智慧储能研究院

一、必要性

预计到2060年，清洁能源占我国总能源需求的80%以上、发电量占能源需求总量的80%以上，光伏和风电装机占总电力装机80%以上，未来对长时储能的需求量将达32-40亿千瓦。在国家能源转型的大背影及政策的指引下，内蒙古电网新能源装机容量快速增长，电网运行模式面临空前的机遇与挑战，新型储能技术是解决高比例可再生能源电网相关问题的关键因素。内蒙古作为国家重要能源和战略资源基地，是国家“十四五”新型储能发展的重点示范区域。发展储能产业是建设国家重要能源和战略资源基地的必然要求，是推动内蒙古能源产业低碳转型的重要路径，是内蒙古构建新型电力系统的重要支撑，是培育内蒙古经济新增长点的必然选择，是内蒙古改善民生的新途径。

内蒙古工业大学作为我国北疆能源、电力工业人才的重要培养基地，现有大规模储能技术教育部工程研究中心一系列省部级科研平台，具备充足的能源、电力创新研究基础，拥有先进的电力系统、新能源关键装备试验平台、数字仿真与控制试验平台。依托学校多年在新能源和储能技术及其相关方面的研究领域积累与沉淀，成立智慧储能研究院，整合高校、企业和研究所多方资源，推进国家级平台建设，并引进高层次人才队伍开展储能技术的研究，有利于巩固学校传统学科优势，有利于提高科研、教学团队凝聚力，有利于进一步形成突破性成果、引领新能源行业发展方向，为“科技兴蒙”的实现提供坚实的理论技术支撑，为走出更加适合内蒙古地区的能源转型之路贡献人才和智慧。

二、定位

作为学校一个综合性高端研究机构，智慧储能研究院将紧密围绕新能源与储能系统产业国家重大战略需求，集储能相关理论研究、技术创新、工程应用、政策咨询于一体，成为国内乃至国际新能源领域著名的国家级平台，打造具有国际影响力的创新团队，承担国家和国际科研任务，培养高层次创新性人才，提高我国储能产业核心竞争力，成为内蒙古新能源领域技术创新的策源地。

三、目标与愿景

短期目标：

一年内建立完善的研究机构框架，有效组织校内相关科技力量，凝练科技目标、策划科研任务，引进青年优秀科研人才10人以上，发表高水平科技论文多篇和申请国际或国内发明专利多项；

两年内，持续引进优秀科研人才和队伍、进一步加强组织和任务凝练，积极承担自治区重要项目和国家级项目≥1项，发表高水平论文≥10篇，授权国际或国内发明专利/软件著作权≥5项，出版国际或国内一级出版社著作≥1部；

三年内形成与政府、企业和其他高校、研究机构的合作网络，加强产学研合作，承担国家重点研发计划和国家自然科学基金等国家、地方和企业重要科研任务，取得一批重要成果并争取国家、省部级和学会的各种科技奖励，在培养和引进高水平科技人才方面取得突破。

中期目标：

三到五年内发布一系列与储能技术相关的学术成果；

成为自治区政府在新能源、储能技术政策制定中的重要咨询单位；

五年内吸引国内外骨干和尖子人才50人以上，形成100余人的科研团队，争取建设成为国家级平台；

形成一批标志性成果，成为国内有重要影响的能源研究机构。

长期目标：

逐步扩大研究领域，与国际一流研究机构并肩；形成一批国际一流的标志性成果，成为国内一流的储能研究机构；

为能源产业的转型与发展提供技术支撑，为建设内蒙古新型电力系统贡献力量；

为全球可持续能源做出重要贡献。

愿景：

通过持续创新，成为储能领域的关键技术发源地，推动储能技术及相关产业的发展，助力我国构建清洁、绿色、可持续的未来。

四、建设基础

（一）学科专业基础

在学科方面，学校现有电气工程、控制科学与工程、材料科学与工程、化学工程与技术等一级学科博硕士授权点，以“源网荷储”为对象，以“新能源发电与电能存储”、“电力电子与电能变换”、“智能电器与电工装备”、“电工材料与电介质”为主要研究领域，研究储能系统与新能源电网相互作用的规律、新型电力系统运行控制等科学问题。

