碳中和浪潮中,新能源再度成为破局关键。面对全球能源转型和碳中和目标,新能源产业的未来发展必须依托于跨学科合作和全球视野下的协同努力。
实现新能源产业的可持续发展,技术创新无疑是核心驱动力,当前,不同新兴技术路线正在呈现出各自独特的优势:纳米制热技术通过新材料实现高效、均匀、快速的发热,为新能源消纳提供新途径。钠离子电池是碳中和储能的重要体系,具有安全、低成本、资源丰富的优势。未来钠电将快速发展,解决双碳目标下的储能需求,特别在细分市场和储能成本上需重点突破。高温超导材料则在可控核聚变中扮演核心角色,推动聚变能源发展。
新能源产业链长且需协同发展,从宏观国际局势审视,未来政治格局存在诸多变数,各国纷纷将能源自给自足与绝对安全置于战略高位。与此同时,面对环境危机和气候变化挑战,人类需团结应对碳中和、碳达峰,有效减少温室气体。尽管未来世界可能短期显得不美好,作为能源产业链企业,更需要坚定信念,积极探索新能源技术,为能源转型和双碳目标贡献力量。
2024年12月19-20日,第16届创业邦100未来独角兽大会在成都举行。珈钠能源总经理范海满,中科氢易创始人何庆一,翌曦科技创始人兼董事长金之俭,中科玖源总经理许辉,希倍动力创始人兼CEO杨道均,中熵科技创始人兼首席科学家张伟在四川兴川副总经理杨洋主持的《碳中和下的新能源未来探索》对话环节,围绕新能源材料的创新应用、储能技术的发展与挑战、钠离子电池在新能源领域的重要性展开讨论。
以下为对话内容,由创业邦整理:
杨洋:四川兴川公司负责管理四川区域协同基金,并与国家制造业联合成立了四川制造业基金,规模约100亿。我们重点投资于四川省的六大优势产业、战略性新兴产业和未来产业,新能源领域是我们持续关注的重要方向。首先请各位嘉宾分享一下你们在各自领域内的产品和技术实现了哪些创新与突破?
范海满:作为珈钠能源的总经理,我很高兴能够介绍我们在钠离子电池领域的进展。在双碳目标的驱动下,新能源体系如风能和太阳能得到了快速发展。然而,这些间歇式和波动式能源需要高效的储能系统来支持。钠电池应运而生,它具有安全、低成本且资源丰富的特点。珈钠能源专注于钠离子电池材料和体系,通过解决核心材料问题,我们已经实现了万吨级别的产业化,钠离子电池在两轮车、工程类车辆以及储能和动力领域都展现出良好的应用前景。
张伟:新能源如风电、光伏,发电成本已低至两毛甚至更低,风力佳时仅几分,但并网难题限制了其广泛应用,仅约百分之二三十能成功上网。为解决这一问题,我们探索储能技术,如钠电池、锂电池及制氢,以空间换时间,促进新能源消纳。在储能成本降低前,我们研发了纳米制热技术,将电能转化为热能,为本地提供清洁供暖,实现电能就地消纳,大幅降低成本。此技术在北方供暖刚需中尤为重要。
纳米制热技术有四大优势:首先,采用全球首个量产的透明纳米级发热体;其次,发热速度极快,一秒钟内升温至几百度;第三,温度均匀性优异,精度控制在纳米级,温度稳定在正负一度内;最后,透光度极高,可依附于玻璃上,不影响美观。目前,该技术已量产,未来成本将随规模扩大而大幅降低,形成市场优势。这一创新技术为新能源消纳提供了新路径,助力低碳与高质量发展。
