今年3月21日，國(guó)家發(fā)改委和能源局正式印發(fā)《“十四五”新型儲(chǔ)能發(fā)展實(shí)施方案》（簡(jiǎn)稱《實(shí)施方案》）。《實(shí)施方案》明確規(guī)定，“到2025年，新型儲(chǔ)能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段、具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件。其中，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)性能進(jìn)一步提升，系統(tǒng)成本降低30%以上。到2030年，新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展。新型儲(chǔ)能核心技術(shù)裝備自主可控，技術(shù)創(chuàng)新和產(chǎn)業(yè)水平穩(wěn)居全球前列，市場(chǎng)機(jī)制、商業(yè)模式、標(biāo)準(zhǔn)體系成熟健全，與電力系統(tǒng)各環(huán)節(jié)深度融合發(fā)展，基本滿足構(gòu)建新型電力系統(tǒng)需求，全面支撐能源領(lǐng)域碳達(dá)峰目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)。”據(jù)此，普遍認(rèn)為，儲(chǔ)能市場(chǎng)是下一個(gè)即將爆發(fā)的萬億市場(chǎng)，有著極大的發(fā)展?jié)摿?/strong>。

根據(jù)國(guó)家能源局的定義，儲(chǔ)能是指通過介質(zhì)或設(shè)備將能量存儲(chǔ)起來，在需要時(shí)再釋放的過程。根據(jù)能源存儲(chǔ)形式的不同，儲(chǔ)能又可以分為熱儲(chǔ)能、電儲(chǔ)能以及氫儲(chǔ)能，目前主要為電儲(chǔ)能。而電儲(chǔ)能又可以分為電化學(xué)儲(chǔ)能和機(jī)械儲(chǔ)能，其中電化學(xué)儲(chǔ)能主要為我們熟悉的電池儲(chǔ)能，包括鋰電池、鉛蓄電池、鈉硫電池等。而機(jī)械能儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等。

電化學(xué)儲(chǔ)能廣泛應(yīng)用于發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶側(cè)，無疑是當(dāng)下最景氣的賽道之一。特斯拉創(chuàng)始人馬斯克曾表示：儲(chǔ)能電池可以發(fā)展到與汽車動(dòng)力電池差不多的規(guī)模，甚至超越汽車業(yè)務(wù)。CNESA數(shù)據(jù)顯示，2021年國(guó)內(nèi)裝機(jī)量同比增長(zhǎng)67.7%，預(yù)計(jì)2022-2026年年復(fù)合增長(zhǎng)率為53.3%。

那么，什么樣的電學(xué)化儲(chǔ)能系統(tǒng)才能滿足大規(guī)模儲(chǔ)能需求呢？《實(shí)施方案》要求“開展鈉離子電池、新型鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池、壓縮空氣、氫（氨）儲(chǔ)能、熱（冷）儲(chǔ)能等關(guān)鍵核心技術(shù)、裝備和集成優(yōu)化設(shè)計(jì)研究，集中攻關(guān)超導(dǎo)、超級(jí)電容等儲(chǔ)能技術(shù)，研發(fā)儲(chǔ)備液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池等新一代高能量密度儲(chǔ)能技術(shù)。”

從《實(shí)施方案》表述分析，鈉離子電池、新型鋰離子電池、鉛炭電池、液流電池是我們的近期選擇，液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池等是我們的遠(yuǎn)期目標(biāo)。

新型鋰離子電池

目前，全球電化學(xué)儲(chǔ)能電站中鋰離子電池約占90%，擁有絕對(duì)優(yōu)勢(shì)。這些鋰離子電池主要包括三元（能量密度約250Wh/Kg）、磷酸鐵鋰（能量密度約180Wh/Kg）、鈦酸鋰（能量密度約110Wh/Kg）等鋰離子電池，三元和磷酸鐵鋰電池優(yōu)點(diǎn)是能量密度較高，但存在燃燒爆炸危險(xiǎn)、高/低溫性能差、價(jià)格高等缺點(diǎn)；

鈦酸鋰電池優(yōu)點(diǎn)是安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)，但能量密度較低、價(jià)格更高。在鋰資源價(jià)格飛漲、我國(guó)鋰資源匱乏（70%以上鋰資源依賴進(jìn)口）情況下，要想把鋰離子電池應(yīng)用于大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)似乎不太現(xiàn)實(shí)。

