儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及路線圖

作者：陳海生，吳玉庭

出版社：化學(xué)工業(yè)出版社

出版時(shí)間：2020-11-01

紙張：膠板紙

裝幀：精裝

開本：16開

ISBN：9787122374400

內(nèi)容簡介

《儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及路線圖》組織國內(nèi)儲(chǔ)能領(lǐng)域權(quán)威人士編寫，包括11章，分別介紹了儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科基礎(chǔ)、壓縮空氣儲(chǔ)能、鋰離子電池技術(shù)及金屬鋰電池、高溫鈉電池儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能技術(shù)、新型儲(chǔ)能電池、鉛蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)、電容及超級(jí)電容儲(chǔ)能技術(shù)、飛輪儲(chǔ)能、抽水蓄能、儲(chǔ)熱/冷技術(shù)等的國內(nèi)外進(jìn)展、存在的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題及2025年、2050年發(fā)展路線圖。該書在項(xiàng)目的基礎(chǔ)上細(xì)化和明確了儲(chǔ)能學(xué)科的關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)挑戰(zhàn)，預(yù)測未來的重點(diǎn)發(fā)展方向、關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)先程度，具有起點(diǎn)高、權(quán)威、引領(lǐng)的特色，可為廣大開設(shè)儲(chǔ)能學(xué)科的高等院校、科研機(jī)構(gòu)提供學(xué)科規(guī)劃的重要參考和清晰指引，也可以為相關(guān)政府部門確定科技支持重點(diǎn)領(lǐng)域和創(chuàng)新項(xiàng)目及為科技、人才、資金等創(chuàng)新資源向我國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行有效集聚提供參考借鑒。

作者簡介

陳海生，男，漢族，1977年2月生，山東滕州人，1997年本科畢業(yè)于西安交通大學(xué)，2002年在中科院工程熱物理所獲博士學(xué)位。2002~2004年在北京航空航天大學(xué)從事博士后研究;2004~2005年任中科院工程熱物理所副研究員;2005~2009年在英國利茲大學(xué)工作，任Senior Visiting Research Fellow/Research Fellow等職;2009年11月入選中科院“百人計(jì)劃”，任中科院工程熱物理所研究員、博士生導(dǎo)師;2012年入選“萬人計(jì)劃”青年拔尖人才，2013年入選“萬人計(jì)劃”中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，是國家自然科學(xué)基金杰出青年基金獲得者、英國能源學(xué)會(huì)會(huì)士(Fellow)、享受國務(wù)院特殊津貼專家?，F(xiàn)任中科院工程熱物理所副所長、國家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能研發(fā)中心主任。

主要從事新型大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)、限定空間尺度內(nèi)流動(dòng)與傳儲(chǔ)熱特性、葉輪機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理等研究工作，取得了一系列具有國際水平的研究成果。牽頭組建了100余人的國際水平的物理儲(chǔ)能研發(fā)團(tuán)隊(duì)，建成了我國物理儲(chǔ)能國家研發(fā)中心“國家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)中心”，成為目前的10MW級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能集成研發(fā)與測試平臺(tái)。攻克1-10MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，主持建成國際首套1.5MW和10MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能示范系統(tǒng)，研發(fā)進(jìn)程及性能指標(biāo)均處于水平。已主持國家科技部863重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、國際合作項(xiàng)目、中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重點(diǎn)項(xiàng)目等各類項(xiàng)目30余項(xiàng)。

