论文标题：Large-Scale Energy Storage for Carbon Neutrality

期刊：Engineering

DOI：https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.010

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刘科, 丁玉龙

October 2023

实施“双碳”战略是破解资源环境约束、实现高质量可持续发展的必由之路。实施“双碳”战略，将引发广泛而深刻的系统变革，尤其是能源结构的转型升级。未来的能源供应将以可再生能源为主，能源系统和相关基础设施的转型升级过程中面临的问题尤为突出。太阳能和风能的间歇性和不稳定性是面临的最大挑战之一，处置不当将会造成大量的“弃光弃风弃电”，同时可再生能源电力装置装机量增加也将使这一现象更为严重，阻碍可再生能源的大规模发展。为此，亟需解决这些挑战，以确保“双碳” 战略的成功实施和可再生能源在未来的主导地位。

大力发展可再生能源过程中，将面临几个关键问题：首先，能否有效采用能量存储的方式解决可再生能源（尤其是风能和太阳能）的间歇性难题？以可再生能源的发展规模来看，为提升其发电有效利用率，需要寻求一种大规模储能技术。其次，我们如何解决与可再生能源系统相关的储能技术的经济问题？具体而言，如何确保投入数以万亿计的投资建立的一个集成储能技术的可再生能源电力系统能够被广泛利用？再者，大规模可再生能源的存储并网过程中会面临哪些技术难题？最后，新型能源体系方案能否提高电力系统和区域能源系统的效率？要成功过渡到以可再生能源为主的时代，这些都是亟待解决的问题。

本期碳中和背景下的大规模储能专题基于上述难题，深入讨论大规模可再生能源储存技术。本专题包含12篇观点述评类文章。首先从氢能发展撰述了净零氢能的机遇与挑战（DOI: 10.1016/j.eng.2023.08.002），接着对碳中和目标下深地储能及其挑战进行了展望（DOI: 10.1016/j.eng.2023.02.010），同时阐述耦合可再生电力多元转换（Power-to-X）的地下大规模储能的挑战、趋势和中国潜力（DOI: 10.1016/j.eng.2023.04.014）。

再将重点转向化工行业，针对行业升级迈向碳中和的绿电化学工业（DOI: 10.1016/j.eng.2023.04.018）进行阐述，结合双碳发展评述了绿色甲醇是实现碳中和的一条重要途径（DOI: 10.1016/j.eng.2023.08.005）。

接着展望了碳中和背景下生物质能源和绿色氢能在大规模储能中的作用（DOI: 10.1016/j.eng.2023.08.007），评述了木质纤维素类生物质热解实现碳中和工业应用的关键问题（DOI: 10.1016/j.eng.2023.02.015），同时对油料作物作为生物柴油潜在资源（DOI: 10.1016/j.eng.2023.07.011）进行了展望。

进一步转向能源转型的技术方面进行评述，探讨了面向低碳未来的化学链清洁能源技术（DOI: 10.1016/j.eng.2023.08.008）和电动汽车电池再生储存城市太阳能技术（DOI: 10.1016/j.eng.2023.09.002），对现代煤化工龙头——大规模气流床气化技术与储能技术耦合应用方面进行了展望（DOI: 10.1016/j.eng.2023.08.009），最后针对石化行业展望了碳中和背景下中国石化行业转型升级技术路径（DOI: 10.1016/j.eng.2023.05.021）。

展望未来，能源存储和碳中和领域将获得进一步发展。大规模存储与可再生能源系统的耦合将成为实现可持续新型能源体系格局的关键因素。随着技术的突破，其成本将下降，这使其更具经济可行性。此外，政策支持和监管架构将在促进能源转型方面发挥重要作用。虽然发展中会面临系列挑战，但通过不断的研究、开发和创新，我们必将迈向碳中和的未来。

文章信息：

Ke Liu, Yulong Ding. Large-Scale Energy Storage for Carbon Neutrality. Engineering, 2023, 29(10): 1–1 https://doi.org/10.1016/j.eng.2023.09.010

专题链接：

https://www.engineering.org.cn/engi/EN/volumn/volumn_4673.shtml

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