《儲能技術(shù)發(fā)展及路線圖》組織國內(nèi)儲能領(lǐng)域權(quán)威人士編寫，包括11章，分別介紹了儲能技術(shù)學(xué)科基礎(chǔ)、壓縮空氣儲能、鋰離子電池技術(shù)及金屬鋰電池、高溫鈉電池儲能、液流電池儲能技術(shù)、新型儲能電池、鉛蓄電池儲能技術(shù)、電容及超級電容儲能技術(shù)、飛輪儲能、抽水蓄能、儲熱/冷技術(shù)等的國內(nèi)外最新進展、存在的關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題及2025年、2050年發(fā)展路線圖。該書在項目的基礎(chǔ)上細化和明確了儲能學(xué)科的關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)挑戰(zhàn)，預(yù)測未來的重點發(fā)展方向、關(guān)鍵技術(shù)及其優(yōu)先程度，具有起點高、權(quán)威、引領(lǐng)的特色，可為廣大開設(shè)儲能學(xué)科的高等院校、科研機構(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領(lǐng)域和創(chuàng)新項目及為科技、人才、資金等創(chuàng)新資源向我國儲能產(chǎn)業(yè)進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“萬人計劃”青年拔尖人才，2013年入選中組部“萬人計劃”中青年科技創(chuàng)新領(lǐng)軍人才，是國家自然科學(xué)基金杰出青年基金獲得者、英國能源學(xué)會會士（Fellow）、享受國務(wù)院特殊津貼專家�，F(xiàn)任中科院工程熱物理所副所長、國家能源大規(guī)模物理儲能研發(fā)中心主任。
主要從事新型大規(guī)模儲能技術(shù)、限定空間尺度內(nèi)流動與傳儲熱特性、葉輪機械內(nèi)部流動機理等研究工作，取得了一系列具有國際水平的研究成果。牽頭組建了100余人的國際水平的物理儲能研發(fā)團隊，建成了我國物理儲能國家研發(fā)中心“國家能源大規(guī)模物理儲能技術(shù)研發(fā)中心”，成為目前國際領(lǐng)先的10MW級先進壓縮空氣儲能集成研發(fā)與測試平臺。攻克1-10MW先進壓縮空氣儲能各項關(guān)鍵技術(shù)，主持建成國際首套1.5MW和10MW先進壓縮空氣儲能示范系統(tǒng)，研發(fā)進程及性能指標均處于國際領(lǐng)先水平。
已主持國家科技部863重點項目、中科院先導(dǎo)專項、國際合作項目、中科院知識創(chuàng)新工程重點項目等各類項目30余項。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。已申請專利200余項，授權(quán)專利160余項（國際授權(quán)4項）。關(guān)于壓縮空氣儲能技術(shù)的專利數(shù)和SCI論文數(shù)均全球機構(gòu)排名第1。其研究成果先后榮獲全球可再生能源領(lǐng)域藍天獎、北京市科學(xué)技術(shù)獎一等獎、黑龍江省科學(xué)技術(shù)一等獎、北京市技術(shù)發(fā)明獎一等獎、中國青年科技獎特別獎，中國科學(xué)院青年科學(xué)家獎、英國皇家學(xué)會牛頓高級學(xué)者獎等獎勵，2014年以來連續(xù)入選Elsevier“中國高被引學(xué)者榜單（能源領(lǐng)域）”等。
兼任“Journal of Thermal Science”、“Energy Storage”、“儲能科學(xué)與技術(shù)”、“工程熱物理學(xué)報”和“智能電網(wǎng)”副主編，擔(dān)任世界儲能技術(shù)大會和全國儲能科學(xué)與技術(shù)大會主席/副主席，“Energy Science and Technology”等7個學(xué)術(shù)期刊編委，8個國際會議的組委會/科學(xué)委員會委員等。目前擔(dān)任中國工程熱物理學(xué)會副理事長、國際儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟總干事、中國能源研究會儲能專業(yè)委員會主任、中國化工學(xué)會儲能工程專業(yè)委員會副主任、中國電機工程學(xué)會儲能專委會副主任、中國物理與化學(xué)能源協(xié)會儲能應(yīng)用分會副主任、中關(guān)村儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟理事長等。
