未來十年我們看什么？——談?wù)剝?chǔ)能產(chǎn)業(yè)

前言:現(xiàn)在市場(chǎng)上流行什么？流行談風(fēng)口！什么是風(fēng)口？很多的企業(yè)家越來越感到困惑，他們都在談著同一個(gè)詞：轉(zhuǎn)型！因?yàn)樗麄兯龅漠a(chǎn)業(yè)幾乎全面面臨著產(chǎn)能過剩和越來越殘酷的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)！

面對(duì)這些企業(yè)，只有三個(gè)選擇（最后一個(gè)是關(guān)門大吉）。第一，將自己所做的產(chǎn)業(yè)變大。如果你生產(chǎn)的產(chǎn)品在市場(chǎng)上的占有率超過30%甚至更高的時(shí)候，如果這個(gè)產(chǎn)業(yè)只剩下幾家在玩的時(shí)候，你就有機(jī)會(huì)獲取超額利潤(rùn)！并且還活得有滋有味，例如萬華化學(xué)的MDI（市場(chǎng)占有率超過50%）,又例如越來越少企業(yè)玩的己二酸！可有實(shí)力和能力在中國(guó)這樣玩的企業(yè)畢竟是少數(shù)，更多的企業(yè)在這些巨無霸的擠壓下，活得越來越艱難。

由于傳統(tǒng)商品“階級(jí)的日益固化”，從生產(chǎn)制造成本、產(chǎn)品的穩(wěn)定性各方面去挑戰(zhàn)你所處行業(yè)的老大？這幾乎是一件不可能完成的任務(wù)。挑戰(zhàn)他們的唯一方式，就是抓住新的風(fēng)口，用革命性的創(chuàng)新和新產(chǎn)品將這些“大象一樣的巨無霸“打翻在地。昔日大到令人恐懼的諾基亞、摩托羅拉和柯達(dá)等就是這樣被悲慘地到打得滿地找牙，短短幾年時(shí)間，從世界一流的企業(yè)變成不入流的小字輩。

什么是當(dāng)今，乃至未來十年的風(fēng)口？個(gè)人覺得區(qū)塊鏈、新零售、AI人工智能、新能源以及物聯(lián)網(wǎng)應(yīng)該是。而新能源的發(fā)展正成為全球的共識(shí)。

21世紀(jì)我們所面臨的最大難題及困境可能就是能源。

世界經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人類社會(huì)的進(jìn)步很大程度上是由兩次大的能源轉(zhuǎn)型推動(dòng)的：以蒸汽機(jī)的發(fā)明和煤炭的大規(guī)模利用為主要標(biāo)志的能源革命（有人稱之為第一次能源革命，是在18世紀(jì)末到19世紀(jì)），人類從薪柴時(shí)代邁入了煤炭時(shí)代。

以發(fā)電機(jī)、內(nèi)燃機(jī)等的發(fā)明與使用為標(biāo)志的第二次能源革命發(fā)生在19世紀(jì)70年代到20世紀(jì)初，電力作為清潔、便利的二次能源從根本上改變了人類能源使用的方式。

進(jìn)入21世紀(jì)，以風(fēng)電、氫能和太陽能為標(biāo)志的新能源發(fā)展受到了空前重視。

前兩次能源革命，替代能源的價(jià)格都是上升的。而在新一輪的能源轉(zhuǎn)型中，由于以風(fēng)、光為主的新能源的生產(chǎn)邊際成本趨近于零，隨著技術(shù)進(jìn)步和規(guī)?；瘞淼脑O(shè)備單位造價(jià)持續(xù)下降。我們相信新能源的使用價(jià)格將全面低于傳統(tǒng)化石能源價(jià)格的那一天就在不遠(yuǎn)的將來。