（二）平台基础

内蒙古工业大学现有12个储能相关的省部级科研平台，具体见表1。

（三）产学研合作基础

目前，中国工程院院士王成山教授在我校设立大规模储能技术院士专家工作站，引领我校科研团队开展大规模储能技术相关研究，以期实现重大科研项目和技术的成果转化。我校与内蒙古电力、国网蒙东、华电集团、金风科技等区内外知名企业在储能领域开展协同创新工作。与国电新能源、中广核新能源等多家企业签署合作协议，共建实习基地。与清华大学、天津大学、中国科学院大学、武汉大学等著名高校陆续开展相关项目合作。后续进一步加强产学研促进专业办学，开展校企合作，共建实验室、实习基地。

表1 科研平台

（四）师资基础

储能技术涉及电气工程、控制科学与工程、动力工程及工程热物理、地质矿业工程、化学工程与技术等，其中进行新能源相关研究的副教授以上或具有博士学位教师近60人，为本硕博人才培养提供了重要的师资保障，为培养多学科多领域交叉融合、协同创新的复合型储能技术精英和高端人才奠定了基础。

（五）主要特色及优势

智慧储能研究院立足于地方发展和市场需要，结合内蒙古自治区的资源优势及能源产业背景，根据能源领域的发展趋势和国民经济发展需求，以探索实现大规模储能技术为主线，依托现有科研平台，在风能、太阳能、储能及传统能源利用技术的升级改造等方面形成了鲜明的特色。

内蒙古工业大学是自治区最早开展工程教育的高等院校，学科及专业设置涵盖了储能领域急需人才培养方向，具有较好的学科平台、专业实验室、实践教学基地，整合资源储备了一支扎根祖国北疆、甘于奉献的高水平师资队伍。与区内外能源电力企业建立了良好的合作关系，具备满足高水平储能人才的基本条件，在自治区储能领域具有显著的办学优势。

五、智慧储能研究院主要研究任务

（一）、研究方向

1. 地下储能技术

地下抽水储能技术：研究地下抽水储能系统的工程可行性、关键技术及应用前景。

地下压缩空气储能技术：开展地下盐穴压缩空气储能、高压气罐压缩空气储能、基于水压补偿的恒功率恒压压缩空气储能等相关技术研究。

地下重力储能技术：开展基于竖井、山体、构筑物等不同地理、地质条件的重力储能技术研究。

以及地下储热技术、地下储气技术等。

2. 储能的智慧检测与安全运行

构建电-热-电化学多特征复合优化模型，解决储能系统特性精确表征难题，形成多维信息融合在线估计新算法，突破多时间尺度状态参量协同预估瓶颈，显著提升储能系统安全监测的可靠性。

3. 储能在新型电力系统中的应用研究

新型电力系统中的储能容量优化配置，多元复合储能的规划、协调控制及调度运行，跟网型、构网型多储能变流器并列运行等。

4. 储能战略研究

针对全球能源发展趋势，制定应对策略，为政府决策提供支撑。研究与新能源、储能相关的政策、法规，为政府制定政策提供参考。

（二）、拟解决的关键科学问题和技术问题

1. 关键科学问题

（1）高压条件下水的气溶性和气中含水量随时间演变规律表达难题

在高压条件下，水的气溶性和气中含水量随时间演变的规律；高压条件下水泵-水轮机的气蚀演变机理和规律；高压水/气作用下，地下工程围岩应力变化与形变规律，地下工程结构件的老化规律与机理；广域范围内储能系统与可再生能源电网相互作用的规律和运行控制方法；沿海深层地下空间的高盐地下水侵蚀规律。

（2）低温下储能电池低温性能电-热-电化学多维建模难题

储能电池的传荷效应与扩散效应随温度变化产生显著差异，特别是在低温条件下的供电能力呈现出明显的骤降现象，分析低温对电池性能衰减的影响机理，引入自适应修正机制以叠加工况变化和电池老化影响，进行工作特性变化规律的精确数学表征，亟需解决低温下电子电导率与性能影响关联机制表达难题。高精度、强适应性电池内部载流子输运状态表征依赖于高保真的等效模型，实现低温环境下的电池性能表征，获得精确的时变参数变化规律，通过权值修正探获具有强鲁棒性和快速收敛特征的特征描述算法，结合关键参数变化规律分析优化模型结构，亟需解决低温电池的电-热-电化学多维等效建模难题。

2. 关键技术问题

（1）用于地下储能的深层地质勘探、深层地下空间建造技术难题

用于地下储能的深层地质勘探技术；先进硬岩掘进机技术；用于地下储能的深层地下空间设计和建造技术；地（海）下储能系统防腐蚀关键材料和装备；高水头水泵水轮机的关键材料、设计和制造技术；较高含水量下的空气膨胀机设计理论和方法；可用于调频调峰的抽水储能的新型电动/发电机技术（300-400MW）；竖井重力储能用电动/发电机及其控制技术；地下储能系统的并网运行与多机组协同控制技术；地下储能工程安全评估方法；综合物理储能参与惯量支撑和调频的运行控制技术等。

