为了减少发电端的碳排放，人们把目光转向了光能、风能等可再生能源。但风力发电和太阳能光伏发电都具有随机性、间歇性和波动性，大规模接入将给电网调峰、运行控制和供电质量等带来巨大挑战。这时，我们需要“电力银行”。就像把钱存进银行一样，在电网用电低谷时，利用可再生能源发电给电池充电；在电网用电高峰时，将储存于电池中的化学能转化为电能进行放电。这样就可以有效解决新能源发电入网的难题了。
储能技术这一“电力银行”的工作原理是什么，又有着怎样的特点呢？我们采访了中国科学院大连化学物理研究所副所长、储能技术研究部部长李先锋研究员。
专家介绍李先锋研究员，现任中国科学院大连化学物理研究所副所长，国家杰出青年科学基金获得者。长期从事电化学储能技术特别是液流电池储能技术的基础研究和产业化开发工作。由他的团队提供技术支撑的迄今全球功率最大的、容量最大的百兆瓦级液流电池储能调峰电站近日正式并网发电。
我们应该如何理解“双碳”？首先想请您谈一下对碳达峰和碳中和的理解，以及在实现“双碳”过程中我国面临的挑战。
答：随着人类社会的发展，每个人的生活质量变得越来越好，对环境的要求也会越来越高，我们从高速发展到高质量发展的转变过程中，碳达峰和碳中和是必经的阶段。我们国家的资源禀赋特点是富煤、缺油、少气，但我们对油、气的依赖度很高，我国石油的对外依存度早就超过了70%，天然气则超过了40%。所以，我们一方面存在能源安全的问题；另一方面，前期我们消耗了大量的化石资源，带来了比较大的环境压力。
因此，能源结构的转型是必然的发展趋势，也是我们实现“双碳”目标中很重要的一个方面。
有人担心实现“双碳”会影响我国的经济发展，您对这个观点有什么看法？答：我国的碳排放强度很高，但是我们的经济发展到一定阶段的时候，自然会要求生活质量的发展，这是不矛盾的。我们实现“双碳”并不是要把所有的生产关停，而是要优化现有的产业结构，让高能耗的工业实现低碳化，实现低碳化转型的过程就是科技创新为其赋能的过程。
您的能源梦是怎样的呢？答：“双碳”目标给我们指出的最重要的方向，就是未来我们要大规模使用清洁可再生能源，建成以新能源为主体的能源系统，实现低碳生活、绿色发展。但这并不意味着完全不使用化石能源，我国在一段时间内还是以化石能源为主，但整体要用新能源慢慢替代。随着新能源体系的建成，我们的能源结构会发生根本性的改变，能源结构的信息化、智能化程度会越来越高，让我们的生活变得越来越便捷。
现在我们已经有了智能家居系统，房间里所有的能源和信息，不在家就可以进行控制。与此类似，未来的能源网络，也一定是智能化、信息化的，融合人工智能后，我们不用坐在机器的旁边，就可以操控整个能源网络。
有一个观点是，新能源的尽头是储能，您同意这个说法吗？答：这个说法我不太同意。其实储能是一个广义的概念，它是未来新能源发展的一个必要的、关键的支撑技术。在我国的碳排放构成中，电力系统的排放占了很大一部分。
从这个角度上讲，电力系统的减排非常重要，所以我们需要构建以新能源为主体的新型电力系统，以改变以煤电为主的电力系统的现状。但是，很多新能源是不稳定、不连续的，时空特性比较强。要把这种不稳定、不连续的电力变成稳定、连续的电力，就需要储能技术。电力的储能，就是给电力建了一座“银行”，电多的时候存起来，电少的时候释放出来。从这个角度上讲，储能是未来实现“双碳”目标的一个关键支撑技术，这是毫无疑问的。
但是要说储能是新能源的尽头，可能还是武断了一些。
目前我们的电力储能都有哪些方式呢？答：从储电方式的角度来看，基本上分为两类：一类叫物理储能，一类叫化学储能。物理储能是将电能以机械能的形式储存起来，例如典型的抽水蓄能，就是在电多的时候把水从地势低的地方抽到地势高的地方，需要电的时候再使用水的重力势能发电。
化学储能就是把电能转化为化学能进行储存，像我们常用的锂离子电池、铅酸电池等，都可以进行充电和放电，通过化学粒子价态的变化，实现化学能和电能之间的转变。无论何种形式的电池，都是将电能以化学能的形式储存在电池中，待需要时再释放。
电池已经有很久的历史，为什么现在发展新能源储能电池还有这么多的困难？这种电池需要满足哪些条件？答：随着我们应用需求的变化，我们对技术的需求也在变化。