實(shí)際上，風(fēng)電設(shè)備和光伏組件的價(jià)格在過去的五年里呈現(xiàn)大級(jí)別下降趨勢(shì)。有人預(yù)計(jì)到2030年，光伏發(fā)電成本可能低于0.2元人民幣/千瓦時(shí)，風(fēng)電成本低于0.22元/千瓦時(shí)也不無可能。 

然而，風(fēng)力和太陽呈現(xiàn)出顯著的隨機(jī)性、間歇性和波動(dòng)性的特點(diǎn)（風(fēng)力變化和晝夜交替），導(dǎo)致其發(fā)電與用戶相對(duì)固定的用電需要難以匹配。

如果可以在電力富余的時(shí)候?qū)⑵浯鎯?chǔ)，在電力短缺的時(shí)候再釋放出來，以滿足供需之間實(shí)時(shí)平衡的需要該有多好（削峰填谷）。

做企業(yè)的人都知道，我們企業(yè)用的電白天和晚上的價(jià)格是不同的，相差不只一倍。如果我們能將晚上的電儲(chǔ)存起來，用于白天生產(chǎn)的話，企業(yè)的運(yùn)營(yíng)成本將大幅下降！尤其對(duì)那些塑料加工企業(yè)、橡膠廠而言，電費(fèi)占他們的生產(chǎn)成本不是一般地高。

我們還知道，太陽能，是大家公認(rèn)的取之不盡用之不竭，并且不需花錢購(gòu)買的能源，而制約太陽能，也就是我們所說的光伏發(fā)展最大的障礙就是搜集效率和儲(chǔ)存能力，我們可以在人煙稀少的地方建大批大批太陽能搜集裝置，例如新疆、又例如內(nèi)蒙等大片地區(qū)，可儲(chǔ)存是一個(gè)大問題；同樣的問題也困擾著風(fēng)能。

我們還發(fā)現(xiàn)對(duì)環(huán)境影響最小、最清潔的能源是氫能，因?yàn)闅錃庠诋a(chǎn)生能量之后排出的就是水，對(duì)環(huán)境幾乎沒有任何影響。阻礙氫能大規(guī)模推廣應(yīng)用的正是儲(chǔ)存材料；還有當(dāng)今風(fēng)頭火勢(shì)的電動(dòng)汽車所用的動(dòng)力電池也天天期盼著儲(chǔ)存密度的大級(jí)別提升。

沒有儲(chǔ)能技術(shù)，新能源就難以滿足用戶的負(fù)荷需求，資源也得不到充分利用。

可以說，儲(chǔ)能技術(shù)的突破與普及，將使能源跨越時(shí)空進(jìn)行分配調(diào)節(jié)，對(duì)能源的生產(chǎn)和消費(fèi)都有革命性意義。 有人宣稱“不發(fā)展儲(chǔ)能 新能源的前景也無從談起”！

今天我們就來談?wù)動(dòng)绊懮踔磷笥倚履茉窗l(fā)展的關(guān)鍵材料——儲(chǔ)能。

儲(chǔ)能包括儲(chǔ)電、儲(chǔ)熱和儲(chǔ)氫。而電力存儲(chǔ)技術(shù)又可分為物理、化學(xué)和電磁儲(chǔ)能三大技術(shù)類別。

我們今天不談作為間接儲(chǔ)能方式的抽水蓄能（目前占全部裝機(jī)容量的97%以上）和壓縮空氣儲(chǔ)能，盡管物理儲(chǔ)能規(guī)模比較大、壽命長(zhǎng)，但便攜性差。

化學(xué)儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、超級(jí)電容器、儲(chǔ)熱技術(shù)和氫儲(chǔ)能正在成為風(fēng)口！未來十年，真有可能實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能技術(shù)的跨越式發(fā)展，規(guī)模從目前大部分百千瓦到兆瓦量級(jí)，實(shí)現(xiàn)向10兆瓦到100兆瓦的跨越；壽命將以倍數(shù)提高，成本正從降50%向80%以下跨越，甚至低于目前90%也不無可能。我們相信技術(shù)進(jìn)步的魔力，過去的幾十年被一次次有力地證明了！

