我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的分布現(xiàn)狀

　　什么是儲(chǔ)能?

　　廣義來(lái)講，儲(chǔ)能即能量存儲(chǔ)，是指通過(guò)一種介質(zhì)或設(shè)備，把一種能量形式用同一種或轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲(chǔ)起來(lái)，需要以特定能量形式釋放出來(lái)的循環(huán)過(guò)程。

　　狹義而言，儲(chǔ)能是針對(duì)電能的存儲(chǔ)，是指利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)起來(lái)并在需要時(shí)釋放的一系列技術(shù)和措施。

　　從定義我們可知，廣義儲(chǔ)能是指所有能量的存儲(chǔ)，包括儲(chǔ)熱和儲(chǔ)電。而狹義的儲(chǔ)能僅指電能的存儲(chǔ)，本文討論的“儲(chǔ)能”即取其狹義。

　　儲(chǔ)能技術(shù)分類

　　儲(chǔ)能分為物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能，這兩者的技術(shù)特點(diǎn)如下：

　　物理儲(chǔ)能：抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等。

　　特點(diǎn)：采用水、空氣等作為儲(chǔ)能介質(zhì)，儲(chǔ)能介質(zhì)不發(fā)生化學(xué)變化。

　　電化學(xué)儲(chǔ)能：鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鎳氫電池等。

　　特點(diǎn)：利用化學(xué)元素做儲(chǔ)能介質(zhì)，充放電過(guò)程伴隨儲(chǔ)能介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)或者變化。

　　物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能的區(qū)別在于，儲(chǔ)能介質(zhì)是否發(fā)生化學(xué)變化。業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，從2000年至2016年，我國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模各種儲(chǔ)能方式中，蓄水儲(chǔ)能占比最大，但增長(zhǎng)緩慢。而以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲(chǔ)能卻增長(zhǎng)迅速，占比不斷增加，電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)極具增長(zhǎng)潛力。

　　電化學(xué)儲(chǔ)能市場(chǎng)技術(shù)分布

　　據(jù)中關(guān)村儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的《儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2017》統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2016年，我國(guó)新增投運(yùn)的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目幾乎全部使用鋰離子電池和鉛蓄電池，兩類技術(shù)的新增裝機(jī)占比分別為62%和37%。

　　2016年，在我國(guó)新增投運(yùn)裝機(jī)規(guī)模的同比增速方面，鋰離子電池以256%的增速占據(jù)首位;此外，鋰離子電池在可再生能源并網(wǎng)領(lǐng)域中的新增裝機(jī)占比最大，高達(dá)70%;鉛蓄電池在分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng)域的新增裝機(jī)占比最大，達(dá)69%。

　　從各技術(shù)的分布地域來(lái)看，鋰離子電池在各地區(qū)均有分布，其中在東北、華中、華南、西北和西南占比最大;鉛蓄電池在華北和華東地區(qū)占比最大;液流電池主要分布在東北地區(qū)。

　　但是從全球范圍來(lái)看，2016年，新增投運(yùn)的電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目主要采用鋰離子電池、鈉硫電池和鉛蓄電池等儲(chǔ)能技術(shù)，三種技術(shù)的新增裝機(jī)規(guī)模共占全部新增項(xiàng)目裝機(jī)規(guī)模的99%以上。從增速上看，鈉硫電池的新增投運(yùn)規(guī)模的同比增速最快，為2400%;其次是鉛蓄電池，同比增速為563%。

　　可見(jiàn)，無(wú)論是全球儲(chǔ)能市場(chǎng)還是中國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)，鋰離子電池新增裝機(jī)規(guī)模都居于首位，這反映了當(dāng)前鋰離子電池在儲(chǔ)能技術(shù)中的主導(dǎo)地位。鈉硫電池在國(guó)外有很多的應(yīng)用，國(guó)內(nèi)則較少;鉛蓄電池在國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能市場(chǎng)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)位于鋰離子電池之后，這也反映了鋰離子電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域替代鉛蓄電池的大趨勢(shì)。

　　電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的企業(yè)分布

　　1.鋰離子電池

　　鋰離子電池儲(chǔ)能性能較好，使用壽命長(zhǎng)、循環(huán)次數(shù)高。一般情況下，鋰電池可循環(huán)3000次左右，鈦酸鋰電池則高達(dá)25000次左右。鋰離子電池自放電損耗小、能量轉(zhuǎn)換效率較高，與其他電池相比，在各項(xiàng)性能方面都有較大的提高。通過(guò)上文我們知道，鋰離子電池的新增裝機(jī)規(guī)模在全球和國(guó)內(nèi)都居于榜首，國(guó)內(nèi)眾多企業(yè)布局鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)。

　　上海中興派能能源科技股份有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中興派能”)專注于磷酸鐵鋰儲(chǔ)能系統(tǒng)的研發(fā)和生產(chǎn)，公司生產(chǎn)的磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)具備配置靈活、可靠性高，應(yīng)用于通信儲(chǔ)能系統(tǒng)、數(shù)據(jù)機(jī)房、家庭光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)、機(jī)器人系統(tǒng)以及高壓直流儲(chǔ)能系統(tǒng)等應(yīng)用場(chǎng)景。