何庆一:我们专注于制氢产业链的材料研发。制氢产业链历史悠久,最初应用于航天军工领域。进入双碳时代,氢的角色发生转变,不仅作为能源管理,还作为绿色化学品的中间体承担着可再生能源消纳的重要使命。如今,大型风光基地如新疆、内蒙古等,直接电解水制氢作为可再生电力的消纳途径,并就地进一步将绿氢转化为甲醇、氨等化学品。这些对于氢的成本和过程安全性提出了更高的要求。我们通过制氢材料体系的创新,管理优化制氢过程,降低制氢能耗,提高制氢安全性。这将助力大型风光基地制氢用氢更顺畅,为氢能产业未来发展提供有力保障。
金之俭:可控核聚变被视为人类终极清洁能源,但技术难度极大,国际ITER项目不断延期。高温超导的突破为聚变带来新机遇,其优越的强场特性可使聚变堆体积大幅减小,不仅大幅降低了建设成本,更重要的是大大缩短了研发周期。美国CFS公司利用高温超导推进聚变研发,计划2025年建成SPARC实验堆,2030年前后完成ARC聚变堆实现聚变发电,近期的研发不断取得突破,使得聚变成为了热点。中国两个国家队相继成立也在加快布局。
翌曦科技专注于高温超导磁体技术,这是紧凑型聚变堆的核心部件,也是最大的瓶颈之一。依托上海交大团队,公司在高温超导应用领域有广泛布局。聚变研发对高温材料的巨量需求使得高温超导材料产能急剧增长,材料成本迅速下降,行业热度快速飙升。我们公司正双管齐下,一方面致力于突破高温超导聚变强场磁体瓶颈,支撑国家聚变战略,另一方面也在积极布局其他应用,以期推动整个高温超导行业的发展。
许辉:新能源行业材料众多,聚酰亚胺应用广泛,尤其在锂电和高温超导领域。公司专注于锂电领域的突破,因锂电聚酰亚胺材料尚未被大规模使用,存在被垄断风险。中科玖源作为初创公司,选择新能源领域是因其发展迅速,国内外同步甚至国内领先,新材料需求迫切。我们致力于研发新型结构性材料,满足器件革命带来的需求变化。在锂电隔膜上,聚酰亚胺代表最高水平,国内外差距明显。
同时,我们也布局负极粘结剂聚酰亚胺材料,我们发明专利众多,具有长周期性。下游客户对新材料需求往往不明确,需我们引导理解。在正极粘结剂材料上,我们也不断探索新化学结构,解决无氟化问题。过去材料企业多采用逆向工程思维,现在需正向开发,引领市场需求。
我们在固态电解质膜、复合集流体等领域也提出新结构,降低成本,提高性能。我们相信新能源市场潜在发展方向,必将带来材料的创新性运用,先进行概念认证和研发,再向市场推广,让客户接受新材料。当前材料企业创业环境与过去不同,需面临未知的未来,选择有限市场,将产品先进性和可量产性做出来。中国能源革命和全球碳中和为公司提供了从研发型向技术垄断型转变的机遇。
杨道均:我在电池行业做了16年,前13年专注于锂电池,近3年则转向钠电池。过去中国锂电池行业常跟随日本和韩国的材料和技术,但如今中国已成为全球最大的新能源市场,设备、材料和市场均领先。钠电池因其安全性、低温性能、高功率和低成本而受关注,尽管其能量密度目前低于锂电池,但正在快速迭代,未来有望达到更高水平。聚酰胺在电池中主要用作隔膜,因其耐温性好,能提升电池安全性。钠电池在低温环境和功率性能上表现优异,适用于特定场景如俄罗斯等寒冷地区。此外,随着新能源汽车市场快速增长,混合动力车型需求激增,对高功率电池的需求也随之上升。因此,我们正基于钠电池的特点,与一线主机厂合作,推广高功率、低温性能好、安全的钠电池,特别是在商用车和工程机械领域。
杨洋:在储能领域,存在多种新兴技术路线,如钠离子电池和全钒液流电池等。这些新技术在储能和特殊电动车领域的商业化推广难点是什么?如何提高渗透率并找到细分的市场方向?
