储能技术的突破与普及 对能源的生产和消费有革命性意义

现在市场上流行什么?流行谈风口!什么是风口?很多的企业家越来越感到困惑，他们都在谈着同一个词：转型!因为他们所做的产业几乎全面面临着产能过剩和越来越残酷的市场竞争!

面对这些，企业只有三个选择。

第一，将自己所做的产业变大;

第二，你生产的产品在市场上的占有率超过30%甚至更高;

第三，你这个产业只剩下几家在玩的时候，你就有机会获取超额利润!并且还活得有滋有味。

例如万华化学的MDI(市场占有率超过50%);又例如越来越少企业玩的己二酸!可有实力和能力在中国这样玩的企业毕竟是少数，更多的企业在这些巨无霸的挤压下，活得越来越艰难。

由于传统商品“阶级的日益固化”，从生产制造成本、产品的稳定性各方面去挑战你所处行业的老大?这几乎是一件不可能完成的任务。挑战他们的唯一方式，就是抓住新的风口，用革命性的创新和新产品将这些“大象一样的巨无霸“打翻在地。

昔日大到令人恐惧的诺基亚、摩托罗拉和柯达等就是这样被悲惨地到打得满地找牙，短短几年时间，从世界一流的企业变成不入流的小字辈。

什么是当今，乃至未来十年的风口?个人觉得区块链、新零售、AI人工智能、新能源以及物联网应该是。而新能源的发展正成为全球的共识。

21世纪最大难题及困境——能源

世界经济的发展和人类社会的进步很大程度上是由两次大的能源转型推动的：以蒸汽机的发明和煤炭的大规模利用为主要标志的能源革命(有人称之为第一次能源革命，是在18世纪末到19世纪)，人类从薪柴时代迈入了煤炭时代。

以发电机、内燃机等的发明与使用为标志的第二次能源革命发生在19世纪70年代到20世纪初，电力作为清洁、便利的二次能源从根本上改变了人类能源使用的方式。

进入21世纪，以风电、氢能和太阳能为标志的新能源发展受到了空前重视。

前两次能源革命，替代能源的价格都是上升的。而在新一轮的能源转型中，由于以风、光为主的新能源的生产边际成本趋近于零，随着技术进步和规模化带来的设备单位造价持续下降。我们相信新能源的使用价格将全面低于传统化石能源价格的那一天就在不远的将来。

21世纪新能源

实际上，风电设备和光伏组件的价格在过去的五年里呈现大级别下降趋势。有人预计到2030年，光伏发电成本可能低于0.2元人民币/千瓦时，风电成本低于0.22元/千瓦时也不无可能。

然而，风力和太阳呈现出显著的随机性、间歇性和波动性的特点(风力变化和昼夜交替)，导致其发电与用户相对固定的用电需要难以匹配。

如果可以在电力富余的时候将其存储，在电力短缺的时候再释放出来，以满足供需之间实时平衡的需要该有多好(削峰填谷)。做企业的人都知道，我们企业用的电白天和晚上的价格是不同的，相差不只一倍。如果我们能将晚上的电储存起来，用于白天生产的话，企业的运营成本将大幅下降!尤其对那些塑料加工企业、橡胶厂而言，电费占他们的生产成本不是一般地高。

我们还知道，太阳能，是大家公认的取之不尽用之不竭，并且不需花钱购买的能源，而制约太阳能，也就是我们所说的光伏发展最大的障碍就是搜集效率和储存能力，我们可以在人烟稀少的地方建大批大批太阳能搜集装置，例如新疆、又例如内蒙等大片地区，可储存是一个大问题;同样的问题也困扰着风能。

我们还发现对环境影响最小、最清洁的能源是氢能，因为氢气在产生能量之后排出的就是水，对环境几乎没有任何影响。阻碍氢能大规模推广应用的正是储存材料;还有当今风头火势的电动汽车所用的动力电池也天天期盼着储存密度的大级别提升。

储能技术

没有储能技术，新能源就难以满足用户的负荷需求可以说，储能技术的突破与普及，将使能源跨越时空进行分配调节，对能源的生产和消费都有革命性意义。有人宣称“不发展储能 新能源的前景也无从谈起”!

今天我们就来谈谈影响甚至左右新能源发展的关键材料——储能。

储能包括储电、储热和储氢。而电力存储技术又可分为物理、化学和电磁储能三大技术类别。

我们今天不谈作为间接储能方式的抽水蓄能(目前占全部装机容量的97%以上)和压缩空气储能，尽管物理储能规模比较大、寿命长，但便携性差。

化学储能、超导储能、超级电容器、储热技术和氢储能正在成为风口!未来十年，真有可能实现储能技术的跨越式发展，规模从目前大部分百千瓦到兆瓦量级，实现向10兆瓦到100兆瓦的跨越;寿命将以倍数提高，成本正从降50%向80%以下跨越，甚至低于目前90%也不无可能。我们相信技术进步的魔力，过去的几十年被一次次有力地证明了!

