鉅大LARGE | 點擊量：3672次 | 2018年05月30日
我國電化學(xué)儲能技術(shù)的分布現(xiàn)狀
什么是儲能?
廣義來講，儲能即能量存儲，是指通過一種介質(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起來，需要以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程。
狹義而言，儲能是針對電能的存儲，是指利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲起來并在需要時釋放的一系列技術(shù)和措施。
從定義我們可知，廣義儲能是指所有能量的存儲，包括儲熱和儲電。而狹義的儲能僅指電能的存儲，本文討論的“儲能”即取其狹義。
儲能技術(shù)分類
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
儲能分為物理儲能和化學(xué)儲能，這兩者的技術(shù)特點如下：
物理儲能：抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等。
特點：采用水、空氣等作為儲能介質(zhì)，儲能介質(zhì)不發(fā)生化學(xué)變化。
電化學(xué)儲能：鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鎳氫電池等。
特點：利用化學(xué)元素做儲能介質(zhì)，充放電過程伴隨儲能介質(zhì)的化學(xué)反應(yīng)或者變化。
物理儲能和化學(xué)儲能的區(qū)別在于，儲能介質(zhì)是否發(fā)生化學(xué)變化。業(yè)內(nèi)機構(gòu)的統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，從2000年至2016年，我國儲能市場累計裝機規(guī)模各種儲能方式中，蓄水儲能占比最大，但增長緩慢。而以鋰離子電池為代表的電化學(xué)儲能卻增長迅速，占比不斷增加，電化學(xué)儲能市場極具增長潛力。
電化學(xué)儲能市場技術(shù)分布
據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟發(fā)布的《儲能產(chǎn)業(yè)研究白皮書2017》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2016年，我國新增投運的電化學(xué)儲能項目幾乎全部使用鋰離子電池和鉛蓄電池，兩類技術(shù)的新增裝機占比分別為62%和37%。
2016年，在我國新增投運裝機規(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)域的新增裝機占比最大，達(dá)69%。
從各技術(shù)的分布地域來看，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)。
但是從全球范圍來看，2016年，新增投運的電化學(xué)儲能項目主要采用鋰離子電池、鈉硫電池和鉛蓄電池等儲能技術(shù)，三種技術(shù)的新增裝機規(guī)模共占全部新增項目裝機規(guī)模的99%以上。從增速上看，鈉硫電池的新增投運規(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，無論是全球儲能市場還是中國儲能市場，鋰離子電池新增裝機規(guī)模都居于首位，這反映了當(dāng)前鋰離子電池在儲能技術(shù)中的主導(dǎo)地位。鈉硫電池在國外有很多的應(yīng)用，國內(nèi)則較少;鉛蓄電池在國內(nèi)儲能市場累計裝機規(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能領(lǐng)域替代鉛蓄電池的大趨勢。
電化學(xué)儲能技術(shù)的企業(yè)分布
1.鋰離子電池
鋰離子電池儲能性能較好，使用壽命長、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，在各項性能方面都有較大的提高。通過上文我們知道，鋰離子電池的新增裝機規(guī)模在全球和國內(nèi)都居于榜首，國內(nèi)眾多企業(yè)布局鋰離子電池儲能技術(shù)。
上海中興派能能源科技股份有限公司(以下簡稱“中興派能”)專注于磷酸鐵鋰儲能系統(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)用于通信儲能系統(tǒng)、數(shù)據(jù)機房、家庭光伏儲能系統(tǒng)、機器人系統(tǒng)以及高壓直流儲能系統(tǒng)等應(yīng)用場景。
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Relzow100MW/200MWh鋰電池儲能電站，主要用于德國一次調(diào)頻市場。電站全部采用了猛獅科技模塊化儲能集成技術(shù)與鋰電池產(chǎn)品，具有響應(yīng)迅速、使用壽命長等特點。同時，該項目還是中資企業(yè)在海外投資建設(shè)儲能項目、參與電力運營的首個案例。