吳玉庭，男，1970年9月生，北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與生命學(xué)部研究員，博士生導(dǎo)師?，F(xiàn)任北京工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，傳熱與能源利用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，傳熱強(qiáng)化與過程節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。先后入選北京市長城學(xué)者、北京工業(yè)大學(xué)京華人才、服務(wù)北京創(chuàng)新人才等，學(xué)術(shù)兼職包括中國無機(jī)鹽協(xié)會(huì)熔鹽儲(chǔ)能專業(yè)委員會(huì)副主任、中國電力技術(shù)市場協(xié)會(huì)儲(chǔ)能技術(shù)設(shè)備專委會(huì)副主任、中國可再生能源學(xué)會(huì)太陽能熱發(fā)電專業(yè)委員會(huì)委員、中國化工學(xué)會(huì)儲(chǔ)能專業(yè)委員會(huì)委員、北京市北京理化分析測試技術(shù)學(xué)會(huì)熱分析專業(yè)委員會(huì)理事等，擔(dān)任《Journal of Thermal Science》、《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》雜志編委。主要研究方向包括：(1)傳熱蓄熱;(2)壓縮機(jī)/膨脹機(jī)，熱泵制冷、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電;(3)太陽能及地?zé)崮艿瓤稍偕茉礋崂眉鞍l(fā)電技術(shù)。先后做為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人承擔(dān)了包括973，863項(xiàng)目，國防預(yù)研重點(diǎn)項(xiàng)目，國基金重大國際合作項(xiàng)目、市科委重大項(xiàng)目課題和市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等在內(nèi)的10項(xiàng)國家和北京市重點(diǎn)項(xiàng)目的研究，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)超過3000萬元。

精彩書摘

鋰離子電池的應(yīng)用正從消費(fèi)電子領(lǐng)域逐漸向電動(dòng)汽車、智能電網(wǎng)、通信基站、綠色建筑等方面發(fā)展。因此未來鋰離子電池技術(shù)的發(fā)展方向?qū)⒊尸F(xiàn)出多元化的趨勢。對能量密度要求越來越高的消費(fèi)電子產(chǎn)品將追求高能量密度的極限，電動(dòng)汽車領(lǐng)域則需要在能量密度與功率密度中進(jìn)行折中選擇，而準(zhǔn)求廉價(jià)、長壽命的大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域則要求電芯能夠經(jīng)得起上萬次的充放。這一系列新的需求對電芯廠家的技術(shù)路線都提出了新的要求，如何適應(yīng)各種類型電芯的需求，設(shè)計(jì)出符合客戶條件的電芯成為未來電芯廠家需要面對的主要難題。

高能量密度鋰離子電池技術(shù)是未來的核心技術(shù)。目前，世界各國都將能量密度的提升作為鋰離子電池發(fā)展的標(biāo)志。日本政府早在2009年就提出了高能量密度電池的研發(fā)目標(biāo)，2020年，純電動(dòng)汽車用動(dòng)力電池電芯能量密度為250 W·h/kg，2030年達(dá)到500 W·h/kg，2030年以后發(fā)展到700 W·h/kg。美國政府USABC在2015年11月將2020年電芯能量密度由原來的220 W·h/kg修訂為350 W·h/kg?！吨袊圃?025》確定的技術(shù)目標(biāo)為到2020年鋰離子電池能量密度到300 W·h/kg，2025年能量密度達(dá)到400 W·h/kg，2030年能量密度達(dá)到500 W·h/kg。

從歷史上看，商業(yè)鋰離子電池能量密度的提高較為緩慢。過去25年，電池能量密度每年提升7.6 W·h/kg，而且是線性穩(wěn)步提升。按照這一速度，動(dòng)力電池能量密度從現(xiàn)在的180 W·h/kg提升到400 W·h/kg，還需要28年，也就是說要到2043年。顯然，電池發(fā)展需要革命性的技術(shù)，才能盡快徹底解決能量密度的技術(shù)瓶頸。