有人提出動(dòng)力鋰離子電池的梯級(jí)利用，看起來挺美，但考慮到不同廠家鋰離子電池差異、同一廠家不同批次電池差異，能源管理十分困難，容易導(dǎo)致安全隱患。

鈉離子電池

鈉離子電池主要包括鈉硫電池、鈉鹽電池、鈉空氣電池、有機(jī)系鈉離子電池、水系鈉離子電池等。

鈉離子電池使用的電極材料主要是鈉鹽，鈉鹽資源豐富，價(jià)格更低，能量密度（100-160Wh/Kg）略低于磷酸鐵鋰電池，但高于鈦酸鋰電池，具有良好的高/低溫性能和良好的循環(huán)性能，安全性高，環(huán)境友好，整體成本比磷酸鐵鋰電池低30-40%，有望在儲(chǔ)能市場(chǎng)獲得大規(guī)模應(yīng)用。但鈉離子電池目前還不具備批量生產(chǎn)條件。

2019年，世界首座100KWh鈉離子電池儲(chǔ)能電站在中科院物理所長(zhǎng)三角研究中心投入運(yùn)營(yíng)；2021年，全球首套1MWh鈉離子電池光儲(chǔ)充智能微網(wǎng)系統(tǒng)在山西太原綜改區(qū)成功投入運(yùn)營(yíng)。

鉛炭電池

鉛炭電池是一種電容型鉛酸電池，是將鉛酸電池和超級(jí)電容器合二為一，既發(fā)揮了超級(jí)電容瞬間大容量充電的優(yōu)點(diǎn)，也發(fā)揮了鉛酸電池的比能量?jī)?yōu)勢(shì)，且擁有非常好的充放電性能——90分鐘就可充滿電（但大電流充放電大大縮短電池壽命）。

鉛炭電池由于安全性高、成本低、低溫性能好、電池壽命比單純的鉛酸蓄電池長(zhǎng)，且國(guó)內(nèi)生產(chǎn)鉛炭電池的廠家比較多，是規(guī)模儲(chǔ)能的優(yōu)選技術(shù)，必將在儲(chǔ)能領(lǐng)域占據(jù)越來越大的市場(chǎng)份額。

目前，國(guó)家電網(wǎng)雉城（金陵變）12MW/24MWh鉛炭?jī)?chǔ)能項(xiàng)目、大連化物所星海二站園區(qū)100kWh鉛炭電池儲(chǔ)能系項(xiàng)目、浙江舟山東福山島風(fēng)光伏儲(chǔ)能電站、新疆吐魯番新能源城市微電網(wǎng)示范工程、南方電網(wǎng)光儲(chǔ)一體化柴儲(chǔ)能電站、無錫新加坡工業(yè)園智能配網(wǎng)儲(chǔ)能電站、浙江鹿西島4MWh儲(chǔ)能項(xiàng)目等項(xiàng)目采用鉛炭電池技術(shù)。

液流電池

液流電池是一種大規(guī)模效率高的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)，根據(jù)電極活性物質(zhì)的不同，可以分為全釩液流電池、鋰離子液流電池、鉛液流電池、鋅溴液流電池、鋅鈰液流電池、鋅鎳液流電池、鐵鉻液流電池、多硫化鈉/溴液流電池等。

目前，除了全釩液流電池技術(shù)發(fā)展比較成熟外，其它液流電池技術(shù)還需進(jìn)一步探索完善。總體來講，液流電池具有長(zhǎng)壽命、100%放電深度、安全性高等優(yōu)點(diǎn)，但能量密度低、成本較高，如果成本得到進(jìn)一步控制，液流電池比較適合大規(guī)模蓄電儲(chǔ)能。

目前， 湖北棗陽平凡瑞豐光儲(chǔ)用一體化項(xiàng)目、大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站國(guó)家示范項(xiàng)目、大唐國(guó)際瓦房店風(fēng)電場(chǎng)、普蘭店樂甲網(wǎng)源友好型風(fēng)場(chǎng)示范項(xiàng)目、國(guó)家電投湖北全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目、大唐中寧共享儲(chǔ)能項(xiàng)目等均采用液流電池技術(shù)。

