鋰電池技術(shù)突破，開啟超充時代；氫能綜合利用示范站投運，實現(xiàn)制氫—儲氫—氫能發(fā)電的全鏈條技術(shù)貫通；光伏發(fā)電板整齊排列，形成靚麗風(fēng)景線……近年來，隨著中國清潔能源建設(shè)的加速和綠色低碳理念的深入人心，能源創(chuàng)新正給中國的經(jīng)濟社會發(fā)展帶來源源不斷的澎湃動能。中國的能源創(chuàng)新背后有什么發(fā)展“密碼”？筆者帶您深入了解。
電池創(chuàng)新出國門
在廣州菲利斯太陽能科技有限公司的倉庫里，一排排裝有鋰電池的木質(zhì)包裝箱整齊有序地擺放在查驗場地，廣州海關(guān)所屬天河海關(guān)關(guān)員有條不紊地辦理各項監(jiān)管通關(guān)手續(xù)。
近年來，隨著全球綠色能源轉(zhuǎn)型步伐加快，國際市場對鋰電池的需求不斷提高，中國鋰電池產(chǎn)品出口額持續(xù)攀升。中國（上海）自由貿(mào)易試驗區(qū)臨港新片區(qū)鋰電產(chǎn)業(yè)優(yōu)勢持續(xù)釋放，今年1—6月，臨港新片區(qū)出口鋰電池產(chǎn)品141.3億元，同比增長2.5倍。
中國鋰電池在國際市場上熱銷的背后，是鋰電池行業(yè)中各企業(yè)在該領(lǐng)域不斷探索創(chuàng)新，提供著有力支撐。
電池續(xù)航里程是制約新能源汽車發(fā)展的關(guān)鍵問題，如何才能提高電池續(xù)航里程、縮短充電時間？面對這一問題，各企業(yè)不斷探索創(chuàng)新，推出新產(chǎn)品。
5月19日，國軒高科發(fā)布了自主研發(fā)的全新磷酸錳鐵鋰（LMFP）體系的L600啟晨電芯及電池包。
國軒高科國際業(yè)務(wù)板塊執(zhí)行總裁程騫表示，近年來磷酸鐵鋰（LFP）技術(shù)重獲市場認可，市場份額持續(xù)提升。與此同時，量產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池能量密度增長已進入瓶頸，進一步提高需要化學(xué)體系的提升，因此摻雜錳元素的磷酸鐵鋰應(yīng)運而生。
程騫介紹，國軒高科經(jīng)過十年時間自研磷酸錳鐵鋰材料，并通過共沉淀合成工藝，先進的摻雜包覆技術(shù)和新型的造粒技術(shù)解決了高溫Mn（錳）溶出、導(dǎo)電率低、壓實密度低這些棘手問題。
據(jù)了解，國軒高科啟晨電池包在不采用三元電池體系的前提下，在業(yè)內(nèi)首次做到了1000公里續(xù)航，并可滿足18分鐘1800次全時快充。
8月16日，寧德時代正式發(fā)布了首款磷酸鐵鋰4C超充電池。據(jù)了解，該電池采用了成本較低的磷酸鐵鋰材料，可做到充電10分鐘行駛400公里，續(xù)航達700公里，可以媲美燃油車。
過去8年，中國新能源汽車市場規(guī)模穩(wěn)居全球第一。此次全球首款可量產(chǎn)的磷酸鐵鋰4C超充電池的問世，將加快推動“雙碳”戰(zhàn)略下全面電動化進程。中國動力電池全球領(lǐng)先地位將繼續(xù)鞏固。
在鋰電池備受國際市場歡迎的同時，如何保證原材料的價格穩(wěn)定成為行業(yè)發(fā)展所面臨的一大難題。
國內(nèi)鋰電新能源核心材料供應(yīng)商天齊鋰業(yè)通過技術(shù)研發(fā)創(chuàng)新使碳酸鋰成本降低，提升核心競爭力，持續(xù)鞏固鋰電材料出口業(yè)務(wù)世界領(lǐng)先地位。
“公司電池級碳酸鋰生產(chǎn)，采用自主研發(fā)的特殊工藝控制指標和方法，產(chǎn)品雜質(zhì)含量更低且質(zhì)量一致性更高。”企業(yè)相關(guān)技術(shù)人員表示，該技術(shù)還可直接利用鋰輝石生產(chǎn)，不需要其他繁瑣的轉(zhuǎn)化工序，鋰的提取效能更高，生產(chǎn)成本較低。
