一本书大小的电池,会给我们的生活带来什么?

自2020年9月我国提出碳达峰、碳中和以来,“双碳”战略持续催生以绿色低碳为特征的新质生产力,涌现了一批突破性绿色科技成果,对加快经济社会发展全面绿色转型意义重大。绿色科技成果的发展进步,会给我们的生活带来哪些变化?
近日,2025中关村论坛年会(简称中关村论坛)在中关村国际创新中心举行。作为全球前沿科技的“风向标”,中关村论坛集中展示了绿色低碳领域的最新科技成果。从风力发电装备升级,到储能技术更新,再到氢能产业进阶,一系列科技突破正在汇聚绿色生产力,将高质量发展的底色锻造得更健康、更可持续。
快跟随库叔的脚步,一起探秘这场聚焦“新质生产力与全球科技合作”的科技盛会。
文 | 刘苗苗 瞭望智库
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大兆瓦机组领跑海上风力发电
中关村国家自主创新示范区展示中心绿色低碳主题板块,一款海上风电机组模型摆在最显眼处,每次嘉宾来访,讲解人员都会作为明星成果介绍。

它就是26兆瓦级海上风力发电机组。这是目前全球单机容量最大、叶轮直径最长的海上全国产化风电机组,于2024年10月在福建省福清市海上风电产业园下线,机组轮毂中心高达185米,相当于63层居民楼高,风轮扫风面积相当于10.5个标准足球场。
机组研发单位东方电气集团工作人员介绍,整台机组由3万余个零部件组成,发电机、叶片、轴承、电控系统等关键部套技术均达到世界领先水平,代表了中国风电装备全产业链技术快速进步的最新成果。国务院国资委评其为“2024年度央企十大国之重器”。
该机组具备抵御17级台风的能力,还能应对大部分海域平均风速高、盐雾腐蚀强、台风大等挑战,并能根据风况自动调整风机风轮朝向,减小大风影响,海上使用寿命可达25年。2024年9月,采用该方案的风电机组就经受住了超强台风“摩羯”的考验。
该机组还具备卓越的发电性能和减碳效应,在10米/秒的风速下,单台机组每年可输出1亿度清洁电能,可满足5.5万户普通家庭一年的生活用电;每年输出的清洁电能,可节约标准煤3万余吨,减少二氧化碳排放8万余吨。
更重要的是,该机组工程造价低,运维成本低,有广阔的推广前景,有望在东南沿海及共建“一带一路”国家和地区广泛应用。以500兆瓦风电项目为例,经过测算,相比现有18兆瓦机组,采用26兆瓦机组,单位千瓦造价降低5%,发电量提升4%~5%。
专家分析,伴随全球能源结构向清洁能源转型,海上风电机组以成本低、发电强、绿色低碳等优势成为各国竞相发展的重要领域。大兆瓦海上风电机组的突破,使我国从海上风电“跟跑者”变身为“领跑者”。下一步,这一突破有望助推我国从“风机进口国”走向“技术输出国”,在欧洲和共建“一带一路”国家和地区获得更多市场份额,还将带动我国能源获取从近海拓展到深远海,在风能利用上占据制高点。
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钠离子电池破局储能“不可能三角”
深蓝色,方形,普通书籍大小,通体标识白色字母“Na”……在众多大块头装备模型面前,6块不同规格、型号的电池,显得并不起眼,但是代表的科技进步令人肃然起敬。