先談?wù)剼鋬?chǔ)能，包括制氫、儲(chǔ)氫和用氫三個(gè)方面，制氫堿性電解槽是發(fā)展時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最成熟的電解槽，但很多化工廠生產(chǎn)產(chǎn)品的工藝本身脫出大量氫氣，例如PDH,將這些富余氫氣綜合利用好很有價(jià)值。高壓儲(chǔ)氫是比較成熟的技術(shù)，用氫目前質(zhì)子交換膜燃料電池占到全球88%，占主流,可惜主流技術(shù)都不為我們所掌握,手握技術(shù)的歐、美、加企業(yè)正在中國(guó)大肄跑馬圈地，撈錢。

氫能的商業(yè)化主要集中在氫燃料電池汽車上。在燃料電池中，氫燃料電池是目前進(jìn)展最快的技術(shù)，氫燃料電池的特點(diǎn)之一是通過化學(xué)能直接轉(zhuǎn)換為電能，中間不需要進(jìn)行燃燒，反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物是水，可以再拿來繼續(xù)制氫，保證了循環(huán)使用，除了有一些氮氧化物的排放以外不會(huì)產(chǎn)生氣體如一氧化碳、二氧化碳等有害物質(zhì)，保證了對(duì)環(huán)境的友好；另一誘人優(yōu)點(diǎn)是能量密度非常高，理論上可達(dá)20000Wh/kg；第三個(gè)優(yōu)點(diǎn)是應(yīng)用于汽車上時(shí)加氫速度快(和燃油車類似，不到3分鐘即可加滿)。

總體上看，用氫燃料電池的發(fā)電機(jī)組結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單、維修方便、啟動(dòng)迅速、即開即停，以應(yīng)用于削峰填谷場(chǎng)景中為例，在電網(wǎng)低負(fù)荷的谷電時(shí)可以利用多余的電進(jìn)行電解水，生產(chǎn)氫和氧，在高峰時(shí)反應(yīng)進(jìn)行發(fā)電。但是目前氫燃料電池也存在著發(fā)電效率不高，由于反應(yīng)催化劑是鉑，其成本昂貴的問題。

從長(zhǎng)遠(yuǎn)的未來看，如果成本大級(jí)別下降（達(dá)目前的十分之一甚至更低），氫燃料電池是解決能源及環(huán)境問題的最佳解決方案，因此被市場(chǎng)當(dāng)成了真正的風(fēng)口。

除了成本，氫能的有效利用還要面對(duì)安全性問題，高壓儲(chǔ)氫畢竟不是長(zhǎng)久之計(jì)，有人將氫儲(chǔ)存成氫化鎂，也有人……。

 我們來看看鋰電池，目前它是增長(zhǎng)幅度最快的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，鋰電池在技術(shù)和成本上有了顯著的突破，鋰電池成本在一步步下降，性能在提升中。制約發(fā)展的因素：目前成本還相對(duì)較高(至少應(yīng)降70%以上)，實(shí)際應(yīng)用中循環(huán)壽命還無法挑戰(zhàn)傳統(tǒng)汽車，充電時(shí)間不夠短等。此外，限制鋰電池應(yīng)用的另一個(gè)主要因素在于安全性。因此提升能量密度和功率密度、長(zhǎng)壽命、低成本、高安全成為了儲(chǔ)能電池目前主要研究方向之一。

