鋰電池制作實驗室
儲能是推動能源更替的關鍵技術，緊緊牽動著新能源的發(fā)展。在我國，儲能技術雖然進步迅速，應用情況卻并不理想。去年第三季度，我國電化學儲能項目新增裝機規(guī)模僅為78.2兆瓦，同比下滑59.6%。不過，陷入低谷的儲能如今又迎來新一輪發(fā)展機遇。
日前，教育部、國家發(fā)展改革委、國家能源局聯合印發(fā)《儲能技術專業(yè)學科發(fā)展行動計劃(2020—2024年)》(簡稱《儲能計劃》)的通知，在加快培養(yǎng)能源領域“高精尖缺”人才、加快能源產業(yè)結構協(xié)調發(fā)展與技術提升、增強產業(yè)關鍵核心技術攻關和自主創(chuàng)新能力，以及以產教融合推動儲能產業(yè)高質量發(fā)展等方面作出重要部署，并提出明確要求。
接下來，儲能學科建設將迎來怎樣的調整優(yōu)化?高校、科研院所就儲能人才培養(yǎng)該如何布局?儲能產學研結合又將走向何方?多位專家向《中國科學報》提出了自己的想法和建議。
自主創(chuàng)新能力亟待加強
“雖然我國儲能技術進步迅速，但原始性、顛覆性的儲能技術研究還有待加強。”清華大學化工系長聘教授張強對記者坦言。
張強指出，我國擁有巨大的儲能市場、完備的制造鏈條、優(yōu)秀的研發(fā)機構和制造企業(yè)，在儲能核心的原材料、單體電芯制造領域都取得一定的突破。例如，我國鋰離子電池等儲能產品就具有很好的市場占有率。
但他同時強調，我國還需要進一步在先進儲能的原始能源化學與能源物理創(chuàng)新、先進儲能材料制造技術、智能制造技術、系統(tǒng)管理與控制技術、精準測試與失效分析等方面加強攻關，并進行長期的積累。
南京工業(yè)大學先進材料研究院教授朱紀欣也對記者表示，我國雖然在儲能關鍵核心技術，如大型儲能、電動汽車、3C電子產品等儲能用鋰離子電池、液流電池、全固態(tài)電池方面取得突破，并處于國際先進水平，但系統(tǒng)集成、熱管理技術、安全與回收、壽命與效率等儲能技術仍需進一步提升。
“近年來通過緊密的‘產學研’交流合作，我國已經在固態(tài)電解質、聚合物鋰電池、液流電池及壓縮空氣儲能等關鍵材料、器件及核心集成技術等方面取得了可喜進展，但我們對此依然要有全方位的認知和危機意識。” 中國科學院青島生物能源與過程研究所青島儲能產業(yè)技術研究院研究員崔光磊說。
他進一步指出，面向國家重大戰(zhàn)略與核心產業(yè)(如國防、深海、深空、深地等)的高能量密度、高安全、超長壽命等特種電化學儲能器件，仍然需要進一步創(chuàng)新與完善;相關原創(chuàng)性機理探索及平臺化研創(chuàng)技術開發(fā)還很薄弱，需要從源頭上去思考解決。
崔光磊建議，針對關鍵材料體系開發(fā)與規(guī)模化制備、高端專業(yè)化集成裝備等相關產業(yè)瓶頸問題，我國應創(chuàng)立國家級儲能技術協(xié)同創(chuàng)新中心和平臺，集中優(yōu)勢力量，重點攻破目前技術水平經過驗證已經成熟且與國家發(fā)展戰(zhàn)略匹配、能夠在國際起到引領作用的關鍵電池技術，并推動技術成果轉移轉化，為技術發(fā)展和產業(yè)推廣提供良好的內外部環(huán)境。
加強儲能技術專業(yè)條件建設
作為典型的交叉學科，現有的儲能學科分散在物理、化學、材料、能源、化工、信息、運載等諸多領域。而我國儲能人才培養(yǎng)的不完善，也使得該技術的應用遭到掣肘。
“儲能學科需結合多交叉學科，設立系統(tǒng)、全面、特色的能源學科建設方案與人才培養(yǎng)方案。”朱紀欣建議，我國應加強能源學科建設方案和人才培養(yǎng)方案的確立、專業(yè)教師隊伍的建立、優(yōu)質本碩博學生的招收、產學研創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)平臺的建設，同時校企聯合建設儲能技術應用研究平臺、學生實習基地等。