液態(tài)金屬電池

液態(tài)金屬電池是一種在常溫常壓下呈液態(tài)、可流動(dòng)且具有高導(dǎo)電、高導(dǎo)熱特性的新興電池。液態(tài)金屬電池的開發(fā)是解決電網(wǎng)規(guī)模儲(chǔ)電問題的一種創(chuàng)新方法。液態(tài)金屬電池分為鎂銻電池、鉛銻電池、鈉硫電池，是一種低成本、無二氧化碳產(chǎn)生的儲(chǔ)能形式，目前國(guó)內(nèi)尚無應(yīng)用案例報(bào)道。

固態(tài)鋰離子電池

固態(tài)鋰離子電池與液態(tài)鋰離子電池工作原理相似，只是用鋰、鈉制成的玻璃化合物取代了電解液，從而大提升能量密度和安全性能，并且在批量生產(chǎn)后能有效降低生產(chǎn)成本。目前，固態(tài)電池還存在離子導(dǎo)電率低導(dǎo)致不能快充、固體電解質(zhì)界面接觸性差導(dǎo)致電池內(nèi)阻大、產(chǎn)業(yè)鏈不健全導(dǎo)致生產(chǎn)成本居高不下等關(guān)鍵問題有待業(yè)界解決。

金屬空氣電池

金屬空氣電池是一種特殊的燃料電池，被稱為是“面向21世紀(jì)的綠色能源”。按負(fù)極使用的金屬來分，常見且實(shí)用的金屬空氣電池包括：鋅空氣電池、鋁空氣電池、鐵空氣電池、鎂空氣電池、鋰空氣電池。

鋅空氣電池具有容量大、比能量高、成本低、放電性能穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，但放電電流密度偏低，且使用貴金屬作為催化劑，一定程度上阻礙了鋅空氣電池的市場(chǎng)化。

鋁空氣電池是一種很有應(yīng)用前途的電池，它具有比能量高、比功率中等、無毒害氣體產(chǎn)生、原材料豐富等優(yōu)點(diǎn)，但鋁氧化膜破壞易導(dǎo)致產(chǎn)生大量氫氣，且鋁電極需要不斷更換，這些問題限制了鋁空氣電池的發(fā)展。

鐵空氣電池具有價(jià)格低、污染少、原材料資源豐富等優(yōu)點(diǎn)，但電極易形成鈍化膜導(dǎo)致壽命縮短、充電效率低等缺點(diǎn)。

鎂空氣電池具有比能量高、使用安全方便、原材料資源豐富、成本低、適用溫度范圍寬、污染少等優(yōu)點(diǎn)，但鎂溶解速度太快產(chǎn)生大量氫氣，導(dǎo)致鎂的自腐蝕速度加大。

鋰空氣電池比鋰離子電池具有更高的能量密度，成本低約40%，3V標(biāo)準(zhǔn)電壓平臺(tái)。實(shí)際應(yīng)用中也存在一些問題，如鋰性質(zhì)活潑，易發(fā)生腐蝕和自放電現(xiàn)象，影響電池壽命；需要有效的電極催化劑；鋰價(jià)格高，一定程度限制了發(fā)展。

總之，儲(chǔ)能市場(chǎng)需要的是高效率、高安全、低成本、適配度高的電池產(chǎn)品，目前暫時(shí)沒有一款能夠完全適配規(guī)模儲(chǔ)能需求的電池產(chǎn)品，即使是目前市場(chǎng)占有率超過90%的鋰離子電池，依然存在成本高、安全隱患、鋰資源有限等問題，儲(chǔ)電成本高導(dǎo)致很難建立起合理的贏利模式。

液態(tài)金屬電池、固態(tài)鋰離子電池、金屬空氣電池尚需關(guān)鍵技術(shù)突破，短期內(nèi)還不具備市場(chǎng)化條件。鈉離子電池、鉛炭電池、液流電池是比較理想的備選對(duì)象，目前也都有示范項(xiàng)目在運(yùn)行中，如能進(jìn)一步針對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能需求解決關(guān)鍵技術(shù)問題及降低儲(chǔ)電成本，有望在萬億儲(chǔ)能市場(chǎng)搶占一席之地。

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