潘復(fù)生，輕金屬專家，中國工程院院士，亞太材料科學(xué)院院士?，F(xiàn)任重慶大學(xué)教授，國家鎂合金材料工程技術(shù)研究中心主任，重慶市科學(xué)技術(shù)協(xié)會主席，重慶市科學(xué)技術(shù)研究院院長，中國材料研究學(xué)會副理事長。主要研究方向為鎂合金、鋁合金、工具鋼、冶金鑄軋技術(shù)、冶金熔體純凈化技術(shù)等。

實現(xiàn)“2030年前碳達(dá)峰、2060年前碳中和”是黨中央經(jīng)過深思熟慮作出的重大戰(zhàn)略部署，也是具有世界意義的應(yīng)對氣候變化的莊嚴(yán)承諾。中國能源資源稟賦被概括為“一煤獨大”，煤炭的大量應(yīng)用已成為中國污染的最大來源。節(jié)能減排和能源轉(zhuǎn)型是2060年前實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的基本路徑，但根本途徑是能源轉(zhuǎn)型。由于現(xiàn)有的儲能技術(shù)無法滿足能源轉(zhuǎn)型的巨大需求，可再生能源的發(fā)展已到了“天花板”。一方面，中國能源短缺加劇，另一方面，棄風(fēng)棄光棄水現(xiàn)象又越來越嚴(yán)重。開發(fā)新一代高效安全的儲能技術(shù)與裝備已成為實現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的重要突破點和剛性需求，是實現(xiàn)節(jié)能減排和能源轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵，而其中新型儲能材料與裝備的開發(fā)是基礎(chǔ)和保障。

1、發(fā)展新一代儲能材料與裝備產(chǎn)業(yè)的重要性

在各種能源形式中，電能和氫能是最重要的2種能源，但其儲存都遇到了嚴(yán)重的瓶頸，亟待解決。

氫能高效安全儲運及應(yīng)用已成為氫能戰(zhàn)略實施的焦點，而新一代儲氫材料是競爭的制高點。氫能是一種來源廣泛、清潔無碳、靈活高效、應(yīng)用場景豐富的二次能源，在降低環(huán)境污染和實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)型方面潛力巨大；作為氫能應(yīng)用的重要對象——燃料電池，具有能量轉(zhuǎn)化率高、噪聲低、零排放等優(yōu)點，是下一代電動汽車的理想電源。氫能應(yīng)用已成為全球發(fā)展戰(zhàn)略和競爭焦點，2019年，氫能首次寫入政府工作報告。但在氫氣制造、儲存運輸和應(yīng)用3個環(huán)節(jié)中，氫氣的高效安全儲存運輸已成為制約氫能應(yīng)用的重大瓶頸，導(dǎo)致供氫端氫氣產(chǎn)能過剩而應(yīng)用端氫氣供應(yīng)嚴(yán)重不足，原因之一是氫氣目前無法長途大規(guī)模運輸，有關(guān)部門嚴(yán)格規(guī)定氫氣運輸車運輸距離不能超過200km，并且有不能過隧道等限制。其中的限制性瓶頸技術(shù)就是關(guān)鍵材料。固態(tài)儲氫材料是重要發(fā)展方向，其中，鎂合金固態(tài)儲氫是最有潛力的新型儲氫材料之一，礦產(chǎn)資源極為豐富，其產(chǎn)品可以實現(xiàn)從高壓氣態(tài)儲氫、低溫液態(tài)儲氫向固態(tài)常溫常壓儲氫的突破性轉(zhuǎn)變，安全性大幅度提升，并且儲氫密度是稀土固態(tài)儲氫的3~5倍，是一項顛覆性技術(shù)，市場容量可達(dá)幾千億元。

發(fā)展新一代高效環(huán)保安全電池材料和電池產(chǎn)品已成為電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點，對儲能產(chǎn)業(yè)和電動汽車的發(fā)展至關(guān)重要。電池是目前主要的動力電源，也是僅次于抽水儲能的儲能途徑。目前使用量最大的是鋰電池，已成為工業(yè)應(yīng)用和人們?nèi)粘Ｉ畹谋匦杵?。但鋰電池存在著資源短缺、成本高、環(huán)境污染嚴(yán)重、安全性較差等問題，特別是戰(zhàn)略資源短缺是國家安全問題，頻繁發(fā)生的電動車爆炸和儲能電站爆炸事故直接影響人民群眾的健康和安全。電池能量密度越高政府補(bǔ)貼越高的政策又導(dǎo)致部分電動汽車單純追求高能量密度，但能量密度越高安全性越差是目前鋰電池很難解決的問題。發(fā)展新一代高效環(huán)保安全電池已成為全球電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展的重點。其中，鎂電池、鈉電池等具有高效、安全、資源豐富等特點，一旦技術(shù)突破，將是電池工業(yè)的突破性變革，市場容量巨大。