这是中国工程院院士、国家自然科学奖一等奖获得者陈立泉和中国科学院物理所清洁能源实验室主任胡勇胜领衔研发的新型储能电池——钠离子电池。
电池取名“海星”,寓意星辰大海。3月28日,中科海钠科技有限责任公司(简称“中科海钠”)召开发布会,发布了这一成果。业内认为,“海星”为物流运输场景下的商用车提供了钠离子电池解决方案。
相比主流锂离子电池,钠离子电池可谓“后生可畏”,拥有多项优异本领和技术突破:
一是具有完全自主知识产权。正负极材料、电解液等关键材料体系和电芯制造、装配工艺等工程技术上,均具备完全自主研发能力,产品核心专利已获中国、美国、欧盟等多个国家和地区授权。
二是原材料自主可控,不容易受制约。钠电池负极采用的无定形碳材料由无烟煤制备而成,原料就是煤炭,完全可以自给。而锂离子电池的原材料高度依赖进口,发展容易受到锂矿富集地和出口国政策变动或政局变化的影响。
三是成本更低。Ni和Co是锂电池常用活性元素,钠离子电池正极所用的活性元素Cu,其成本只有Co的四分之一、Ni的二分之一。而关键材料钠是地壳中第六丰富元素,广泛存在于海水和盐矿中,资源丰富度远高于锂,开采提取成本较锂低。
四是十分耐寒。-40℃~-20℃环境下,放电效能可达90%以上,比锂电池高出近一半,对锂电池不足形成有益补充。
五是充电更快。仅需20~25分钟,即可充满电。
六是寿命更长。电芯具备8000次循环寿命,比一般锂电池寿命多出4000次,整个寿命周期中,装载钠电池的车辆可行驶更长距离,性价比更高。
这些优势不仅突破了常规电池“快充-充满-长寿命”的“不可能三角”,重构了电池的全生命周期经济性,为千亿级商用车电动化市场提供自主可控的中国方案,还在降碳减污、推动经济社会绿色转型方面潜力可期。
中科海钠高级技术总监王盈来告诉记者,他们正在全力布局北方重型卡车市场,希望为运输中的污染排放“大户”提供低碳解决方案。“北方冬天的低温环境,需要耐寒电池支撑。北方到南方的干线运输,也需要充电更快、更耐用、更经济的电池支撑。”王盈来说。
他们计划与北方相关政府和车企合作,结合当地资源和需求,推广钠离子电池技术,将北方资源以更清洁的方式运往南方,助力绿色转型和“双碳”战略目标实现。
陈立泉认为,在能源安全与“碳中和”双重压力下,发展钠电产业不仅是对锂资源“卡脖子”风险的战略对冲,更是实现新能源产业自主可控的关键路径。未来随着钠离子电池进一步商业化,钠离子电池有望与多项动力电池技术共同支撑起“电动中国”与“零碳未来”的宏伟蓝图。
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液氢重卡填补干线物流“氢”空白
中关村国家自主创新示范区展示中心门口,一辆蓝白渐变涂装的重型卡车,科技感十足,吸引人们不断来拍照打卡。

这是一辆液氢重卡牵引车,代表氢燃料电池动力重卡中的高端产品。该车搭载300千瓦高功率、高效率燃料电池发动机,80千克车载液氢储氢系统,续航里程可达1000千米以上,可满足中长途干线物流运输需要。
3月31日,中关村论坛举行重大成果专场发布会,发布了北汽福田研制的这款最新液氢重卡。业内专家认为,它不仅标志着我国在液氢燃料重卡领域实现全产业链自主可控,其所具有的超1000千米的续航能力还刷新了行业标杆,推动氢能从区域中短途运输进阶到中长途干线物流场景。
北汽集团首席科学家、北汽福田汽车股份有限公司副总经理秦志东介绍,这辆车集合了23项首创技术,包括液氢重卡集成关键技术、300千瓦高功率燃料电池发动机技术、车载液氢储氢系统等,实现了从关键部件到整车系统的全产业链突破。
尤其在燃料电池方面,其搭载的金属板自增湿氢燃料电池系统,具有大功率、高效率、长寿命的特点。高达300千瓦的动力输出性能及宽域变载能力,可满足我国绝大部分重卡长途干线运行需求。
车载液氢系统还解决了储氢量不足的问题。秦志东介绍,把气氢换成液氢,车载储氢的体积和重量大幅缩小,至少降低三分之二。同样体积下,一辆车可载原来3倍氢量,车辆运输里程、运输效率都有大幅提升。
相关技术创新还解决了气氢状态下加氢速率慢的问题。秦志东举例说,按照当前加氢站设备水平,一分钟加注气氢量仅为2千克左右,一台氢耗较低的重卡跑1000千米需要80千克氢气,加氢时长得40分钟。换成液氢,加注速度可达每分钟10—15千克,六七分钟就可加满,算上对接等准备工作时间,液氢重卡加氢时间只需10分钟左右。这一突破大大降低了用户补能时间,对长途高速干线物流优势突出。
值得注意的是,气氢加注需要高压预冷,液氢直接是低温加注,较气氢省去了加压过程,能耗也比气氢低很多。
目前,这款液氢重卡相关技术正在走出实验室。按照计划,预计2026年投入示范运营。当更多液氢重卡在干线物流奔跑时,它代表的不仅是长距离、重载领域液氢重卡的闪亮登场,还将标记中国氢能产业的巨大进步。
自2022年国家发展改革委、国家能源局印发氢能产业发展中长期规划以来,我国氢能发展不断提速,已成为全球可再生能源制氢及相关产业发展的引领者。国家能源局能源节约和科技装备司副司长边广琦表示,2024年,全球可再生能源制氢项目累计建成产能超25万吨,中国占比超过50%。
随着氢能产业进一步发展,氢能需求将得到爆发式增长,带动碳减排取得更大突破。中国工程院院士、中国矿业大学(北京)教授彭苏萍预测,到2030年,我国氢能需求量将达到3700万~4200万吨,到2060年,这一需求量将达到1亿~1.8亿吨,带动年减排规模突破16亿吨。
“在世界能源转型的大背景下,氢能作为绿色低碳、转换灵活的能源品种,有望和电力一同成为社会的主要终端能源。”中国工程院院士、中国工程院原副院长干勇说。 

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