中天儲能科技有限公司(以下簡稱“中天儲能”)致力于鋰電池儲能項目的布局。2016年，中天儲能鋰電池產(chǎn)能達(dá)到2GWh，電力儲能系統(tǒng)實現(xiàn)海外銷售。2017年以來，公司已承接兆瓦級儲能項目3個，具備了電力儲能項目的工程總承包能力。
儲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)的深圳寶清電池儲能站已安全穩(wěn)定運行六年。該儲能站是我國首座投運的兆瓦級鋰電池儲能站，同時也是國家863項目和南方電網(wǎng)公司重點科技項目——“10MW電池儲能站關(guān)鍵技術(shù)研究及試點”示范工程，六年的成功運營標(biāo)志著我國企業(yè)已研究掌握并成功應(yīng)用兆瓦級電池儲能關(guān)鍵技術(shù)。
此外，浙江南都電源動力股份有限公司等企業(yè)也布局了磷酸鐵鋰儲能技術(shù)路線。
2.鉛蓄電池
鉛蓄電池技術(shù)成熟，電池材料來源廣泛，成本較低，其缺點是循環(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)化儲能電站項目，具備顯著的經(jīng)濟性優(yōu)勢。據(jù)測算，在0.9元/kWh的峰谷電價差下，僅通過削峰填谷模式，公司每1MWh儲能電站的年運營利潤總額約10萬元左右，內(nèi)部收益率高達(dá)11%。
經(jīng)過多年沉淀，圣陽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)計和制造經(jīng)驗，實現(xiàn)了70%DOD深循環(huán)次數(shù)超過4200次，設(shè)計壽命15年，應(yīng)用于新能源接入、分布式發(fā)電、智能電網(wǎng)等。
雙登集團是儲能微網(wǎng)解決方案的提供商，目前已經(jīng)形成了風(fēng)光儲微電網(wǎng)、削峰填谷儲能電站、風(fēng)光柴電混合基站供電系統(tǒng)、邊海防供電系統(tǒng)等多種儲能應(yīng)用解決方案，擁有系列化、標(biāo)準(zhǔn)化、模塊化的儲能系統(tǒng)產(chǎn)品。在國網(wǎng)張北風(fēng)光儲輸示范電站，配有12MWh鉛蓄電池儲能;在中廣核祁連微網(wǎng)儲能系統(tǒng)中，28MWh管式膠體鉛酸蓄電池系統(tǒng)作為主電源，與鋰電池配合實現(xiàn)微電網(wǎng)的穩(wěn)定運行和能量優(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;對工作環(huán)境要求苛刻，300℃方能啟動，如果發(fā)生短路故障，溫度會高達(dá)2000℃左右，因此對技術(shù)有著極高的要求，鈉硫儲能電池國外應(yīng)用較多，國內(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，公司鈉硫儲能電池領(lǐng)域已獲多項實用新型發(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，超威集團與美國通用電氣公司在浙江長興舉行鈉鹽電池項目簽約儀式，結(jié)合雙方產(chǎn)業(yè)、技術(shù)優(yōu)勢，共同創(chuàng)建合資公司，拓展鈉鹽電池的應(yīng)用領(lǐng)域，邁出搶灘儲能市場的關(guān)鍵性一步。雙方將著力實施鈉鹽電池的生產(chǎn)、研發(fā)及銷售，打造具有全球競爭力的專業(yè)化公司。
此外，蕪湖海力實業(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月申請并獲得了大功率鈉硫電池的國家發(fā)明專利。國家電網(wǎng)在2009年年底曾表示，已經(jīng)開發(fā)出可用于大規(guī)模儲能的鈉硫電池。
4.液流電池
液流電池采用正負(fù)極電解液單獨循環(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，價格方面也不占優(yōu)勢，因此在國內(nèi)應(yīng)用并不廣泛。
大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司(以下簡稱“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，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產(chǎn)權(quán)。公司的儲能解決方案主要應(yīng)用于公共服務(wù)設(shè)施、微網(wǎng)、新能源接入、用戶側(cè)儲能等。
大力電工多年專注全釩液流電池儲能系統(tǒng)的研究開發(fā)。目前，該公司已在釩電池領(lǐng)域申請多項專利，先后在印度、新加坡和國內(nèi)等地開展了多個釩電池儲能系統(tǒng)示范工程。
電池中國網(wǎng)認(rèn)為，目前似乎很難斷定哪種電池是最好的儲能技術(shù)，因為不同的儲能技術(shù)適配不同的應(yīng)用場景，各類技術(shù)必須在其最適配的應(yīng)用場景中才能實現(xiàn)其最大價值。不同企業(yè)根據(jù)不同的應(yīng)用場景，所做的儲能技術(shù)布局也會不同。在我國儲能市場緩緩開啟之時，各類儲能技術(shù)將在充分的市場競爭中找到與自己相匹配的市場位置。
