全新储能技术发展及路线图陈海生、吴玉庭9787124400

章储能学科基础1

1.1储能促进能源可持续发展1

1.1.1储能技术与产业的重要1

1.1.2储能是能源互联网的关键技术支撑4

1.1.3储能在不同场合的应用6

1.2储能技术分类8

1.2.1物理储能8

1.2.2电化学储能8

1..储热和储氢8

1.2.4电场储能9

1.3储能技术发展现状10

1.3.1国际储能产业技术与各业政策11

1.3.2我国储能技术现状与产业政策14

1.3.3储能技术评价准则18

1.4储能技术学科的基础科学问题20

1.4.1储能过程基础原理21

1.4.2储能过程的共技术22

1.5储能产业技术的绿色发展

1.6储能名词与术语25

1.6.1电化学储能26

1.6.2物理储能34

1.6.3储热（冷）技术37

1.7储能科学与技术专业生培养计划建议38

1.7.1培养目标39

1.7.2培养要求39

1.7.3知识体系40

1.7.4学制、授予与条件43

参考文献43

第2章锂离子电池技术及金属锂电池45

2.1国内外发展现状45

2.1.1简述45

2.1.2锂离子电池的关键材料47

2.1.3锂离子电池的电芯、模组及电池包52

2.1.4锂离子电池的装备技术55

2.1.5锂离子电池的回收利用56

2.2锂离子电池关键科学与技术问题及下一代研发方向68

2.2.1锂离子电池的下一代关键材料68

2.2.2新一代锂离子电池技术77

2..下一代金属锂基新电池体系81

.锂电池未来发展方向与路线图84

..1储能用锂电池发展现状与未来前景84

..2锂电池未来发展方向85

参考文献88

第3章压缩空气储能技术91

3.1国内外发展现状91

3.1.1发展现状91

3.1.2关键科学与技术问题94

3.1.3应用领域的现状与问题97

3.2未来发展方向预测与展望100

3.2.1产业发展方向预测100

3.2.2学科未来发展方向预测与展望102

3.3国内发展的分析与规划路线图103

参考文献104

第4章液流电池储能技术108

4.1国外发展现状108

4.1.1全钒液流电池109

4.1.2锌基液流电池技术109

4.1.3有机体系的液流电池技术110

4.2国内发展现状110

4.2.1全钒液流电池110

4.2.2锌基液流电池技术111

4.3全钒液流电池的发展现状112

4.4全钒液流电池的关键材料114

4.4.1电极材料114

4.4.2双极板材料115

4.4.3电解质溶液117

4.4.4离子传导（交换）膜材料117

4.5未来发展方向的预测与展望120

4.6发展路线图1

参考文献124

第5章高温钠电池126

5.1概述126

5.1.1钠硫电池与钠镍电池126

5.1.2高温钠电池材料130

5.2高温钠电池发展现状136

5.2.1钠硫电池136

5.2.2ZEBRA电池140

5.3我国高温钠电池发展战略146

5.3.1高温钠电池关键科学问题与技术挑战146

5.3.2高温钠电池发展方向与路线图146

参考文献147

第6章新概念储能电池149

6.1概述149

6.1.1基于水溶液电解质的离子嵌入型二次电池150

6.1.2全固态电池150

6.1.3液态金属电池151

6.1.4多二次电池152

6.2发展现状153

6.2.1国际发展现状153

6.2.2国内发展现状160

6.3我国新概念电化学储能体系的关键材料发展战略165

6.3.1新概念储能电池的发展目标165

6.3.2关键科学问题和技术挑战167

6.4新概念储能电池体系的发展方向169

6.4.1水系离子嵌入电池的发展方向169

6.4.2全固态电池的发展方向170

6.4.3液态金属电池的发展方向171

6.4.4多二次电池的发展方向171

6.5发展建议路线图172

参考文献173

第7章铅蓄电池储能技术175

7.1发展现状175

7.1.1概述175

7.1.2技术演变177

7.2技术方向180

7.2.1铅炭电池特10

7.2.2铅炭电池技术发展路线182

7..高功率铅酸蓄电池184

7.2.4铅酸蓄电池的铅回收技术186

参考文献189

第8章电容及电容191

8.1国内外发展现状192

8.1.1关键科学与技术问题192

8.1.2应用领域的现状与问题198

8.2产业领域创新方向与展望200

8.3生命周期评价202

8.3.1影响电容器寿命的因素202

8.3.2电容器生命周期评价方法204

8.3.3现有生命周期评价方法存在的问题及展望205

8.4学科未来发展方向的预测与展望206

8.5国内发展的分析与规划路线图207

参考文献208

第9章飞轮储能210

9.1国内外发展现状210

9.1.1概况210

9.1.2我国飞轮储能技术研发现状212

9.1.3国内外技术水平对比分析213

9.1.4应用领域现状214

9.2关键科学与技术问题217

9.2.1飞轮、轴承与电机关键问题217

9.2.2充放电控制及系统技术220

9.3学科未来发展方向的预测与展望221

9.4飞轮储能技术国内发展的分析与规划路线图222

参考文献2

0章抽水蓄能技术224

10.1概述224

10.1.1电站结构224

10.1.2效益及其作用226

10.2国内外研究现状226

10.3关键科学与技术问题228

10.3.1上、下水库关键技术问题229

10.3.2引水管道关键技术问题0

10.3.3地下厂房关键技术问题1

10.3.4蓄能机组设计及自主制造能力1

