讀者對(duì)象:可為廣大開設(shè)儲(chǔ)能學(xué)科的高等學(xué)校、科研機(jī)構(gòu)提供學(xué)科規(guī)劃的重要參考和清晰指引,也可以為相關(guān)政府部門確定科技支持重點(diǎn)領(lǐng)域和創(chuàng)新項(xiàng)目及為科技、人才、資金等創(chuàng)新資源向我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行有效集聚提供參考借鑒。
《儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展及路線圖》組織國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能領(lǐng)域權(quán)威人士編寫，包括11章，分別介紹了儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科基礎(chǔ)、壓縮空氣儲(chǔ)能、鋰離子電池技術(shù)及金屬鋰電池、高溫鈉電池儲(chǔ)能、液流電池儲(chǔ)能技術(shù)、新型儲(chǔ)能電池、鉛蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)、電容及超級(jí)電容儲(chǔ)能技術(shù)、飛輪儲(chǔ)能、抽水蓄能、儲(chǔ)熱/冷技術(shù)等的國(guó)內(nèi)外最新進(jìn)展、存在的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題及2025年、2050年發(fā)展路線圖。該書在項(xiàng)目的基礎(chǔ)上細(xì)化和明確了儲(chǔ)能學(xué)科的關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題與技術(shù)挑戰(zhàn)，預(yù)測(cè)未來(lái)的重點(diǎn)發(fā)展方向、關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)先程度，具有起點(diǎn)高、權(quán)威、引領(lǐng)的特色，可為廣大開設(shè)儲(chǔ)能學(xué)科的高等院校、科研機(jī)構(gòu)提供學(xué)科規(guī)劃的重要參考和清晰指引，也可以為相關(guān)政府部門確定科技支持重點(diǎn)領(lǐng)域和創(chuàng)新項(xiàng)目及為科技、人才、資金等創(chuàng)新資源向我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)進(jìn)行有效集聚提供參考借鑒。
陳海生，男，漢族，1977年2月生，山東滕州人，1997年本科畢業(yè)于西安交通大學(xué)，2002年在中科院工程熱物理所獲博士學(xué)位。2002~2004年在北京航空航天大學(xué)從事博士后研究；2004~2005年任中科院工程熱物理所副研究員；2005~2009年在英國(guó)利茲大學(xué)工作，任Senior Visiting Research Fellow/Research Fellow等職；2009年11月入選中科院“百人計(jì)劃”，任中科院工程熱物理所研究員、博士生導(dǎo)師；2012年入選中組部“萬(wàn)人計(jì)劃”青年拔尖人才，2013年入選中組部“萬(wàn)人計(jì)劃”中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，是國(guó)家自然科學(xué)基金杰出青年基金獲得者、英國(guó)能源學(xué)會(huì)會(huì)士（Fellow）、享受國(guó)務(wù)院特殊津貼專家�，F(xiàn)任中科院工程熱物理所副所長(zhǎng)、國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能研發(fā)中心主任。
主要從事新型大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)、限定空間尺度內(nèi)流動(dòng)與傳儲(chǔ)熱特性、葉輪機(jī)械內(nèi)部流動(dòng)機(jī)理等研究工作，取得了一系列具有國(guó)際水平的研究成果。牽頭組建了100余人的國(guó)際水平的物理儲(chǔ)能研發(fā)團(tuán)隊(duì)，建成了我國(guó)物理儲(chǔ)能國(guó)家研發(fā)中心“國(guó)家能源大規(guī)模物理儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)中心”，成為目前國(guó)際領(lǐng)先的10MW級(jí)先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能集成研發(fā)與測(cè)試平臺(tái)。攻克1-10MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能各項(xiàng)關(guān)鍵技術(shù)，主持建成國(guó)際首套1.5MW和10MW先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能示范系統(tǒng)，研發(fā)進(jìn)程及性能指標(biāo)均處于國(guó)際領(lǐng)先水平。
