能技术主要包括四大类,物理储能、化学储能、电化学储能、储热蓄冷。这里特别指出电化学储能与化学储能的区别,普通化学反应和电化学都涉及电荷的转移,如果电荷转移对外做功,可以称为电化学储能,如果电荷转移只体现在内部物相的变化,称为化学储能。电池储能是电化学储能的主要形式。由于电池储能具有投资建设周期短和应急反应灵活迅速等特点,可以与现有机械调节方式进行互补支持,因而成为发展最快、最受关注的储能技术方向。
电池储能的六大应用场景:可再生能源并网(平滑可再生能源波动,功率型储能)、电网辅助服务(调峰调频,与可再生能源无关,传统电站也需要储能,随着储能成本下降,应用更加广泛)、电网输配(延缓扩容)、分布式及微网、用户侧、电动汽车VEG模式的供能系统。
储能应用场景的复杂性决定了其多元化发展,截止2017年底,全球锂离子电池装机占电化学储能总装机规模的77.1%,钠基电池装机426MW,铅蓄电池299MW,液流电池117MW。
陈永翀指出,储能应用场景的复杂性决定了储能电池技术的多元化发展方向。针对特定场景选择合适的储能电池技术进行应用将是未来很长时间内储能市场的主旋律,未来新型储能电池技术的研发方向也应遵循这一规律,针对特定场景放大其优点以获得未来商业化应用的可能。不可能存在单一的高性能电池能够应对所有的储能场景。
实验室研究到应用有很长的道路要走。基于锂电池的性能优势以及在消费类电池的绝对主导地位,同时考虑到锂电池相关电化学材料供应产业链的成熟,在未来十年左右,基于锂电池材料体系的、针对不同储能应用场景进行创新结构设计的大容量或大功率储能锂电池将得到最广泛的应用。
储能电池可分为4大类:1)功率型(>2c);2)容量型(<0.5c);3)能量型(1c左右); 4)UPS。储能电池的研究开发应以解决实际问题为目标,适用不同储能应用场景。
储能电池技术内涵包括6大类:1)材料技术:做材料是容易的,做电池、尤其是大容量储能电池是很难的,实验室与实际应用有很大区别,技术开发要务实,不能用材料的性能简单类推电池性能;电池材料很关键,但并不是电池技术研究的全部;2)结构技术:未来储能电池要么大容量要么大功率,小型电池成本高,储能电池需要从娇小富贵向傻大笨粗发展,结构需有颠覆性突破;3)制造技术:如何用低成本的装备工艺制造高性能的储能电池?未来需要结合电池结构的颠覆设计,从根本上降低储能电池生产工艺的复杂度和生产设备的参数要求,降低储能电池的制造成本;4)应用技术:BMS、PCS、EMS,接入实际电网,积累实际运行数据,解决实际运行问题,评估实际应用的经济性;5)修复技术:锂电池要达到十年以上实际寿命太难了,需要从内部提高安全性,开发界面修复技术;6)回收技术:包括废旧电池的更换处理技术、安全运输技术、回收处理技术和资源再利用技术,当前要做到环保回收的成本是很高的,未来需要结合新型电池技术开发从生产端就要考虑电池的易回收性。
储能的春天已经来临,但电池储能距离“低成本、长寿命、高安全、易回收”的发展目标还有相当的差距,有待技术的颠覆性创新和突破。与手机电池不同,储能电池对于能量密度并没有直接的要求,因此不能过度强调高能量密度,要注重成本与安全的协调发展。几乎所有高能量密度材料应该是首先在手机电池里得到应用和改进以后,才有可能再发展到储能系统的应用。
低成本:不能通过恶性的价格战降低成本,可以通过技术创新实现电池制造成本的下降。另外,储能系统的运维成本和回收成本也需要考虑在成本核算中。