除了降低原材料成本，通過技術(shù)創(chuàng)新來實現(xiàn)類似鈉離子電池等的多元化資源匹配也成為一些企業(yè)的選擇。
據(jù)悉，行業(yè)正嘗試通過技術(shù)研發(fā)，擺脫上游原材料的限制。鈉離子電池、氫燃料電池、固態(tài)電池、超級電容等均成了電池研發(fā)的新方向。
從2011年創(chuàng)業(yè)之初，寧德時代就一直走在動力電池研發(fā)的最前沿。作為動力電池的龍頭企業(yè)，寧德時代的市場份額已連續(xù)6年排名全球第一。但近兩年，碳酸鋰市場的價格巨幅波動，讓企業(yè)意識到，原材料受限是當(dāng)前產(chǎn)業(yè)鏈的薄弱環(huán)節(jié)。為了補齊短板，寧德時代開始了鈉離子電池的全新探索。
在寧德時代的創(chuàng)新實驗室里，研發(fā)人員正在測試新一代動力電池——鈉離子電池的各項性能指標。
寧德時代21C創(chuàng)新實驗室數(shù)智化研究中心主任魏奕民說：“這屏幕上就是材料顆粒內(nèi)部的一些微結(jié)構(gòu)，最大我們可以放到10萬倍。我們現(xiàn)在就是在致力于改進它的能量密度、它的充放電性能、它的壽命。”
今年，寧德時代率先推出了凝聚態(tài)電池，能量密度高達每千克500瓦時；同時，鈉離子電池車型即將量產(chǎn)。寧德時代在不斷加大創(chuàng)新投入，開拓新的市場。
據(jù)相關(guān)統(tǒng)計，2022年1—11月，寧德時代和比亞迪包攬了全球動力電池裝機量的前兩名。
“中國從改革開放之初的低成本優(yōu)勢，逐步形成產(chǎn)業(yè)鏈配套齊全、基礎(chǔ)設(shè)施完善和市場規(guī)模大等綜合競爭優(yōu)勢，至今正在形成以創(chuàng)新為重要特征的產(chǎn)業(yè)生態(tài)系統(tǒng)競爭優(yōu)勢。”國務(wù)院發(fā)展研究中心對外經(jīng)濟研究部綜合研究室主任、研究員趙福軍表示。
圍繞寧德時代等龍頭企業(yè)，上下游的產(chǎn)業(yè)鏈和產(chǎn)業(yè)集群正在發(fā)展建立起來。僅寧德市就累計引進建設(shè)80多個鋰電新能源產(chǎn)業(yè)鏈項目，形成了年產(chǎn)值超2000億元的鋰電新能源產(chǎn)業(yè)集群，不斷推動行業(yè)向前發(fā)展。
氫氣儲能助低碳
在廣東省廣州市黃埔區(qū)，有一座有“魔法”的工廠，它生產(chǎn)的產(chǎn)品能夠“吃”進氫氣和氧氣，“吐”出電和水。
這里是韓國現(xiàn)代汽車集團首個海外氫燃料電池系統(tǒng)研發(fā)、生產(chǎn)、銷售基地——“HTWO廣州”，也是中國首家大型氫燃料電池系統(tǒng)生產(chǎn)專門工廠。
據(jù)悉，“HTWO廣州”將與氫氣生產(chǎn)、氫氣供應(yīng)、氫燃料電池汽車運營、氫燃料電池系統(tǒng)多方面應(yīng)用等各領(lǐng)域企業(yè)建立合作關(guān)系，攜手推動中國氫能產(chǎn)業(yè)鏈的建設(shè)與發(fā)展，全鏈條降低氫能推廣應(yīng)用成本。
作為一種來源豐富、綠色低碳、應(yīng)用廣泛的二次能源，氫能產(chǎn)業(yè)逐步駛?cè)氚l(fā)展快車道。2022年3月，《氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展中長期規(guī)劃（2021-2035年）》出臺，明確氫能是未來國家能源體系的重要組成部分，氫能產(chǎn)業(yè)是未來產(chǎn)業(yè)重點發(fā)展方向。
隨著綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展成為共識，新能源占比逐漸提高，作為輔助新能源并網(wǎng)的儲能技術(shù)受到廣泛關(guān)注，氫儲能和燃料電池技術(shù)已被中國列為重要能源技術(shù)。