已主持國(guó)家科技部863重點(diǎn)項(xiàng)目、中科院先導(dǎo)專項(xiàng)、國(guó)際合作項(xiàng)目、中科院知識(shí)創(chuàng)新工程重點(diǎn)項(xiàng)目等各類項(xiàng)目30余項(xiàng)。發(fā)表論文300余篇，其中SCI論文160余篇，EI論文240余篇，SCI他引6000余次。獲邀主持編寫專著3部，參加編寫專著9章。已申請(qǐng)專利200余項(xiàng)，授權(quán)專利160余項(xiàng)（國(guó)際授權(quán)4項(xiàng)）。關(guān)于壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)的專利數(shù)和SCI論文數(shù)均全球機(jī)構(gòu)排名第1。其研究成果先后榮獲全球可再生能源領(lǐng)域藍(lán)天獎(jiǎng)、北京市科學(xué)技術(shù)獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、黑龍江省科學(xué)技術(shù)一等獎(jiǎng)、北京市技術(shù)發(fā)明獎(jiǎng)一等獎(jiǎng)、中國(guó)青年科技獎(jiǎng)特別獎(jiǎng)，中國(guó)科學(xué)院青年科學(xué)家獎(jiǎng)、英國(guó)皇家學(xué)會(huì)牛頓高級(jí)學(xué)者獎(jiǎng)等獎(jiǎng)勵(lì)，2014年以來(lái)連續(xù)入選Elsevier“中國(guó)高被引學(xué)者榜單（能源領(lǐng)域）”等。
兼任“Journal of Thermal Science”、“Energy Storage”、“儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)”、“工程熱物理學(xué)報(bào)”和“智能電網(wǎng)”副主編，擔(dān)任世界儲(chǔ)能技術(shù)大會(huì)和全國(guó)儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)大會(huì)主席/副主席，“Energy Science and Technology”等7個(gè)學(xué)術(shù)期刊編委，8個(gè)國(guó)際會(huì)議的組委會(huì)/科學(xué)委員會(huì)委員等。目前擔(dān)任中國(guó)工程熱物理學(xué)會(huì)副理事長(zhǎng)、國(guó)際儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟總干事、中國(guó)能源研究會(huì)儲(chǔ)能專業(yè)委員會(huì)主任、中國(guó)化工學(xué)會(huì)儲(chǔ)能工程專業(yè)委員會(huì)副主任、中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)儲(chǔ)能專委會(huì)副主任、中國(guó)物理與化學(xué)能源協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)副主任、中關(guān)村儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長(zhǎng)等。
吳玉庭，男，1970年9月生，北京工業(yè)大學(xué)環(huán)境與生命學(xué)部研究員，博士生導(dǎo)師。現(xiàn)任北京工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)委員會(huì)委員，傳熱與能源利用北京市重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室主任，傳熱強(qiáng)化與過(guò)程節(jié)能教育部重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室副主任。先后入選北京市長(zhǎng)城學(xué)者、北京工業(yè)大學(xué)京華人才、服務(wù)北京創(chuàng)新人才等，學(xué)術(shù)兼職包括中國(guó)無(wú)機(jī)鹽協(xié)會(huì)熔鹽儲(chǔ)能專業(yè)委員會(huì)副主任、中國(guó)電力技術(shù)市場(chǎng)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能技術(shù)設(shè)備專委會(huì)副主任、中國(guó)可再生能源學(xué)會(huì)太陽(yáng)能熱發(fā)電專業(yè)委員會(huì)委員、中國(guó)化工學(xué)會(huì)儲(chǔ)能專業(yè)委員會(huì)委員、北京市北京理化分析測(cè)試技術(shù)學(xué)會(huì)熱分析專業(yè)委員會(huì)理事等，擔(dān)任《Journal of Thermal Science》、《儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)》雜志編委。