　　猛獅科技旗下深圳市先進(jìn)清潔電力技術(shù)研究院有限公司建設(shè)的德國(guó)Relzow100MW/200MWh鋰電池儲(chǔ)能電站，主要用于德國(guó)一次調(diào)頻市場(chǎng)。電站全部采用了猛獅科技模塊化儲(chǔ)能集成技術(shù)與鋰電池產(chǎn)品，具有響應(yīng)迅速、使用壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。同時(shí)，該項(xiàng)目還是中資企業(yè)在海外投資建設(shè)儲(chǔ)能項(xiàng)目、參與電力運(yùn)營(yíng)的首個(gè)案例。

　　中天儲(chǔ)能科技有限公司(以下簡(jiǎn)稱“中天儲(chǔ)能”)致力于鋰電池儲(chǔ)能項(xiàng)目的布局。2016年，中天儲(chǔ)能鋰電池產(chǎn)能達(dá)到2GWh，電力儲(chǔ)能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)海外銷售。2017年以來(lái)，公司已承接兆瓦級(jí)儲(chǔ)能項(xiàng)目3個(gè)，具備了電力儲(chǔ)能項(xiàng)目的工程總承包能力。

　　儲(chǔ)能是鈦酸鋰電池的主要應(yīng)用領(lǐng)域之一。截至2017年1月，采用銀隆新能源鈦酸鋰技術(shù)的深圳寶清電池儲(chǔ)能站已安全穩(wěn)定運(yùn)行六年。該儲(chǔ)能站是我國(guó)首座投運(yùn)的兆瓦級(jí)鋰電池儲(chǔ)能站，同時(shí)也是國(guó)家863項(xiàng)目和南方電網(wǎng)公司重點(diǎn)科技項(xiàng)目——“10MW電池儲(chǔ)能站關(guān)鍵技術(shù)研究及試點(diǎn)”示范工程，六年的成功運(yùn)營(yíng)標(biāo)志著我國(guó)企業(yè)已研究掌握并成功應(yīng)用兆瓦級(jí)電池儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)。

　　此外，浙江南都電源動(dòng)力股份有限公司等企業(yè)也布局了磷酸鐵鋰儲(chǔ)能技術(shù)路線。

　　2.鉛蓄電池

　　鉛蓄電池技術(shù)成熟，電池材料來(lái)源廣泛，成本較低，其缺點(diǎn)是循環(huán)次數(shù)少，使用壽命短，在生產(chǎn)回收等環(huán)節(jié)處理不當(dāng)易造成污染環(huán)境。研究者在鉛蓄電池的負(fù)極中加入了活性炭形成鉛炭電池。相對(duì)普通鉛蓄電池，鉛炭電池90分鐘便可充滿，減少了負(fù)極硫酸鹽化現(xiàn)象，延長(zhǎng)電池壽命，且功率密度也得到提高。鉛炭電池是一種先進(jìn)的鉛蓄電池，也是鉛蓄電池技術(shù)發(fā)展的主流方向。

　　南都電源儲(chǔ)能技術(shù)路線以鉛蓄電池為主。據(jù)了解，南都電源積極推廣的鉛炭電池技術(shù)商業(yè)化儲(chǔ)能電站項(xiàng)目，具備顯著的經(jīng)濟(jì)性優(yōu)勢(shì)。據(jù)測(cè)算，在0.9元/kWh的峰谷電價(jià)差下，僅通過(guò)削峰填谷模式，公司每1MWh儲(chǔ)能電站的年運(yùn)營(yíng)利潤(rùn)總額約10萬(wàn)元左右，內(nèi)部收益率高達(dá)11%。

　　經(jīng)過(guò)多年沉淀，圣陽(yáng)電源形成了成熟的鉛炭電池技術(shù)，其生產(chǎn)的FCP鉛炭電池，引進(jìn)日本古河電池公司先進(jìn)的鉛炭技術(shù)及產(chǎn)品設(shè)計(jì)和制造經(jīng)驗(yàn)，實(shí)現(xiàn)了70%DOD深循環(huán)次數(shù)超過(guò)4200次，設(shè)計(jì)壽命15年，應(yīng)用于新能源接入、分布式發(fā)電、智能電網(wǎng)等。

　　雙登集團(tuán)是儲(chǔ)能微網(wǎng)解決方案的提供商，目前已經(jīng)形成了風(fēng)光儲(chǔ)微電網(wǎng)、削峰填谷儲(chǔ)能電站、風(fēng)光柴電混合基站供電系統(tǒng)、邊海防供電系統(tǒng)等多種儲(chǔ)能應(yīng)用解決方案，擁有系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的儲(chǔ)能系統(tǒng)產(chǎn)品。在國(guó)網(wǎng)張北風(fēng)光儲(chǔ)輸示范電站，配有12MWh鉛蓄電池儲(chǔ)能;在中廣核祁連微網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)中，28MWh管式膠體鉛酸蓄電池系統(tǒng)作為主電源，與鋰電池配合實(shí)現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)定運(yùn)行和能量?jī)?yōu)化管理。