2022年7月6日，國內(nèi)首座兆瓦級氫能綜合利用示范站在安徽六安投運，標志著中國首次實現(xiàn)兆瓦級制氫—儲氫—氫能發(fā)電的全鏈條技術(shù)貫通。
安徽六安兆瓦級氫能綜合利用示范站總占地10.7畝，項目中利用到的兆瓦級質(zhì)子交換膜，純水電解制氫設(shè)備和兆瓦級燃料電池設(shè)備均為國內(nèi)的首套設(shè)備，是一座具有自主知識產(chǎn)權(quán)的，集制氫、儲氫、氫發(fā)電完整技術(shù)鏈條的科技試驗站。
2022年7月8日，經(jīng)過技術(shù)人員的調(diào)試，中國首個海島“綠氫”綜合能源示范工程在浙江省臺州市大陳島投運。
位于東海之上的浙江大陳島風(fēng)力資源豐富，年有效風(fēng)能時數(shù)達7000小時，目前有風(fēng)力發(fā)電機34臺，每年可發(fā)電6000多萬千瓦時。
新投運的工程，通過“制氫—儲氫—燃料電池”熱電聯(lián)供系統(tǒng)實現(xiàn)了大陳島清潔風(fēng)電100%消納，還可以為全島“零碳”供能。
國網(wǎng)浙江電科院氫電耦合技術(shù)專職李志浩表示，大陳島氫能綜合利用示范工程可以將海島富余風(fēng)電通過電解水制成氫氣儲存，也可以通過燃料電池將氫氣轉(zhuǎn)化成電，在用電高峰和緊急檢修情況下滿足用電需求。
據(jù)悉，該工程每年可產(chǎn)出氫氣7.3萬標方，這些氫氣可發(fā)約10萬千瓦時電。不僅如此，在電解水制氫時還會產(chǎn)生高純氧氣，可以用于大黃魚養(yǎng)殖；燃料電池發(fā)電時產(chǎn)生的熱量通過熱回收，還可以為島上民宿、酒店提供熱水。未來，島上的新能源旅游觀光車也將用上氫能供電的充電樁。
國網(wǎng)臺州供電公司互聯(lián)網(wǎng)部副主任張馳表示：“這個工程是我們新型電力系統(tǒng)建設(shè)過程當(dāng)中的一次非常有利的探索，也為我們?nèi)珖u氫能的綜合利用和商業(yè)模式探索提供了先行先試。”
據(jù)了解，氫儲能技術(shù)是利用了電—氫—電互變性而發(fā)展起來的。氫儲能系統(tǒng)主要包括三個部分：制氫系統(tǒng)、儲氫系統(tǒng)、氫發(fā)電系統(tǒng)。
在可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中，電力間歇產(chǎn)生和傳輸被限的現(xiàn)象常有發(fā)生，利用富余的、非高峰的或低質(zhì)量的電力大規(guī)模制氫，將電能轉(zhuǎn)化為氫能儲存起來；在電力輸出不足時利用氫氣通過燃料電池或其它方式轉(zhuǎn)換為電能輸送上網(wǎng)。這樣不僅提高了資源的利用率，也帶來了更高的經(jīng)濟效益。
5月26日，2023中關(guān)村新型儲能及氫能產(chǎn)業(yè)發(fā)展論壇暨投資房山——海外招商推介大會在中關(guān)村示范區(qū)展示中心舉辦。中科院院士徐春明在論壇上表示，當(dāng)前需探索氫能作為儲能介質(zhì)的身份，與綠電互換，讓它可以對儲能發(fā)揮重要的作用。
北京市政府副秘書長許心超表示，北京將支持高水平建設(shè)中關(guān)村（房山）氫能產(chǎn)業(yè)園等產(chǎn)業(yè)高地，布局一批新能源微電網(wǎng)示范項目和綜合智慧能源園區(qū)，打造具有國際影響力的新型儲能和氫能產(chǎn)業(yè)城市與科技創(chuàng)新中心。
光伏發(fā)電世界領(lǐng)先
在技術(shù)進步的推動下，中國光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)取得快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)規(guī)模和技術(shù)水平均達到世界領(lǐng)先水平。