如果講儲(chǔ)能是新能源發(fā)展的風(fēng)口，相變存儲(chǔ)材料的開發(fā)必將成為皇冠上的明珠！

相變儲(chǔ)熱正是利用相變材料在物態(tài)變化時(shí)，吸收或放出大量潛熱而進(jìn)行儲(chǔ)能。根據(jù)相變形式不同可以分為固-固相變、固-液相變和氣液相變，而依據(jù)相變材料不同可以分為有機(jī)相變材料和無機(jī)相變材料，每種類型下還可細(xì)分不同類型。理想的相變材料應(yīng)該具有以下性質(zhì)：高焓值、導(dǎo)熱系數(shù)高、有合適的相變點(diǎn)、高比熱容、體積膨脹率小、無相分離和過冷現(xiàn)象、循環(huán)穩(wěn)定性高、腐蝕性小、不然、無毒、低成本，目前暫時(shí)還沒有相變材料可以同時(shí)滿足上述所有條件。

科學(xué)家和工程師們對(duì)相變材料的潛在應(yīng)用很有興趣，比如當(dāng)它們從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)的時(shí)候，可以吸收或釋放大量的熱能（反之亦然）。那么當(dāng)前是否有將相變材料用于儲(chǔ)能領(lǐng)域的最新研究和相關(guān)進(jìn)展呢？

有美國(guó)科學(xué)家正在開發(fā)一種新型化學(xué)復(fù)合材料，它能夠吸收來自太陽或其它來源的熱能、將之存儲(chǔ)一段時(shí)間，然后在暴露于光的情況下、以受控的方式將能量釋放。

這種相變材料由脂肪酸和有機(jī)化合物混制而成，有望在未來某天為發(fā)展中國(guó)家的人們儲(chǔ)存和提供能源。

這項(xiàng)技術(shù)可以運(yùn)用到類似太陽灶的設(shè)備上，在白天吸收太陽能，并在夜間釋放?；蛘哂糜谡{(diào)節(jié)建筑的熱量、打造“熱電池”、甚至在開車上班的路途中讓咖啡保持熱度。

使用相變材料作為熱源的原理很簡(jiǎn)單，比如冰塊從固態(tài)變?yōu)橐簯B(tài)水的過程中，就需要吸收一定的熱量。這也是在某個(gè)異常溫暖的日子，雪也不會(huì)突然融化；以及為什么放在冰箱里的冰塊，比不銹鋼方塊更能冷卻飲料的原因之一。

與蠟、脂肪酸、熔融鹽一樣，相變材料的難處在于如何處在一個(gè)合理的溫度下改變其相位、長(zhǎng)時(shí)間保持液態(tài)、以及根據(jù)需要來釋放熱量。第二種材料需要厚隔離，第三種則需要可在輕微加熱、或者接觸催化劑時(shí)釋放能量的相變材料。

這群科學(xué)家本質(zhì)上還是引入了小分子來充當(dāng)相變轉(zhuǎn)換時(shí)的光電觸發(fā)物（這里用的是十三脂肪酸、偶氮苯摻雜劑和十三酯組成的混合物）。

這種混合材料可在被加熱時(shí)液化，但當(dāng)暴露于紫外線之下的時(shí)候，即使冷卻下來，它依然可以是液態(tài)。這意味著大部分熱量都在鎖在了這種化合物中（每克約200 焦耳），這對(duì)有機(jī)相變材料來說已經(jīng)很不錯(cuò)了。而用另一束光，又可以觸發(fā)脂肪酸和相變材料的固化并釋放能量。研究人員稱，這種特性，讓它很適合作為一種按需釋放熱量的“化學(xué)熱電池”、能夠?qū)崃績(jī)?chǔ)存 10 個(gè)小時(shí)以上、而且還有極大改進(jìn)的空間。

目前，盡管這種相變材料還處于概念驗(yàn)證階段，但它已經(jīng)能夠應(yīng)對(duì)10 ℃（18 ℉）的溫度變化。其不僅能夠在太陽能炊具中發(fā)揮作用，也能夠用于干燥谷物、或回收工廠或車輛的廢熱，以供后續(xù)使用。

我們看好儲(chǔ)能在新能源、發(fā)電、用電等應(yīng)用端，看好鋰電池、氫能等在儲(chǔ)能上的應(yīng)用。