主要研究方向包括：（1）傳熱蓄熱；（2）壓縮機(jī)/膨脹機(jī)，熱泵制冷、有機(jī)朗肯循環(huán)發(fā)電；（3）太陽(yáng)能及地?zé)崮艿瓤稍偕茉礋崂眉鞍l(fā)電技術(shù)。先后做為項(xiàng)目負(fù)責(zé)人承擔(dān)了包括973， 863項(xiàng)目，國(guó)防預(yù)研重點(diǎn)項(xiàng)目，國(guó)基金重大國(guó)際合作項(xiàng)目、市科委重大項(xiàng)目課題和市自然科學(xué)基金重點(diǎn)項(xiàng)目等在內(nèi)的10項(xiàng)國(guó)家和北京市重點(diǎn)項(xiàng)目的研究，項(xiàng)目總經(jīng)費(fèi)超過(guò)3000萬(wàn)元。獲北京市科技進(jìn)步三等獎(jiǎng)1項(xiàng)（排名第二）和全國(guó)發(fā)明博覽會(huì)銀獎(jiǎng)。申請(qǐng)人先后發(fā)表論文300余篇，其中SCI收錄89篇，EI收錄183篇，ISTP收錄15篇，累計(jì)SCI他引1152次，h因子22；獲得授權(quán)發(fā)明專利38項(xiàng)，美國(guó)專利1項(xiàng)。先后在國(guó)際學(xué)術(shù)會(huì)議上做主旨報(bào)告6次，分會(huì)口頭報(bào)告10次。做為主要起草人參與了《空調(diào)通風(fēng)系統(tǒng)清洗規(guī)范》GB19210-2003、《一般用噴油單螺桿空氣壓縮機(jī)》GB/T 26967-2011、《工業(yè)余熱梯級(jí)綜合利用導(dǎo)則》、《蓄熱型電加熱裝置》等國(guó)家標(biāo)準(zhǔn)的起草。參與國(guó)家能源局《太陽(yáng)能熱發(fā)電材料發(fā)展指南》、《太陽(yáng)能熱發(fā)電示范工程技術(shù)條件及實(shí)施方案》、《能源科技創(chuàng)新規(guī)劃（2016-2025年）-先進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)與裝置》等文件的編制，負(fù)責(zé)中國(guó)科協(xié)《儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科方向預(yù)測(cè)及路線圖---儲(chǔ)熱》的編寫。協(xié)助馬重芳教授組織編寫了《工程熱物理學(xué)科發(fā)展報(bào)告2007-2008》，《工程熱物理學(xué)科發(fā)展報(bào)告2009-2010》中《傳熱傳質(zhì)學(xué)科發(fā)展》專題報(bào)告。
第1章 儲(chǔ)能學(xué)科基礎(chǔ)1
1.1 儲(chǔ)能促進(jìn)能源可持續(xù)發(fā)展 1
1.1.1 儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的重要性 1
1.1.2 儲(chǔ)能是能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)支撐 4
1.1.3 儲(chǔ)能在不同場(chǎng)合的應(yīng)用 6
1.2 儲(chǔ)能技術(shù)分類 8
1.2.1 物理儲(chǔ)能 8
1.2.2 電化學(xué)儲(chǔ)能 8
1.2.3 儲(chǔ)熱和儲(chǔ)氫 8
1.2.4 電場(chǎng)儲(chǔ)能 9
1.3 儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 10
1.3.1 國(guó)際儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)與各國(guó)產(chǎn)業(yè)政策 11
1.3.2 我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)政策 14
1.3.3 儲(chǔ)能技術(shù)評(píng)價(jià)準(zhǔn)則 18
1.4 儲(chǔ)能技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)科學(xué)問(wèn)題 20
1.4.1 儲(chǔ)能過(guò)程基礎(chǔ)原理 21
1.4.2 儲(chǔ)能過(guò)程的共性技術(shù) 22
1.5 儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)的綠色發(fā)展 23
1.6 儲(chǔ)能名詞與術(shù)語(yǔ) 25
1.6.1 電化學(xué)儲(chǔ)能 26
1.6.2 物理儲(chǔ)能 34
1.6.3 儲(chǔ)熱（冷）技術(shù) 37
1.7 儲(chǔ)能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生培養(yǎng)計(jì)劃建議 38
1.7.1 培養(yǎng)目標(biāo) 39