前言/序言

儲(chǔ)能技術(shù)在促進(jìn)能源生產(chǎn)消費(fèi)、開放共享、靈活交易、協(xié)同發(fā)展,推動(dòng)能源革命和能源新業(yè)態(tài)發(fā)展方面發(fā)揮著至關(guān)重要的作用,將成為帶動(dòng)全球能源格局革命性、顛覆性調(diào)整的重要引領(lǐng)技術(shù)。儲(chǔ)能設(shè)施的加快建設(shè)將成為國家構(gòu)建更加清潔低碳、安全高效的現(xiàn)代能源產(chǎn)業(yè)體系的重要基礎(chǔ)設(shè)施?！秲?chǔ)能技術(shù)發(fā)展及路線圖》源自中國化工學(xué)會(huì)承擔(dān)完成的“中國科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科方向預(yù)測及技術(shù)路線圖”項(xiàng)目。該項(xiàng)目由中國化工學(xué)會(huì)動(dòng)員超過100位來自儲(chǔ)能一線科研及生產(chǎn)領(lǐng)域的專家、學(xué)者參與,歷時(shí)三年完成。項(xiàng)目從學(xué)科發(fā)展的角度探討了儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科的發(fā)展趨勢及技術(shù)路線圖(2025年及2050年),涉及動(dòng)力工程、凝聚態(tài)物理、固態(tài)化學(xué)、電化學(xué)、化工過程、新材料等領(lǐng)域與儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)的科學(xué)問題,以及在新能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電、微網(wǎng)及離網(wǎng)、電力輸配、建筑、社區(qū)及家用儲(chǔ)能、電力調(diào)峰/調(diào)頻輔助服務(wù)、電動(dòng)汽車、軌道交通等領(lǐng)域應(yīng)用的關(guān)鍵技術(shù)之國內(nèi)外發(fā)展趨勢。從應(yīng)用角度,儲(chǔ)能技術(shù)是不可缺少的國家戰(zhàn)略高技術(shù),儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展方向眾多,有很大的發(fā)展空間,項(xiàng)目明確了儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科未來發(fā)展的關(guān)鍵所在,將會(huì)推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用及相關(guān)科學(xué)問題的解決,促進(jìn)我國儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科的建設(shè)和發(fā)展。為加快培養(yǎng)儲(chǔ)能領(lǐng)域“高精尖缺”人才,增強(qiáng)產(chǎn)業(yè)關(guān)鍵核心技術(shù)攻關(guān)和自主創(chuàng)新能力,以產(chǎn)教融合發(fā)展推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)高質(zhì)量發(fā)展,教育部、國家發(fā)展改革委、國家能源局決定實(shí)施儲(chǔ)能技術(shù)專業(yè)學(xué)科發(fā)展行動(dòng)計(jì)劃(2020~2024年),并于2020年1月17日發(fā)布,這一行動(dòng)計(jì)劃的發(fā)布標(biāo)志著我國著手全面布局儲(chǔ)能學(xué)科。

本書包括11章,分別介紹了儲(chǔ)能學(xué)科基礎(chǔ)、鋰離子電池技術(shù)及金屬鋰電池、壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)、液流電池儲(chǔ)能技術(shù)、高溫鈉電池、新概念儲(chǔ)能電池、鉛蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)、電容及超級(jí)電容、飛輪儲(chǔ)能、抽水蓄能、儲(chǔ)熱(冷)技術(shù)等的國內(nèi)外最新進(jìn)展、存在的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題,以及2025年、2050年儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展路線圖。

本書在項(xiàng)目的基礎(chǔ)上細(xì)化和明確了儲(chǔ)能學(xué)科的關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)挑戰(zhàn),預(yù)測未來儲(chǔ)能技術(shù)的重點(diǎn)發(fā)展方向、關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)先程度,具有起點(diǎn)高、引領(lǐng)的特色,可為廣大開設(shè)儲(chǔ)能學(xué)科的高等學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)提供學(xué)科規(guī)劃的重要參考和清晰指引,也可以為相關(guān)政府部門確定科技支持重點(diǎn)領(lǐng)域和創(chuàng)新項(xiàng)目及為科技、人才、資金等創(chuàng)新資源向我國儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行有效集聚提供參考借鑒。

本書由陳海生、吳玉庭任主編,王保國、李泓任副主編,第1章由王保國、丁玉龍、嚴(yán)川偉、張強(qiáng)、韓曉剛、李泓編寫,第2章由李泓、李麗、索鎏敏編寫,第3章由陳海生、劉暢、賀鳳娟、徐玉杰、紀(jì)律、左志濤、李文編寫,第4章由張華民編寫,第5章由溫兆銀編寫,第6章由蔣凱、許曉雄、李寶華、王康麗、袁利霞、曹余良、陳人杰、楊漢西編寫,第7章由沈浩宇、夏云飛、王振波編寫,第8章由阮殿波、鄭超、喬志軍、于學(xué)文編寫,第9章由戴興建編寫,第10章由王婷婷編寫,第11章由吳玉庭、金翼、張燦燦、鹿院衛(wèi)、陳海生、丁玉龍編寫,詳見編寫人員名單,感謝參與編寫的全體同志!

限于編者理論水平、實(shí)際經(jīng)驗(yàn)及編寫時(shí)間,書中難免存在不足和疏漏之處,懇請讀者批評指正。