張強則提出，針對儲能這樣的社會共性需求，高校將以儲能技術專業(yè)學科建設為抓手，建立完善的儲能學科對應的研究機構和教學機構，制定儲能專業(yè)的教材和培養(yǎng)方案，重點培養(yǎng)具有原始創(chuàng)新能力的頂尖儲能人才和滿足我國儲能工業(yè)迫切需要的專業(yè)人才。
“我國要建立儲能技術產教融合創(chuàng)新平臺，形成一批重點技術規(guī)范和標準，發(fā)揮我國在儲能創(chuàng)新方面的國際引領作用，并帶動輻射其他行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。”張強強調說。
如何加強儲能技術專業(yè)條件建設?張強建議，一方面要充分推動已有儲能技術的專業(yè)資源，并結合各自特點，形成培養(yǎng)儲能人才的高水平平臺;另一方面要編制能源存儲物理、能源存儲化學、能源存儲工程等相關的教材，利用大學已有的公共基礎課程平臺并結合儲能專業(yè)核心課程，形成有效培養(yǎng)高水平儲能人才的本科生和研究生培養(yǎng)方案，并在實施過程中不斷完善。
“這樣既可推動我國從0到1、勇闖無人區(qū)的儲能前沿研究，也可以為我國儲能產業(yè)提供高素質、高水平的產業(yè)人才。”張強說。
崔光磊則認為，當今先進儲能技術主要圍繞不同能量間的相互轉換，將非連續(xù)獲得的能量轉換成便利或經濟可存儲的能量形態(tài)，不同的能量形態(tài)涉及多學科中的知識、技術和要素。因此，若要實現高層次人才的培養(yǎng)，亟須在立足產業(yè)發(fā)展重大需求的前提下形成支撐儲能技術學科的合理化資源配置。
“對于儲能技術學科建設，切忌學科方向多而不精、縱向深度不夠，專業(yè)課程開展過于分散，應在特色專業(yè)方向的引領下，著重進行某一類儲能技術的學科布局。”崔光磊建議，我國應基于需求導向，堅持理論基礎和工程技術的雙重培養(yǎng)策略，構建儲能技術產教融合和校企結合的創(chuàng)新平臺。
產教融合力度加強
要想實現《儲能計劃》中的目標任務，朱紀欣建議，高校需要結合國家、地方、企業(yè)，共建人才培養(yǎng)、科學研究與產業(yè)應用平臺。國家也需要在能源學科相關平臺建設、創(chuàng)新創(chuàng)業(yè)等方面提供多方位支持，同時在能源相關產業(yè)發(fā)展如清潔能源并網等方面給予支持。
張強建議說，“國家在現有支持體系下，應進一步重視能源物理與能源化學基礎、能源存儲工程技術、能源互聯網、智能能源存儲技術的發(fā)展，支持國家或者省部級的產教融合創(chuàng)新平臺建設，形成一支高水平的儲能技術學科教師人才隊伍，固化儲能知識和人才培養(yǎng)的傳承，推動能源消費、能源供給、能源技術和能源體制革命。”
針對儲能技術學科交叉性強的固有特點，崔光磊建議，高校可以與科研院所攜手建立合作體系，把高校優(yōu)秀的師資力量與科研院所常年致力于儲能技術開發(fā)的科研隊伍有機整合，堅持共建、共享、共融、共贏的原則，建立深度融合的科教平臺及實踐基地。
另外，儲能技術領域的原創(chuàng)性突破極大依賴于基礎理論的原始創(chuàng)新與應用實踐相結合，這必然要求有更強的產教融合力度和深度。因此，崔光磊表示，儲能科學教育和科研創(chuàng)新融合平臺的建設還需要國家給予相應的政策傾斜，鼓勵學術、工程和產業(yè)領域的通力合作，培養(yǎng)一批掌握儲能技術的人才，引領能源革命和能源互聯網發(fā)展。
“雖然鋰離子電池儲能技術仍然處在發(fā)展和應用的黃金階段，但提前進行新型儲能體系布局和儲能學科人才高水平培養(yǎng)，搶奪前瞻研究及產業(yè)化革新的制高點，是我國在未來幾十年能源爭奪戰(zhàn)中保持領先的關鍵。”崔光磊說。
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