（2）储能电池载流子输运过程协同优化调控低温性能技术难题

研究多边界约束条件下电池性能快速评估策略，修正系统噪声以减少环境因素的累积影响，探索多维度载流子输运过程协同优化方法，构建考虑温度和迟滞效应的多维等效模型，开展电池多组分内部特性表征研究，直观衡量电子和锂离子在电极和电解质内传输的难易程度，亟需解决载流子输运过程协同调控技术难题。

（3）用于新型电力系统的大规模储能协调控制技术难题

以经济性、可靠性、环保性、灵活性等指标为优化目标，基于风速、辐照度、负荷基础数据，同时考虑风电、光伏装机容量，分时电价、电网功率交换要求、地理位置约束等技术要求，研究储能系统优化配置。根据不同时间响应要求，研究储能变流器多变量自适应解耦控制策略、预测控制方法和无传感器控制方法。考虑不同场景下各时段负荷的波动特性，研究多储能协同优化控制。

六、管理与运行机制

研究院实行高校领导下的院长负责制和首席科学家制。

（一）院长、首席科学家

研究院设院长1名，常务副院长1名，首席科学家1名

院长：郭喜 教授

常务副院长：王顺利 教授

首席科学家：肖立业 研究员

院长、首席科学家的主要职责

1. 院长职责：对研究院的运行建设提供组织保障、行政保障、资金保障、平台保障、后勤保障，负责与主管部门的联络，协调研究院与学校各个院系之间的关系，并加强对外合作交流；组织研究院的科研平台条件与人才队伍建设，组织建设方案的实施，制定与落实年度工作计划，推进内部管理工作的制度化和规范化，建立科学有效的考核与激励机制，保证研究院建设目标的实现。

2. 首席科学家职责：根据研究院的发展规划，准确把握本研究领域的发展方向，提出具有战略性、前瞻性、创造性的研究构想，科学制定研究方向的总体发展规划、实施方案、经费使用计划和人力资源配置方案，促使本方向科学研究水平在其前沿领域赶超或保持国际先进水平。面向国家重大战略需求和国际科学与技术前沿，积极争取并协调内外合作力量承担各层次重大科研项目；在研究院组织开展原创性研究和关键技术攻关，力争取得重大标志性成果并实施成果产业化；组织科研人员，完成年度和任期科学目标。。首席科学家可通过院长授权，对研究院研究骨干的聘用与解聘、研究经费的配置、科研任务的分配作最终决策。

（二）学术委员会

学术委员会是研究院的学术咨询评议机构，由本领域高水平专家组成，定期召开年度学术委员会，为研究院发展战略和科学目标、研究领域和研究方向的设置、学科建设规划、阶段性科学研究进展、人才配置提供咨询、评议和指导。

（三）体制机制创新

研究院作为学校内部非法人实体，将逐步建立内部管理制度，规范研究院的运行管理。学校将根据有利于科学研究和技术攻关的总原则，对研究院实施必要的特许政策，如有利于人才聚集的人才政策、灵活的管理体制等。

七、人才策略

人才引进：每年全球范围内招聘高层次领军人才2-3人、优秀年轻人才10人左右。人才队伍长远建设目标是：形成100人的专职研究人员队伍；

双聘制度：允许其他研究机构、高校和企业的科研人员在在研究院兼职，也允许本研究院的科研人员通过合作方式在其他单位兼职。

研究生培养：学校向研究院倾斜博士、硕士研究生招生指标。

八、资金筹措与使用

内蒙古工业大学每年予以每年研发经费支持，并协调内蒙古电力（集团）有限责任公司共同申报内蒙古地方政府资助项目，协调外部力量共同申报其他各种科技项目，多方开展合作研究；协调由内蒙古电力（集团）有限责任公司落地示范项目。另外，研究院也可通过研究合同、技术转让、实验室赞助等方式筹集资金。

九、合作交流

与高校、研究机构、企业、政府部门建立广泛合作，形成储能技术研究与产业的合力，共同推进储能技术的发展与应用。

九、发展愿景

智慧储能研究院将结合地区资源优势、面向总书记交给内蒙古的五大任务，努力在储能技术研究领域做出重要贡献，服务地区和国家能源产业，成为技术创新新地、人才培养高地、产学研合作大地。