10.4学科未来发展方向的分析与规划路线图2

10.4.1抽水蓄能未来发展方向2

10.4.2抽水蓄能规划发展路线图

参考文献

1章储热（冷）技术

11.1国内外发展现状

11.1.1显热储热（冷）技术

11.1.2相变储热技术

11.1.3化学储热技术（thermo-chemicalenergystorage，TCES）240

11.2未来发展方向预测与展望241

11.2.1产业未来发展方向预测与展望241

11.2.2学科未来发展方向预测与展望246

11.3国内发展的分析与规划路线图248

参考文献251

陈海生，男，汉族，1977年2月生，山东滕州人，1997年于西安交通大学，2002年在工程热物理所获博士。2002~2004年在北京航空航天大学从事博士后研究；2004~2005年任工程热物理所副研究员；2005~2009年在英国利兹大学工作，任Senior Visiting Research Fellow/Research Fellow等职；2009年11月入选“百人计划”，任工程热物理所研究员、博士生导师；2012年入选“万人计划”青年拔尖人才，2013年入选“万人计划”中青年科技创新领军人才，是自然科学杰出青年获得者、英国能源学会会士（Fellow）、享受特殊津贴专家。现任工程热物理所副所长、能源大规模物理储能研发中心主任。 主要从事新型大规模储能技术、限定空间尺度内流动与传储热特、叶轮机械内部流动机理等研究工作，取得了一系列具有靠前水平的研究成果。牵头组建了100余人的靠前水平的物理储能研发团队，建成了我国物理储能研发中心“能源大规模物理储能技术研发中心”，成为目前靠前靠前的10MW级优选压缩空气储能集成研发与测试平台。攻克1-10MW优选压缩空气储能各项关键技术，主持建成靠前首套1.5MW和10MW优选压缩空气储能示范系统，研发进程及能指标均处于靠前靠前水平。 已主持科技部863重点项目、先导专项、靠前合作项目、知识创新工程重点项目等各类项目30余项。发表300余篇，其中SCI160余篇，EI240余篇，SCI他引6000余次。获邀主持编写专著3部，参加编写专著9章。已申请200余项，授权160余项（靠前授权4项）。关于压缩空气储能技术的数和SCI数均优选机构排名。其研究成果先后荣获优选可能源领域蓝天奖、北京市科学技术奖一等奖、黑龙江省科学技术一等奖、北京市技术发明奖一等奖、中国青年科技奖特别奖，青年科学家奖、英皇学会牛顿不错学者奖等奖励，2014年以来连续入选Elsevier“中国高被引学者榜单（能源领域）”等。 兼任“Journal of Teml cience”、“Energy Storage”、“储能科学与技术”、“工程热物理学报”和“智能电网”副主编，担任世界储能技术大会和全国储能科学与技术大会/副，“Energy Science and Technology”等7个学术期刊编委，8个靠前会议的组委会/科学委员会委员等。目前担任中国工程热物理学会副理事长、靠前储能技术与产业联盟总干事、中国能源研究会储能专业委员会主任、中国化工学会储能工程专业委员会副主任、中国电机工程学会储能专委会副主任、中国物理与化学能源协会储能应用分会副主任、中关村储能技术与产业联盟理事长等。 吴玉庭，男，1970年9月生，北京工业大学环境与生命学部研究员，博士生导师。现任北京工业大学学术委员会委员，传热与能源利用北京市重点实验室主任，传热强化与过程节能实验室副主任。先后入选北京市长城学者、北京工业大学京华人才、服务北京创新人才等，学术兼职包括中国无机盐协会熔盐储能专业委员会副主任、中国电力技术市场协会储能技术设备专委会副主任、中国可能源学会太阳能热发电专业委员会委员、中国化工学会储能专业委员会委员、北京市北京理化分析测试技术学会热分析专业委员会理事等，担任《Journal of Teml cience》、《储能科学与技术》杂志编委。主要研究方向包括：（1）传热蓄热；（2）压缩机/膨胀机，热泵制冷、有机朗肯循环发电；（3）太阳地热能等可能源热利用及发电技术。先后做为项目负责人承担了包括973， 863项目，国防预研重点项目，国重大靠前合作项目、市科委重大项目课题和市自然科学重点项目等在内的10项和北京市重点项目的研究，项目总经费超过3000万元。获北京市科技进步三等奖1项（排名第二）和全国发明博览会银奖。申请人先后发表300余篇，其中SCI收录89篇，EI收录183篇，ISTP收录15篇，累计SCI他引1152次，h因子22；获得授权发明38项，美国1项。先后在靠前学术会议上做主旨报告6次，分会口头报告10次。做为主要起草人参与了《空调通风系统清洗规范》GB19210-2003、《一般用喷油单螺杆空气压缩机》GB/T 26967-2011、《工业余热梯级综合利用导则》、《蓄热型电加热装置》等标准起草。参与能源局《太阳能热发电材料发展指南》、《太阳能热发电示范工程技术条件及实施方案》、《能源科技创新规划（2016-2025年）-优选储能技术与装置》等文件的编制，负责中国科协《储能技术学科方向预测及路线图---储热》的编写。协马重芳教授组织编写了《工程热物理学科发展报告2007-2008》，《工程热物理学科发展报告2009-2010》中《传热传质学科发展》专题报告。

1.本书作者为储能各分支领域参与过重大项目的一线专家，起点高、实用强，探讨了储能未来的发展趋势。
2.涉及面广，既指明了储能领域关键科学问题的未来发展方向，又探讨了至到2025年及2050年技术指标及路线图，指导强。
3.储能学科规划的专业参考书
4.本书适合储学科技术领域或相关行业从事技术研发、学科规划、企业战略研究的人员，以及负责制定和实施与储能产业相关政策的各级人员阅读，也适合作为对储学科产业发展感兴趣的人员了解储能技术发展方向的专业读物。