1.7.2 培養(yǎng)要求 39
1.7.3 知識(shí)體系 40
1.7.4 學(xué)制、學(xué)位授予與畢業(yè)條件 43
參考文獻(xiàn) 43
第2章 鋰離子電池技術(shù)及金屬鋰電池45
2.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 45
2.1.1 簡(jiǎn)述 45
2.1.2 鋰離子電池的關(guān)鍵材料 47
2.1.3 鋰離子電池的電芯、模組及電池包 52
2.1.4 鋰離子電池的裝備技術(shù) 55
2.1.5 鋰離子電池的回收利用 56
2.2 鋰離子電池關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題及下一代研發(fā)方向 68
2.2.1 鋰離子電池的下一代關(guān)鍵材料 68
2.2.2 新一代鋰離子電池技術(shù) 77
2.2.3 下一代金屬鋰基新電池體系 81
2.3 鋰電池未來(lái)發(fā)展方向與路線圖 84
2.3.1 儲(chǔ)能用鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀與未來(lái)前景 84
2.3.2 鋰電池未來(lái)發(fā)展方向 85
參考文獻(xiàn) 88
第3章 壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)91
3.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 91
3.1.1 發(fā)展現(xiàn)狀 91
3.1.2 關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題 94
3.1.3 應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)狀與問(wèn)題 97
3.2 未來(lái)發(fā)展方向預(yù)測(cè)與展望 100
3.2.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向預(yù)測(cè) 100
3.2.2 學(xué)科未來(lái)發(fā)展方向預(yù)測(cè)與展望 102
3.3 國(guó)內(nèi)發(fā)展的分析與規(guī)劃路線圖 103
參考文獻(xiàn) 104
第4章 液流電池儲(chǔ)能技術(shù)108
4.1 國(guó)外發(fā)展現(xiàn)狀 108
4.1.1 全釩液流電池 109
4.1.2 鋅基液流電池技術(shù) 109
4.1.3 有機(jī)體系的液流電池技術(shù) 110
4.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 110
4.2.1 全釩液流電池 110
4.2.2 鋅基液流電池技術(shù) 111
4.3 全釩液流電池的發(fā)展現(xiàn)狀 112
4.4 全釩液流電池的關(guān)鍵材料 114
4.4.1 電極材料 114
4.4.2 雙極板材料 115
4.4.3 電解質(zhì)溶液 117
4.4.4 離子傳導(dǎo)（交換）膜材料 117
4.5 未來(lái)發(fā)展方向的預(yù)測(cè)與展望 120
4.6 發(fā)展路線圖 123
參考文獻(xiàn) 124
第5章 高溫鈉電池126
5.1 概述 126
5.1.1 鈉硫電池與鈉鎳電池 126
5.1.2 高溫鈉電池材料 130
5.2 高溫鈉電池發(fā)展現(xiàn)狀 136
5.2.1 鈉硫電池 136
5.2.2 ZEBRA電池 140
5.3 我國(guó)高溫鈉電池發(fā)展戰(zhàn)略 146
5.3.1 高溫鈉電池關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題與技術(shù)挑戰(zhàn) 146
5.3.2 高溫鈉電池發(fā)展方向與路線圖 146
參考文獻(xiàn) 147
第6章 新概念儲(chǔ)能電池149
6.1 概述 149
6.1.1 基于水溶液電解質(zhì)的離子嵌入型二次電池 150
6.1.2 全固態(tài)電池 150
6.1.3 液態(tài)金屬電池 151
6.1.4 多電子二次電池 152
6.2 發(fā)展現(xiàn)狀 153
6.2.1 國(guó)際發(fā)展現(xiàn)狀 153
6.2.2 國(guó)內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 160
6.3 我國(guó)新概念電化學(xué)儲(chǔ)能體系的關(guān)鍵材料發(fā)展戰(zhàn)略 165
6.3.1 新概念儲(chǔ)能電池的發(fā)展目標(biāo) 165
6.3.2 關(guān)鍵科學(xué)問(wèn)題和技術(shù)挑戰(zhàn) 167
6.4 新概念儲(chǔ)能電池體系的發(fā)展方向 169
6.4.1 水系離子嵌入電池的發(fā)展方向 169
6.4.2 全固態(tài)電池的發(fā)展方向 170
6.4.3 液態(tài)金屬電池的發(fā)展方向 171