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�，F(xiàn)任北京工業(yè)大學(xué)學(xué)術(shù)委員會委員，傳熱與能源利用北京市重點實驗室主任，傳熱強化與過程節(jié)能教育部重點實驗室副主任。先后入選北京市長城學(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)兼職包括中國無機鹽協(xié)會熔鹽儲能專業(yè)委員會副主任、中國電力技術(shù)市場協(xié)會儲能技術(shù)設(shè)備專委會副主任、中國可再生能源學(xué)會太陽能熱發(fā)電專業(yè)委員會委員、中國化工學(xué)會儲能專業(yè)委員會委員、北京市北京理化分析測試技術(shù)學(xué)會熱分析專業(yè)委員會理事等，擔(dān)任《Journal of Thermal Science》、《儲能科學(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/膨脹機，熱泵制冷、有機朗肯循環(huán)發(fā)電；（3）太陽能及地?zé)崮艿瓤稍偕茉礋崂眉鞍l(fā)電技術(shù)。先后做為項目負責(zé)人承擔(dān)了包括973， 863項目，國防預(yù)研重點項目，國基金重大國際合作項目、市科委重大項目課題和市自然科學(xué)基金重點項目等在內(nèi)的10項國家和北京市重點項目的研究，項目總經(jīng)費超過3000萬元。獲北京市科技進步三等獎1項（排名第二）和全國發(fā)明博覽會銀獎。申請人先后發(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SCI他引1152次，h因子22；獲得授權(quán)發(fā)明專利38項，美國專利1項。先后在國際學(xué)術(shù)會議上做主旨報告6次，分會口頭報告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》GB/T 26967-2011、《工業(yè)余熱梯級綜合利用導(dǎo)則》、《蓄熱型電加熱裝置》等國家標準的起草。參與國家能源局《太陽能熱發(fā)電材料發(fā)展指南》、《太陽能熱發(fā)電示范工程技術(shù)條件及實施方案》、《能源科技創(chuàng)新規(guī)劃（2016-2025年）-先進儲能技術(shù)與裝置》等文件的編制，負責(zé)中國科協(xié)《儲能技術(shù)學(xué)科方向預(yù)測及路線圖---儲熱》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)展報告2007-2008》，《工程熱物理學(xué)科發(fā)展報告2009-2010》中《傳熱傳質(zhì)學(xué)科發(fā)展》專題報告。
第1章 儲能學(xué)科基礎(chǔ)1
1.1 儲能促進能源可持續(xù)發(fā)展 1
1.1.1 儲能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的重要性 1
1.1.2 儲能是能源互聯(lián)網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)支撐 4
1.1.3 儲能在不同場合的應(yīng)用 6
1.2 儲能技術(shù)分類 8
1.2.1 物理儲能 8
1.2.2 電化學(xué)儲能 8
1.2.3 儲熱和儲氫 8
1.2.4 電場儲能 9
1.3 儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀 10
1.3.1 國際儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)與各國產(chǎn)業(yè)政策 11
1.3.2 我國儲能技術(shù)現(xiàn)狀與產(chǎn)業(yè)政策 14
1.3.3 儲能技術(shù)評價準則 18
1.4 儲能技術(shù)學(xué)科的基礎(chǔ)科學(xué)問題 20
1.4.1 儲能過程基礎(chǔ)原理 21
1.4.2 儲能過程的共性技術(shù) 22
1.5 儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)的綠色發(fā)展 23
1.6 儲能名詞與術(shù)語 25
1.6.1 電化學(xué)儲能 26
1.6.2 物理儲能 34
1.6.3 儲熱（冷）技術(shù) 37
1.7 儲能科學(xué)與技術(shù)專業(yè)本科生培養(yǎng)計劃建議 38
1.7.1 培養(yǎng)目標 39
1.7.2 培養(yǎng)要求 39
1.7.3 知識體系 40
1.7.4 學(xué)制、學(xué)位授予與畢業(yè)條件 43
參考文獻 43
第2章 鋰離子電池技術(shù)及金屬鋰電池45
2.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 45
2.1.1 簡述 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 鋰電池未來發(fā)展方向與路線圖 84
2.3.1 儲能用鋰電池發(fā)展現(xiàn)狀與未來前景 84
2.3.2 鋰電池未來發(fā)展方向 85
參考文獻 88
第3章 壓縮空氣儲能技術(shù)91
3.1 國內(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)問題 94
3.1.3 應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)狀與問題 97
3.2 未來發(fā)展方向預(yù)測與展望 100
