储能技术发展及路线图

定　　价：98 元

• 作者：陈海生、吴玉庭 主编
• 出版时间：2020/11/1
• ISBN：9787122374400
• 出 版 社：化学工业出版社

• 中图法分类：TK02 
• 页码：252
• 版次：01
• 开本：小16开

内容简介

《储能技术发展及路线图》组织国内储能领域权威人士编写，包括11章，分别介绍了储能技术学科基础、压缩空气储能、锂离子电池技术及金属锂电池、高温钠电池储能、液流电池储能技术、新型储能电池、铅蓄电池储能技术、电容及超级电容储能技术、飞轮储能、抽水蓄能、储热/冷技术等的国内外最新进展、存在的关键科学与技术问题及2025年、2050年发展路线图。该书在项目的基础上细化和明确了储能学科的关键科学问题与技术挑战，预测未来的重点发展方向、关键技术及其优先程度，具有起点高、权威、引领的特色，可为广大开设储能学科的高等院校、科研机构提供学科规划的重要参考和清晰指引，也可以为相关政府部门确定科技支持重点领域和创新项目及为科技、人才、资金等创新资源向我国储能产业进行有效集聚提供参考借鉴。

作者介绍

陈海生，男，汉族，1977年2月生，山东滕州人，1997年本科毕业于西安交通大学，2002年在中科院工程热物理所获博士学位。2002~2004年在北京航空航天大学从事博士后研究；2004~2005年任中科院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月入选中科院“百人计划”，任中科院工程热物理所研究员、博士生导师；2012年入选中组部“万人计划”青年拔尖人才，2013年入选中组部“万人计划”中青年科技创新领军人才，是国家自然科学基金杰出青年基金获得者、英国能源学会会士（Fellow）、享受国务院特殊津贴专家。现任中科院工程热物理所副所长、国家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性、叶轮机械内部流动机理等研究工作，取得了一系列具有国际水平的研究成果。牵头组建了100余人的国际水平的物理储能研发团队，建成了我国物理储能国家研发中心“国家能源大规模物理储能技术研发中心”，成为目前国际领先的10MW级先进压缩空气储能集成研发与测试平台。攻克1-10MW先进压缩空气储能各项关键技术，主持建成国际首套1.5MW和10MW先进压缩空气储能示范系统，研发进程及性能指标均处于国际领先水平。
已主持国家科技部863重点项目、中科院先导专项、国际合作项目、中科院知识创新工程重点项目等各类项目30余项。发表论文300余篇，其中SCI论文160余篇，EI论文240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。已申请专利200余项，授权专利160余项（国际授权4项）。关于压缩空气储能技术的专利数和SCI论文数均全球机构排名第1。其研究成果先后荣获全球可再生能源领域蓝天奖、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，中国科学院青年科学家奖、英国皇家学会牛顿高级学者奖等奖励，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 Thermal Science”、“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主席/副主席，“Energy Science and Technology”等7个学术期刊编委，8个国际会议的组委会/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、国际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教育部重点实验室副主任。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、中国可再生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 Thermal Science》、《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）太阳能及地热能等可再生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，国基金重大国际合作项目、市科委重大项目课题和市自然科学基金重点项目等在内的10项国家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。申请人先后发表论文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；获得授权发明专利38项，美国专利1项。先后在国际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》等国家标准的起草。参与国家能源局《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）-先进储能技术与装置》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。协助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。

目 录

第1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性 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
1.2.3　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国产业政策 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　储能过程的共性技术 22
1.5　储能产业技术的绿色发展 23
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本科生培养计划建议 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、学位授予与毕业条件 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
2.2.3　下一代金属锂基新电池体系 81
2.3　锂电池未来发展方向与路线图 84
2.3.1　储能用锂电池发展现状与未来前景 84
2.3.2　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 123
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
5.2.2　ZEBRA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　多电子二次电池 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　多电子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　铅炭电池特性 180
7.2.2　铅炭电池技术发展路线 182
7.2.3　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　电容及超级电容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　影响超级电容器寿命的因素 202
8.3.2　超级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 223

第10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 230
10.3.3　地下厂房关键技术问题 231
10.3.4　蓄能机组设计及自主制造能力 231
10.4　学科未来发展方向的分析与规划路线图 232
10.4.1　抽水蓄能未来发展方向 232
10.4.2　抽水蓄能规划发展路线图 236
参考文献 237

第11章　储热（冷）技术238
11.1　国内外发展现状 238
11.1.1　显热储热（冷）技术 238
11.1.2　相变储热技术 239
11.1.3　化学储热技术（thermo-chemical energy storage，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