2、加快中國新一代儲能材料與裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展的若干建議

儲能方式主要有抽水蓄能、電化學(xué)儲能、儲氫、儲熱、機(jī)械儲能等。抽水蓄能由于度電成本低，目前在大規(guī)模儲能中占比極大，但是抽水蓄能能量儲存效率較低并受水庫地理條件的限制，環(huán)境評估難度大，難于更全面推廣；以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲能，由于存儲方便，在電動交通工具、便攜電子產(chǎn)品等方面獲得廣泛使用，但鋰離子電池存在資源短缺、安全性能較差、環(huán)境污染嚴(yán)重等問題；現(xiàn)有高壓和液態(tài)氫儲運安全性差、效率低，成為氫能發(fā)展的“卡脖子”瓶頸。上述問題嚴(yán)重制約中國清潔能源的發(fā)展應(yīng)用和“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)，發(fā)展新一代儲能材料與裝備產(chǎn)業(yè)是中國大規(guī)模應(yīng)用清潔能源的剛性需求。新一代儲能材料與裝備要著重解決傳統(tǒng)儲能存在的瓶頸問題，發(fā)展安全性高、成本低、環(huán)境友好的新型儲能材料與裝備，重點應(yīng)發(fā)展固態(tài)氫儲運、新材料管道運輸?shù)刃乱淮鷥\氫技術(shù)、鎂電池、鈉電池、金屬空氣電池、固態(tài)鋰電池等新一代電池材料及系統(tǒng)。特別是鎂電池和鎂儲氫領(lǐng)域，中國鎂資源極為豐富并且占全球的70%以上，可以開發(fā)應(yīng)用千年以上，對解決鋰電池資源短缺和氫氣的常溫常壓儲運問題極有戰(zhàn)略意義。

材料發(fā)展是儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的基礎(chǔ)。全球新一代儲能材料與裝備的研發(fā)已成為熱點，但產(chǎn)業(yè)剛剛起步，潛力巨大，如果能抓住機(jī)會，新一代儲能材料與裝備產(chǎn)業(yè)發(fā)展不僅能為中國“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)解決瓶頸技術(shù)難題，而且可以創(chuàng)造一個新型巨大產(chǎn)業(yè)，對“雙碳”目標(biāo)的實現(xiàn)和中國經(jīng)濟(jì)創(chuàng)新發(fā)展有重大戰(zhàn)略意義。但目前中國新一代儲能材料和裝備的研究和產(chǎn)業(yè)化還亟待推進(jìn)，新型儲能的含義不夠科學(xué)。盡管國家發(fā)展和改革委員會等部門印發(fā)《關(guān)于加快推動新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》和《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》，體現(xiàn)了國家層面的高度重視，但其中內(nèi)容有不少是傳統(tǒng)儲能技術(shù)或傳統(tǒng)儲能技術(shù)的延伸，涉及的新一代儲能技術(shù)缺乏前瞻性，其中新一代儲能材料涉及更少，極有潛力并具有資源優(yōu)勢的鎂電池更未涉及。

1）理清思路，科學(xué)確定新型儲能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，科學(xué)確定戰(zhàn)略發(fā)展重點。中央部門和地方政府密集出臺相關(guān)政策和文件支持新型儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，體現(xiàn)了戰(zhàn)略眼光，但目前的情況是很多文件和政策中有不少內(nèi)容并沒有真正理清什么是新型儲能技術(shù)、新型儲能產(chǎn)業(yè)以及新型儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展重點，有不少內(nèi)容把傳統(tǒng)儲能產(chǎn)業(yè)的改進(jìn)作為新型儲能產(chǎn)業(yè)。就像當(dāng)初把電動汽車說成新能源汽車一樣，用火電的電動汽車并不是新能源汽車。政策導(dǎo)向的不科學(xué)必然會誤導(dǎo)產(chǎn)業(yè)發(fā)展?，F(xiàn)有規(guī)劃和文件在某些方面極可能重蹈覆轍，走新能源汽車當(dāng)初發(fā)展的老路，出臺的政策和計劃實現(xiàn)的目標(biāo)會很不對應(yīng)。建議中央有關(guān)部門加大戰(zhàn)略研究力度，科學(xué)確定新型儲能技術(shù)和產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域，科學(xué)確定戰(zhàn)略發(fā)展重點。只有做到科學(xué)分類，才能合理制定政策支持范圍。