3.2.1 產(chǎn)業(yè)發(fā)展方向預(yù)測 100
3.2.2 學(xué)科未來發(fā)展方向預(yù)測與展望 102
3.3 國內(nèi)發(fā)展的分析與規(guī)劃路線圖 103
參考文獻 104
第4章 液流電池儲能技術(shù)108
4.1 國外發(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 有機體系的液流電池技術(shù) 110
4.2 國內(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 未來發(fā)展方向的預(yù)測與展望 120
4.6 發(fā)展路線圖 123
參考文獻 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 147
第6章 新概念儲能電池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 國際發(fā)展現(xiàn)狀 153
6.2.2 國內(nèi)發(fā)展現(xiàn)狀 160
6.3 我國新概念電化學(xué)儲能體系的關(guān)鍵材料發(fā)展戰(zhàn)略 165
6.3.1 新概念儲能電池的發(fā)展目標 165
6.3.2 關(guān)鍵科學(xué)問題和技術(shù)挑戰(zhàn) 167
6.4 新概念儲能電池體系的發(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 173
第7章 鉛蓄電池儲能技術(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 189
第8章 電容及超級電容191
8.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 192
8.1.1 關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題 192
8.1.2 應(yīng)用領(lǐng)域的現(xiàn)狀與問題 198
8.2 產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域創(chuàng)新方向與展望 200
8.3 生命周期評價 202
8.3.1 影響超級電容器壽命的因素 202
8.3.2 超級電容器生命周期評價方法 204
8.3.3 現(xiàn)有生命周期評價方法存在的問題及展望 205
8.4 學(xué)科未來發(fā)展方向的預(yù)測與展望 206
8.5 國內(nèi)發(fā)展的分析與規(guī)劃路線圖 207
參考文獻 208
第9章 飛輪儲能210
9.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 210
9.1.1 概況 210
9.1.2 我國飛輪儲能技術(shù)研發(fā)現(xiàn)狀 212
9.1.3 國內(nèi)外技術(shù)水平對比分析 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)問題 217
9.2.1 飛輪、軸承與電機關(guān)鍵問題 217
9.2.2 充放電控制及系統(tǒng)技術(shù) 220
9.3 學(xué)科未來發(fā)展方向的預(yù)測與展望 221
9.4 飛輪儲能技術(shù)國內(nèi)發(fā)展的分析與規(guī)劃路線圖 222
參考文獻 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 國內(nèi)外研究現(xiàn)狀 226
10.3 關(guān)鍵科學(xué)與技術(shù)問題 228
10.3.1 上、下水庫關(guān)鍵技術(shù)問題 229
10.3.2 引水管道關(guān)鍵技術(shù)問題 230
10.3.3 地下廠房關(guān)鍵技術(shù)問題 231
10.3.4 蓄能機組設(shè)計及自主制造能力 231
10.4 學(xué)科未來發(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 237
第11章 儲熱（冷）技術(shù)238
11.1 國內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀 238
11.1.1 顯熱儲熱（冷）技術(shù) 238
11.1.2 相變儲熱技術(shù) 239
11.1.3 化學(xué)儲熱技術(shù)（thermo-chemical energy storage，TCES） 240
11.2 未來發(fā)展方向預(yù)測與展望 241
11.2.1 產(chǎn)業(yè)未來發(fā)展方向預(yù)測與展望 241
11.2.2 學(xué)科未來發(fā)展方向預(yù)測與展望 246
11.3 國內(nèi)發(fā)展的分析與規(guī)劃路線圖 248
參考文獻 251
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