氢储能：制氢、储氢和用氢

制氢碱性电解槽是发展时间最长、技术最成熟的电解槽，但很多化工厂生产产品的工艺本身脱出大量氢气，例如PDH,将这些富余氢气综合利用好很有价值。

高压储氢是比较成熟的技术。

用氢目前质子交换膜燃料电池占到全球88%，占主流,可惜主流技术都不为我们所掌握,手握技术的欧、美、加企业正在中国大肄跑马圈地，捞钱。

氢能的商业化主要集中在氢燃料电池汽车上。在燃料电池中，氢燃料电池是目前进展最快的技术，氢燃料电池的特点之一是通过化学能直接转换为电能，中间不需要进行燃烧，反应产生的产物是水，可以再拿来继续制

制氢优点

1.保证了循环使用，除了有一些氮氧化物的排放以外不会产生气体如一氧化碳、二氧化碳等有害物质，保证了对环境的友好;

2.是能量密度非常高，理论上可达20000Wh/kg;

3.是应用于汽车上时加氢速度快(和燃油车类似，不到3分钟即可加满)。

总体上看，用氢燃料电池的发电机组结构简单、维修方便、启动迅速、即开即停。

以应用于削峰填谷场景中为例，在电网低负荷的谷电时可以利用多余的电进行电解水，生产氢和氧，在高峰时反应进行发电。但是目前氢燃料电池也存在着发电效率不高，由于反应催化剂是铂，其成本昂贵的问题。

从长远的未来看，如果成本大级别下降(达目前的十分之一甚至更低)，氢燃料电池是解决能源及环境问题的最佳解决方案，因此被市场当成了真正的风口。

除了成本，氢能的有效利用还要面对安全性问题，高压储氢毕竟不是长久之计，有人将氢储存成氢化镁，也有人……。

锂电池

目前它是增长幅度最快的电化学储能技术，锂电池在技术和成本上有了显著的突破，锂电池成本在一步步下降，性能在提升中。

制约发展的因素

1.目前成本还相对较高(至少应降70%以上)，实际应用中循环寿命还无法挑战传统汽车，充电时间不够短等。

2.在于安全性。

因此提升能量密度和功率密度、长寿命、低成本、高安全成为了储能电池目前主要研究方向之一。

相变储能材料

如果讲储能是新能源发展的风口，那么相变存储材料的开发必将成为皇冠上的明珠!

相变储热正是利用相变材料在物态变化时，吸收或放出大量潜热而进行储能。根据相变形式不同可以分为固-固相变、固-液相变和气液相变，而依据相变材料不同可以分为有机相变材料和无机相变材料，每种类型下还可细分不同类型。

理想的相变材料应该具有以下性质：高焓值、导热系数高、有合适的相变点、高比热容、体积膨胀率小、无相分离和过冷现象、循环稳定性高、腐蚀性小、不然、无毒、低成本。目前暂时还没有相变材料可以同时满足上述所有条件。

科学家和工程师们对相变材料的潜在应用很有兴趣，比如当它们从固态变为液态的时候，可以吸收或释放大量的热能(反之亦然)。那么当前是否有将相变材料用于储能领域的最新研究和相关进展呢?

有美国科学家正在开发一种新型化学复合材料，它能够吸收来自太阳或其它来源的热能、将之存储一段时间，然后在暴露于光的情况下、以受控的方式将能量释放。

这种相变材料由脂肪酸和有机化合物混制而成，有望在未来某天为发展中国家的人们储存和提供能源。

这项技术可以运用到类似太阳灶的设备上，在白天吸收太阳能，并在夜间释放。或者用于调节建筑的热量、打造“热电池”、甚至在开车上班的路途中让咖啡保持热度。

使用相变材料作为热源的原理很简单，比如冰块从固态变为液态水的过程中，就需要吸收一定的热量。这也是在某个异常温暖的日子，雪也不会突然融化;以及为什么放在冰箱里的冰块，比不锈钢方块更能冷却饮料的原因之一。

与蜡、脂肪酸、熔融盐一样

相变材料的难处

1.相变材料的难处在于如何处在一个合理的温度下改变其相位、长时间保持液态、以及根据需要来释放热量。

2.需要厚隔离

3.需要可在轻微加热、或者接触催化剂时释放能量的相变材料。与蜡、脂肪酸、熔融盐一样。

这群科学家本质上还是引入了小分子来充当相变转换时的光电触发物(这里用的是十三脂肪酸、偶氮苯掺杂剂和十三酯组成的混合物)。

这种混合材料可在被加热时液化，但当暴露于紫外线之下的时候，即使冷却下来，它依然可以是液态。这意味着大部分热量都在锁在了这种化合物中(每克约 200 焦耳)，这对有机相变材料来说已经很不错了。

而用另一束光，又可以触发脂肪酸和相变材料的固化并释放能量。研究人员称，这种特性，让它很适合作为一种按需释放热量的“化学热电池”、能够将热量储存 10 个小时以上、而且还有极大改进的空间。

目前，尽管这种相变材料还处于概念验证阶段，但它已经能够应对 10 ℃(18 ℉)的温度变化。其不仅能够在太阳能炊具中发挥作用，也能够用于干燥谷物、或回收工厂或车辆的废热，以供后续使用。

我们看好储能在新能源、发电、用电等应用端，看好锂电池、氢能等在储能上的应用。

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