2）加大對顛覆性、前沿性新一代儲能材料與裝備技術(shù)的開發(fā)投入，高度重視具有戰(zhàn)略意義的鎂儲能材料的開發(fā)應(yīng)用。沒有新一代儲能材料的發(fā)展就不可能有新一代儲能技術(shù)，要把新型儲能材料的發(fā)展作為重中之重。在新一代前沿性儲能材料領(lǐng)域，中國在國際上有顯著的技術(shù)基礎(chǔ)和優(yōu)勢。重慶大學(xué)國家鎂合金工程技術(shù)研究中心建有世界上最大的鎂電池研究團(tuán)隊和鎂固態(tài)儲氫團(tuán)隊，開發(fā)的多種鎂離子電池和鎂儲氫材料的主要指標(biāo)均處于國際前沿。上海交通大學(xué)等單位在鈉電池的發(fā)展中成績顯著，多款鈉電池的技術(shù)指標(biāo)處于世界領(lǐng)先水平，鎂固態(tài)儲氫工程化也正在積極推進(jìn)。北京有色金屬研究總院等在稀土固態(tài)儲氫方面已開始規(guī)模產(chǎn)業(yè)應(yīng)用。廣東省科學(xué)院、廣東省國研公司、重慶大學(xué)、中國汽車研究院等在新一代儲能裝備與檢測技術(shù)等方面也已有一定的工作基礎(chǔ)。中國有能力整合全國和全球的力量開展工作，但目前國家在真正的新一代儲能材料與裝備上支持力度很小，建議有關(guān)部門在強(qiáng)化對抽水蓄電等傳統(tǒng)儲能技術(shù)改進(jìn)和推廣的同時，加大整合力度，發(fā)揮制度優(yōu)勢，突出中國以鎂為代表的戰(zhàn)略資源優(yōu)勢，加大對顛覆性前沿性新一代儲能材料與裝備技術(shù)的開發(fā)投入。

3）盡快規(guī)劃建立全國新型儲能材料與裝備研究院，啟動建設(shè)“新型儲能材料與裝備”國家實驗室。研發(fā)平臺是人才聚集和產(chǎn)業(yè)技術(shù)開發(fā)的基礎(chǔ)，沒有先進(jìn)完整的研究平臺，新一代儲能材料與裝備產(chǎn)業(yè)的發(fā)展就不可能有大的突破。目前全球新一代儲能材料與裝備的研究盡管已成為熱點，但研究平臺呈現(xiàn)小而散的特點，目前是世界級高水平平臺建設(shè)的重大機(jī)會。中國有制度優(yōu)勢，可以充分發(fā)揮集中力量辦大事的大兵團(tuán)科研攻關(guān)能力，完全可能實現(xiàn)3~5年內(nèi)在新一代儲能材料與裝備領(lǐng)域建成世界級研究平臺，聚集一批世界級人才開展工作，開發(fā)一批國家急需的新能源儲運材料與裝備技術(shù)。重慶市在新一代儲能材料與裝備領(lǐng)域建有一個國家工程技術(shù)研究中心和4個相關(guān)的國家實驗室，有好的技術(shù)優(yōu)勢和工作基礎(chǔ)，建議整合重慶等有關(guān)省市的基礎(chǔ)，高層策劃，全方位布局，盡快啟動籌建國家實驗室。

4）加快發(fā)展新一代儲能材料與裝備專業(yè)技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)。專業(yè)技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)可以為新一代儲能材料與裝備的開發(fā)提供基礎(chǔ)保障，有利于加快新一代儲能材料與裝備的開發(fā)應(yīng)用。建議加快推進(jìn)建設(shè)新一代儲能材料與裝備專業(yè)技術(shù)服務(wù)機(jī)構(gòu)，鼓勵第三方研發(fā)、試驗、檢測檢驗機(jī)構(gòu)做大做強(qiáng)，加快建設(shè)國家氫能動力質(zhì)量監(jiān)督檢驗中心，規(guī)劃建立一流的碳排放檢測平臺；實施標(biāo)準(zhǔn)化發(fā)展戰(zhàn)略，建立完善的標(biāo)準(zhǔn)化工作機(jī)制，強(qiáng)化標(biāo)準(zhǔn)實施與監(jiān)督；構(gòu)建面向全行業(yè)的研發(fā)、試驗、認(rèn)證、檢測、計量等公共服務(wù)體系。

原文發(fā)表于《科技導(dǎo)報》2023年第22期，歡迎訂閱查看。