6.4.4 多電子二次電池的發(fā)展方向 171
6.5 發(fā)展建議路線圖 172
參考文獻(xiàn) 173
第7章 鉛蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)175
7.1 發(fā)展現(xiàn)狀 175
7.1.1 概述 175
7.1.2 技術(shù)演變 177
7.2 技術(shù)方向 180
7.2.1 鉛炭電池特性 180
7.2.2 鉛炭電池技術(shù)發(fā)展路線 182
7.2.3 高功率鉛酸蓄電池 184
7.2.4 鉛酸蓄電池的鉛回收技術(shù) 186
參考文獻(xiàn) 189
第8章 電容及超級(jí)電容191
8.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 192
8.1.1 關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題 192
8.1.2 應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)狀與問(wèn)題 198
8.2 產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新方向與展望 200
8.3 生命周期評(píng)價(jià) 202
8.3.1 影響超級(jí)電容器壽命的因素 202
8.3.2 超級(jí)電容器生命周期評(píng)價(jià)方法 204
8.3.3 現(xiàn)有生命周期評(píng)價(jià)方法存在的問(wèn)題及展望 205
8.4 學(xué)科未來(lái)發(fā)展方向的預(yù)測(cè)與展望 206
8.5 國(guó)內(nèi)發(fā)展的分析與規(guī)劃路線圖 207
參考文獻(xiàn) 208
第9章 飛輪儲(chǔ)能210
9.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 210
9.1.1 概況 210
9.1.2 我國(guó)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀 212
9.1.3 國(guó)內(nèi)外技術(shù)水平對(duì)比分析 213
9.1.4 應(yīng)用領(lǐng)域現(xiàn)狀 214
9.2 關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題 217
9.2.1 飛輪、軸承與電機(jī)關(guān)鍵問(wèn)題 217
9.2.2 充放電控制及系統(tǒng)技術(shù) 220
9.3 學(xué)科未來(lái)發(fā)展方向的預(yù)測(cè)與展望 221
9.4 飛輪儲(chǔ)能技術(shù)國(guó)內(nèi)發(fā)展的分析與規(guī)劃路線圖 222
參考文獻(xiàn) 223
第10章 抽水蓄能技術(shù)224
10.1 概述 224
10.1.1 電站結(jié)構(gòu) 224
10.1.2 效益及其作用 226
10.2 國(guó)內(nèi)外研究現(xiàn)狀 226
10.3 關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問(wèn)題 228
10.3.1 上、下水庫(kù)關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 229
10.3.2 引水管道關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 230
10.3.3 地下廠房關(guān)鍵技術(shù)問(wèn)題 231
10.3.4 蓄能機(jī)組設(shè)計(jì)及自主制造能力 231
10.4 學(xué)科未來(lái)發(fā)展方向的分析與規(guī)劃路線圖 232
10.4.1 抽水蓄能未來(lái)發(fā)展方向 232
10.4.2 抽水蓄能規(guī)劃發(fā)展路線圖 236
參考文獻(xiàn) 237
第11章 儲(chǔ)熱（冷）技術(shù)238
11.1 國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 238
11.1.1 顯熱儲(chǔ)熱（冷）技術(shù) 238
11.1.2 相變儲(chǔ)熱技術(shù) 239
11.1.3 化學(xué)儲(chǔ)熱技術(shù)（thermo-chemical energy storage，TCES） 240
11.2 未來(lái)發(fā)展方向預(yù)測(cè)與展望 241
11.2.1 產(chǎn)業(yè)未來(lái)發(fā)展方向預(yù)測(cè)與展望 241
11.2.2 學(xué)科未來(lái)發(fā)展方向預(yù)測(cè)與展望 246
11.3 國(guó)內(nèi)發(fā)展的分析與規(guī)劃路線圖 248
參考文獻(xiàn) 251
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