例如我们需要电动汽车向着高续航的方向发展，这对电池能量密度的要求会越来越高，铅酸电池就不能满足我们的要求，需要使用锂离子电池才行。而现在我们要针对电力系统进行大规模的储能，就需要更加复杂的储能技术。对任何一种储能电池来讲，无非要达成两件事：第一件是高可靠性，第二件就是低成本。在效率满足要求的条件下，寿命和成本也是息息相关的，电池本身的性能会决定成本和寿命。
所以我们在做电池的过程中，会针对不同的应用需求和应用场景，一直更新技术，提高可靠性的同时降低成本。
储能电池现在主要分几类，涉及到哪些原理？答：储能电池基本上分为两类，一类叫固定式储能电池，包括风电、光伏等新能源的配套储能系统，以及电力系统储能电站等；另一类叫动式储能电池，例如电动汽车中的动电池。严格意义上讲，任何两个不同的电对，只要它们之间存在电势差，都可以用来组成电池。
当然，电池的电对不一样，其特性也就不太一样。因此，很多科研人员也在开发不同种类的新型电池技术。但是目前从商业化角度来讲，比较成功的有铅酸电池、锂离子电池、液流电池等。
液流电池的原理是怎样的，又有哪些优势呢？答：顾名思义，液流电池中有液体在流动。其中的电能和化学能之间的转变过程，实际上就是把电能储存到储罐的流动液体当中去。
原理也很简单，把活性物质放在电解质储罐里，活性物质通过泵流到电池的腔体中，在电极上发生电化学的反应，实现充电和放电的过程。液流电池与其他电池相比，有很多优势。首先，液流电池更加适合于大规模储能的应用场景。普通锂离子电池是一体式的，其储能单元和功能单元是不能分开设计的。
但液流电池中电化学的活性物质被存在外面的储罐里，而电能的转化系统也就是电池系统，和这个储罐是可以分开的，储能单元和功率单元两者可以独立设计，这对大规模储能来说是非常必要的。第二，液流电池的安全性非常高。液流电池的内容物大部分是水溶液，所以没有爆炸着火的隐患。第三个优势就是液流电池的寿命很长。液流电池的两边都是离子的水溶液，因此不会产生相变（不像固态电极一样可能因为过充过放导致坍塌）。
全钒液流电池还有一个很大的优势在于，它的电解液是可以再生的。两侧的电对都是钒元素，运行过程中，即便是两侧发生了互串，也可以通过非常简单的化学反应在线恢复。
我们的全钒液流电池技术都取得了哪些成果？在国际上来看，处于什么水平？答：我们的全钒液流电池是从2000年开始研发的，到现在已经过去了20多年，这期间我们实现了产学研的深度融合。2008年，我们通过技术入股，成立了融科储能技术发展有限公司。
到目前为止，融科储能依托我们的技术完成示范项目40余项。其中非常有代表性的就是2013年开始运行的，当时全球最大的5兆瓦/10兆瓦时的全钒液流电池的储能电站，给辽宁省的卧牛石风电厂50兆瓦的风场做配套，这个系统到现在还在运行。2016年，国家能源局批复了一个全球最大的200兆瓦/800兆瓦时的储能调峰电站，投资达30多个亿。这一电站的一期工程，今年已经开始并网调试了。
这个系统的并网，在液流电池于大规模电力系统的储能应用中具有标志性的意义。这也是国家能源局批复的第一个百兆瓦级的电化学储能国家示范项目。我们中科院在液流电池这一领域中，是非常受到国际认可的。我们也在牵头制定液流电池的国际标准。2002年，我们发布了第一项液流电池核心的国际标准。我们的技术还许可给了比利时，这也是我们液流电池技术首次向发达国家输出，体现了国际对我们液流电池技术的认可。
目前液流电池的主要应用场景是什么样的？答：我们主要做固定式的储能电池，不做动电池。例如在发电侧，大型电力系统的储能、调峰，可再生能源的大规模消纳等，都适合配置我们的液流电池。另外还有分布式的、离并网的模式，采用光伏加储能的方法，白天光伏供电，晚上电池供电。在私人应用方面，我们的电池也有应用场景。我们的技术给比利时用户做户用的储能。
比利时有很多小的单套建筑，现在推行绿色的低碳建筑，使用屋顶光伏的同时要配一套储能设备。我们许可给他们的一套液流电池，系统大约可以存储30度电，是一个大小类似于冰箱的储能系统，白天是光伏供电，晚上是储能电池供电。
发展液流电池跟实现“双碳”目标的关系是什么样的？答：它们是息息相关的。液流电池能够支撑新能源发电的大规模应用。实现“双碳”目标中最重要的一条道路，就是用可再生能源代替传统化石能源，然而光伏和风电等新能源发电系统的并网，就需要储能设备。只要能把液流电池技术真正做到大规模产业化，使其性能、寿命和成本都能达到市场要求，就能够成为支撑新能源发电并网的关键技术。