在上海市奉賢綜合保稅區(qū)晶澳太陽能科技有限公司的生產(chǎn)車間內(nèi)，自動化生產(chǎn)線高速運作，一塊塊切割好的光伏電池片，經(jīng)過焊接、疊層、層壓、裝筐等工序后，從奉賢綜保區(qū)出區(qū)，經(jīng)洋山港出口歐美市場。今年上半年，該公司出口光伏電池組件達39億元，同比增長66%。
該公司相關(guān)負責(zé)人說：“受到海外電價高企和全球能源危機加劇等影響，進入2023年，整個公司出口的光伏電池組件數(shù)量快速增長。2022年我們的發(fā)貨量是40吉瓦，今年有望增長到70吉瓦左右，其中海外市場份額約占到六成。”這位負責(zé)人說。
在江西省撫州市東臨新區(qū)的光伏發(fā)電站，整齊排列的光伏發(fā)電板矗立在水面上。
近年來，江西省撫州市東臨新區(qū)因地制宜利用廢棄礦場、荒坡沙礫地，建設(shè)水上、地面光伏發(fā)電設(shè)施，發(fā)展光伏發(fā)電板下特色養(yǎng)殖種植的農(nóng)光互補立體化、多層次、集約式光伏發(fā)電項目，不僅實現(xiàn)了經(jīng)濟和生態(tài)效益雙收，還推動了鄉(xiāng)村產(chǎn)業(yè)振興和能源綠色供給。
光伏發(fā)電板不僅在湖面上形成了一道靚麗風(fēng)景線，在沙漠，在山巒，甚至在樓頂，都可能出現(xiàn)光伏發(fā)電板的身影。從高空俯瞰，一塊塊光伏板橫豎排布形成方陣，如同一片藍色海洋，在陽光下熠熠生輝，蔚為壯觀。
走進湖北省武漢市江夏區(qū)梁子湖風(fēng)景區(qū)的日新科技光伏零碳園，可以看到光伏屋頂、光伏陽光房、光伏景觀長廊等。這些設(shè)備在最大化產(chǎn)生清潔電力的同時，兼顧了建筑的美觀性。據(jù)悉，日新科技光伏零碳園是全國首個通過國家建筑節(jié)能質(zhì)量檢驗檢測中心認證、取得“零碳園區(qū)設(shè)計標識”的光伏零碳園區(qū)。園區(qū)通過采用光伏發(fā)電與建筑一體化同步設(shè)計施工，建立數(shù)字化施工管理及數(shù)字化能源監(jiān)控與管理平臺，打造了可復(fù)制、可推廣的新農(nóng)村、小城鎮(zhèn)零碳園區(qū)樣本。
中國工業(yè)和信息化部表示，2022年，中國光伏行業(yè)持續(xù)深化供給側(cè)結(jié)構(gòu)性改革，加快推進產(chǎn)業(yè)智能制造和現(xiàn)代化水平，全年整體保持平穩(wěn)向好的發(fā)展勢頭。產(chǎn)業(yè)規(guī)模實現(xiàn)持續(xù)增長，技術(shù)創(chuàng)新水平加快提升，智能光伏示范引領(lǐng)初見成效，市場應(yīng)用持續(xù)拓展擴大。
今年上半年，中國光伏發(fā)電累計達2663億千瓦時，同比增長約30%，新增發(fā)電裝機規(guī)模7842萬千瓦，同比增長154%，基本與去年全年數(shù)據(jù)相當(dāng)。截至6月底，光伏發(fā)電累計裝機規(guī)模約4.7億千瓦，已超過水電成為中國裝機規(guī)模第二大電源。
同時，中國光伏產(chǎn)業(yè)鏈的各環(huán)節(jié)也都在快速增長，全國多晶硅、硅片、電池、組件產(chǎn)量同比增長均超過65%。光伏設(shè)備的智能化、綠色化水平也在不斷提升，推動了產(chǎn)業(yè)迭代升級。
湖北回天新材料股份有限公司總經(jīng)理王爭業(yè)表示，持續(xù)創(chuàng)新是企業(yè)發(fā)展的核心能力，降本增效始終是光伏產(chǎn)業(yè)發(fā)展的第一性原理，未來將會追求更高的產(chǎn)線效率、更低的返工率和更低的度電成本，助力光伏材料創(chuàng)新變革。