长寿命:电池循环次数寿命是日历使用寿命的基础,但并不等同于电池的实际日历使用寿命,目前电池使用寿命基本上不到8年,这与变压器等电力设备的寿命极不匹配,还有待技术创新和突破。
高安全:避免电池(内部或外部)短路的安全预防技术以及在电池短路发生后的应急维护技术是储能电池安全技术发展的重要方向,仅仅通过外部灭火装置进行储能锂电池的安全保护,是远远不够的,韩国已经烧了8个电站了,目前起火后没办法,只能烧了,这是一个技术瓶颈。必须从电池内部解决电池的安全问题,而不能仅仅依赖外部消防灭火措施。此外还有储能电池的安全运输问题,包括报废后的安全运输问题。去年运往河北的储能电池在路上自燃、运往内蒙的电池在运到项目地后自燃,都说明储能电池的安全运输是非常重要的。
易回收:1)电池回收过程应符合安全和环保标准;2)稀有贵金属元素做到接近100%的再生利用;3)电池有一定回收残值。
电力储能电池技术可能的颠覆性创新方向:当前所有电池(圆柱形、方形)还没有脱离小型电池粘接涂布薄膜电极结构的核心设计思路,给容量型储能电池的一致性设计造成了根本性难题,另外,电池制造成本高,存在安全隐患,报废后难以回收。
所有锂离子电池均采用内部极片并联后极耳引出的方式集流,导致电池内部电极片的面电流密度分布不均匀,这一点对于小型电池低倍率工作时并无大碍,但大容量电池在需要高功率工作的调频储能应用场景可能出现监测电压正常但内部已有故障的情况。
发展颠覆性技术,需要彻底脱离小型电池的结构设计思路,开发可能的颠覆性的大型储能电池技术:例如,发展适用于容量型储能的锂浆料电池技术;发展适用于功率型储能的大型功率储能电池。
总而言之,研究技术不应当以技术为中心,应当以(解决)问题为中心,未来储能系统不应局限于三元锂电池磷酸铁锂电池谁好谁坏,完全可以扩展思路,甚至将储能的充电与放电功能分离;储能的产业技术开发应以市场应用为导向,应当着眼于未来5~10年可能的产业应用,否则技术方向容易过于理想,虚无缥缈,脱离实际。技术开发是从产业中来,到产业中去,需要广度和发散思维;科学研究是从自然中来,到自然中去,需要深度和逻辑思维。
中国化学与物理电源行业协会储能应用分会秘书长刘勇表示,产业院通过体制机制的创新,打通从科技强到产业强的通道,为江苏产业转型升级和未来产业发展持续提供技术支撑,同时为我国探索科技体制改革做出了榜样。希望在今后的工作中,协会与产业院之间加强沟通,双方发挥渠道与资源互补,为进一步推进江苏省产学研合作做出积极努力。
参加本期调研的专家有中国化学与物理电源行业协会储能应用协会秘书长刘勇,中国化学与物理电源行业协会储能应用协会副秘书长、中国科学院电工研究所储能课题组组长、教授、研究员陈永翀、国网能源研究院能源战略与规划研究所所长王芃、国网能源研究院能源战略与规划研究所徐沈智、雅砻江流域水电开发有限公司战略发展部主任,教高周永、雅砻江流域水电开发有限公司战略发展部副主任左幸、新能源管理局工程技术部主任,教授级高级工程师周洪波、江苏产业技术研究院周毅、上海派能能源科技股份有限公司董事长袁巍、深圳涌泉储能科技有限公司副总经理刘浩,蜂巢能源科技有限公司保定分公司王刚、广州智光储能科技有限公司吴志鹏、河北电立方新能源科技有限公司孟印山,中国化学与物理电源行业协会储能应用分会产业政策研究中心实习研究员刘亚斐、南方能源观察记者陈仪方、中国化学与物理电源行业协会储能应用分会组织联络部钟波、中科院电工所储能技术研究组赵吉胜、刘昊、何颖源等。
本期调研获得上海派能能源科技股份有限公司、蜂巢能源科技有限公司、河北电立方新能源科技有限公司等单位大力支持。