　　此外，鉛蓄電池生產(chǎn)企業(yè)還有天能電池、上海西恩迪等，這些企業(yè)的電池產(chǎn)品在儲(chǔ)能領(lǐng)域有著廣泛應(yīng)用。

　　3.鈉硫電池

　　鈉硫電池是負(fù)極為鈉(Na)、正極為硫(S)、電解質(zhì)使用了精細(xì)陶瓷的蓄電池，其核心壁壘在于精細(xì)陶瓷技術(shù)。鈉硫電池能量密度高達(dá)760Wh/kg左右，轉(zhuǎn)換效率接近100%，電池循環(huán)次數(shù)高達(dá)2500次以上。然而不足是成本高昂，達(dá)2000美元/kWh左右;對(duì)工作環(huán)境要求苛刻，300℃方能啟動(dòng)，如果發(fā)生短路故障，溫度會(huì)高達(dá)2000℃左右，因此對(duì)技術(shù)有著極高的要求，鈉硫儲(chǔ)能電池國(guó)外應(yīng)用較多，國(guó)內(nèi)未能大規(guī)模推廣。

　　2015年5月，舟山秦唐新能源科技有限公司生產(chǎn)鈉硫電池在深圳亮相，公司鈉硫儲(chǔ)能電池領(lǐng)域已獲多項(xiàng)實(shí)用新型發(fā)明，包括硫置入固體電解質(zhì)管中的單管鈉硫電池裝置、硫置入固體電解質(zhì)管中的多管鈉硫電池裝置等。

　　2017年1月18日，超威集團(tuán)與美國(guó)通用電氣公司在浙江長(zhǎng)興舉行鈉鹽電池項(xiàng)目簽約儀式，結(jié)合雙方產(chǎn)業(yè)、技術(shù)優(yōu)勢(shì)，共同創(chuàng)建合資公司，拓展鈉鹽電池的應(yīng)用領(lǐng)域，邁出搶灘儲(chǔ)能市場(chǎng)的關(guān)鍵性一步。雙方將著力實(shí)施鈉鹽電池的生產(chǎn)、研發(fā)及銷售，打造具有全球競(jìng)爭(zhēng)力的專業(yè)化公司。

　　此外，蕪湖海力實(shí)業(yè)有限公司從20世紀(jì)80年代初就開始研究鈉硫電池，于2007年4月申請(qǐng)并獲得了大功率鈉硫電池的國(guó)家發(fā)明專利。國(guó)家電網(wǎng)在2009年年底曾表示，已經(jīng)開發(fā)出可用于大規(guī)模儲(chǔ)能的鈉硫電池。

　　4.液流電池

　　液流電池采用正負(fù)極電解液?jiǎn)为?dú)循環(huán)的特殊結(jié)構(gòu)，提高了化學(xué)反應(yīng)效率。液流電池能量轉(zhuǎn)換效率可達(dá)96%以上，能量密度達(dá)92Wh/kg，循環(huán)次數(shù)為13000次左右，使用壽命在20年左右。由于液流電池技術(shù)成熟度不高，體積較大，價(jià)格方面也不占優(yōu)勢(shì)，因此在國(guó)內(nèi)應(yīng)用并不廣泛。

　　大連融科儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展有限公司(以下簡(jiǎn)稱“大連融科”)是全球唯一具備全釩液流電池全產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)開發(fā)和生產(chǎn)能力的企業(yè)。近年來(lái)，大連融科在全釩液流電池的核心領(lǐng)域和關(guān)鍵技術(shù)上實(shí)現(xiàn)了重大突破，在電解液、離子傳導(dǎo)膜、雙電極板等方面形成了完整的自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。公司的儲(chǔ)能解決方案主要應(yīng)用于公共服務(wù)設(shè)施、微網(wǎng)、新能源接入、用戶側(cè)儲(chǔ)能等。

　　大力電工多年專注全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究開發(fā)。目前，該公司已在釩電池領(lǐng)域申請(qǐng)多項(xiàng)專利，先后在印度、新加坡和國(guó)內(nèi)等地開展了多個(gè)釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)示范工程。

　　電池中國(guó)網(wǎng)認(rèn)為，目前似乎很難斷定哪種電池是最好的儲(chǔ)能技術(shù)，因?yàn)椴煌膬?chǔ)能技術(shù)適配不同的應(yīng)用場(chǎng)景，各類技術(shù)必須在其最適配的應(yīng)用場(chǎng)景中才能實(shí)現(xiàn)其最大價(jià)值。不同企業(yè)根據(jù)不同的應(yīng)用場(chǎng)景，所做的儲(chǔ)能技術(shù)布局也會(huì)不同。在我國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)緩緩開啟之時(shí)，各類儲(chǔ)能技術(shù)將在充分的市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)中找到與自己相匹配的市場(chǎng)位置。