白春礼院士：激光核聚变离商业发电还远，钙钛矿电池有两个短板

·核能的利用包括核裂变和核聚变两种方式，安全性、核燃料的持续稳定供应、乏燃料安全处理处置是核裂变需解决的三个主要问题。人类对受控核聚变的研究包括磁约束核聚变和激光核聚变，激光核聚变离商业发电还有很长的路要走。·电化学储能是未来储能技术发展的重要方向，其中锂离子电池技术较为成熟，已进入规模化量产阶段。钙钛矿电池是电化学储能的新方向，但存在稳定性较差和大面积应用时的效率损失两个短板，成为当前研究热点之一。

中国科学院院士白春礼。视觉中国 资料图

今年2月，欧洲核聚变研发创新联盟、国际热核聚变实验堆计划（ITER）等单位联合宣布，实现了受控核聚变能量的新记录，它们在目前世界上最大的聚变反应堆，即在欧洲联合环（JET）中，将氢的同位素氘和氚加热到了1.5亿摄氏度并稳定保持了5秒钟，同时核聚变反应发生，原子核融合在一起，释放出59兆焦耳能量。有测算称这相当于11兆瓦电力，大约能为一个普通家庭提供一天的电力。

人类对受控核聚变的研究，另一类是激光核聚变。12月13日，美国能源部官员宣布，加州劳伦斯利弗莫尔国家实验室首次成功在核聚变反应中实现“净能量增益”，即聚变反应产生的能量大于促发该反应的镭射能量。实验向目标输入了2.05兆焦耳的能量，产生了3.15兆焦耳的聚变能量输出，能量增益达到153%。3.15兆焦耳的能量相当于二两炸药的爆炸威力。

白春礼表示，这是世界上首次激光核聚变点火，是一个里程碑式的工作，引起了科学界和社会的广泛关注。当然，目前激光核聚变具有时间短、发电效率低等特点，科学上具有重要意义，可应用在一些特殊领域，离商业发电还有很长的路要走。2020年，中科院也立项部署了与美国不同技术路径的激光核聚变研究工作。

钙钛矿电池是电化学储能新方向

由于以风电、光伏为代表的可再生能源普遍存在间歇性、波动性、随机性特点，要实现其大规模融合利用，储能是关键。根据预测，2060年我国储能规模达到420GW（42000万千瓦）。

白春礼表示，2021年是我国储能行业从商业化初期向规模化发展转变的一年。根据统计，2021年，我国已投运电力储能项目累计装机46.1GW，约占全球市场总规模的22%，同比增长30%，仍有较大发展空间。比如国家能源局2021年8月发布《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》，到2025年，中国抽水蓄能累计装机量要达到62GW以上，到2030年达到120GW。截至2021年底，抽水蓄能装机规模仅为39.8GW。这意味着9年间有3倍的成长空间，复合年均增长率为13%。

储能技术路径主要分为机械储能、电磁储能、电化学储能和其他储能。机械储能中的抽水蓄能技术成熟，是目前储能市场上应用广、占比高的技术，但其对地理条件依赖度高；压缩空气储能可以不依赖地理条件，中科院工程热物理研究所开发的100MW压缩空气储能技术，今年9月30日在张家口并网运行，效率达到70%，接近抽水储能效率。

电化学储能是通过电池完成的能量储存、释放和管理的过程，具有配置灵活、建设期短、响应快速，可以有效提高可再生能源消纳水平，是未来储能技术发展的重要方向，主要分为锂离子电池、铅酸电池、液流电池、钠系高温电池和金属-空气电池等。

其中锂离子电池技术较为成熟，已进入规模化量产阶段，是目前发展快、占比较高的电化学储能技术。根据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会数据，2021年，我国新增储能项目146个。其中，抽水蓄能项目5个，电化学储能项目131个。在电化学储能项目中，锂离子电池储能项目高达120个。钙钛矿电池是电化学储能的新方向，具有吸光能力强、低成本和易制备、弱光效率高等优势和特点，但存在稳定性较差和大面积应用时的效率损失两个短板，成为当前研究的热点之一。

白春礼表示，当前我国储能技术发展仍然面临一些问题和挑战。一方面，我国在储能领域基础性、原创性、突破性创新不足，具有“领跑”意义的先进技术还不多，储能转化的相关机理、技术及系统的研究还不够成熟，尤其是在设计软件、设计标准与理念方面缺少话语权。

另一方面，大规模储能技术推广，受电力系统市场机制不完善等方面限制，存在储能市场主体地位不明晰、市场机制不完善导致储能价值收益难以得到合理补偿等问题，现阶段还未建立成熟的竞争性电力市场运行机制，很难合理核定各类电力辅助服务的价格，从而造成储能的价值和收益难以对接。近年来这些方面都已经有所进步和改善，但问题依然突出。