范海满:储能市场增长迅猛,从21年的10GWh增至今年的300GWh,电动汽车销量也将突破1200万辆。新能源革命依托技术革新,储能方式多样,如抽水储能、电化学储能等。钠电储能今年公示已达4GWh,但前端产业链尚不完整,需找到细分市场特点,不能硬扛磷酸铁锂价格。储能的终极诉求是安全和成本,钠离子电池因其快速产业化、高转换效率和灵活性而备受看好。目前钠离子电芯产能已达两三百GWh,未来三年可能走完磷酸铁锂20年的路。对钠电体系充满信心,但需解决规模化、成本、稳定性及示范性工程和标准建立等问题,完善后钠电产业化前景广阔。
杨道均:我对钠电同样充满信心。我在锂电池领域有更长的经验,但在储能领域,我们看到多种能源组合方式的应用。用户侧主要依赖锂电池,尤其是磷酸铁锂电池进行大规模储能;发电侧则在一次调频中可能采用飞轮等响应更快的技术,二次调频则主要是铅酸和钠电,其中钠电因其更大的功率和适宜性而更具优势。对于用户侧的长时储能,钒液流和铁铬液流也是值得考虑的技术。鉴于储能电站的安全问题,如起火事故,这些新技术的安全性也将成为未来发展的重要方向。
杨洋:核聚变与氢能产业在商业化、产品化上突破,面临哪些挑战与难点?
金之俭:核聚变对高温超导聚变磁体技术挑战巨大,需要技术突破与不断迭代。其他高温超导应用如电力、节能等领域正在快速拓展。当前面临两大挑战:一是用户培养,因高温超导应用模式新颖,需时间引导用户适应;二是成本降低,预计两三年内可达经济性拐点,届时应用将迅速增长。
何庆一:我最初从事锂电行业,后来转而投入氢能源领域,特别是在氢的材料方面,我借鉴了很多锂电产业的发展思路。比如,我之前做锂电隔膜的经历,从聚烯烃到半固态再到固态的发展路径,与我们现在制氢隔膜的发展路径很相似。我们目前有多孔隔膜和类似于锂电的半固态隔膜等产品路线,并且已经开始与客户合作,共同进行研发。
在氢能源这个行业,最大的困境并非技术难题,而是政策和验证的挑战。当前,双碳目标和能源转型推动了氢能源的发展,但在大型项目的验证过程中,往往存在急于求成的情况。我认为,一个新的工程从前期到后期,中间必然会经历一些曲折,而当前产业的忍受度对此还不太高。
为了推动氢能源产业的发展,首先需要上游的光伏、风能以及核聚变等领域进一步发展,降低发电成本。其次,产业需要有更多的耐心,能够稳步完成从前期到后期的商业化验证过程。只有这样,氢能源产业才能持续健康发展。
杨洋:新能源产业发展需要产业链协同合作齐头并进,请问各位对产业未来有何期待?
许辉:我认为未来能源发展有两大方向:一是受政治格局影响,可能重回冷战,各国追求能源自给自足与绝对安全,核聚变、储能、风光电等都将强调发电侧的安全;二是面对环境冲击,人类需团结,应对碳中和、碳达峰,有效减少温室气体。这对我们上游材料企业而言,需把握共性点以应对。
尽管未来世界可能短期显得不美好,但我们不能畏惧困难,而要在其中寻找机遇,做得更好。作为能源配套企业,我们在未来几十年将是双重背景下的核心点转变,从消费为中心将转化为能源或环境为中心。无论何种背景,我们都需要坚定信念,积极探索新能源技术,为能源转型和双碳目标贡献力量。
张伟:我从事材料学研究,深知材料、信息和能源共同构成了现代文明的基石。在今天的讨论中,大家普遍认同未来是能源转型的时代,新能源无疑是发展的必然趋势,这一进程不会因政治格局或社会其他因素而改变。有人甚至预测,未来10到20年可能会出现零电价甚至负电价的情况,这将对我们的生活方式产生深远影响。从长远来看,化石能源终将消耗殆尽,新能源将成为人类文明的终极方向,无论是核聚变、风能、光能还是水能。
作为新能源时代的经历者和从业者,我对未来的认知坚定而明确。我将不遗余力地推动能源转型,坚决执行国家的双碳政策。我坚信,通过我们的共同努力,我们能够在30、60年的时间节点上实现碳达峰和碳中和的目标。
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