2023年，中國(guó)已投運(yùn)新型儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模6663.4MW，其中鋰離子電池儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)規(guī)模5950.42MW，占比89.30%。鋰離子電池是目前技術(shù)比較成熟，發(fā)展勢(shì)頭最為迅猛的電化學(xué)儲(chǔ)能。鋰離子電池?zé)o疑是未來(lái)新型儲(chǔ)能發(fā)展的C位技術(shù)路線。

 鋰離子電池由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成，目前主流產(chǎn)品正極常用鎳錳鈷三元材料或磷酸鐵鋰，負(fù)極多為石墨等碳素材料。鋰離子電池具有能量密度大、沒(méi)有記憶效應(yīng)、充放電快速、響應(yīng)速度快、配置靈活、建設(shè)周期短等優(yōu)點(diǎn)，廣泛應(yīng)用于風(fēng)電光伏等新能源發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶(hù)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。

 2.產(chǎn)業(yè)鏈

  鋰離子儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈，由上游設(shè)備商，中游集成商和下游應(yīng)用端組成。其中設(shè)備包括電池、EMS、BMS、PCS、熱管理等；集成商包括儲(chǔ)能系統(tǒng)集成和EPC；應(yīng)用端主要由電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用戶(hù)側(cè)組成。

3.發(fā)展方向

鋰離子電池，尤其是磷酸鋰鐵電池，從安全性、能量密度、成本、發(fā)展路徑等方面性?xún)r(jià)比最高的技術(shù)方向。鋰離子儲(chǔ)能電池材料體系以磷酸鐵鋰為主，鋰電池正在向大容量方向持續(xù)演進(jìn)。

 根據(jù)工信部要求，儲(chǔ)能型電池能量密度≥145Wh/kg，電池組能量密度≥110Wh/kg。循環(huán)壽命≥5000次且容量保持率≥80%。當(dāng)前的電化學(xué)儲(chǔ)能尤其是鋰電儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入了一個(gè)新變革周期，大電芯、高電壓、水冷/液冷等新產(chǎn)品新技術(shù)逐漸登上舞臺(tái)，儲(chǔ)能系統(tǒng)向大容量方向在持續(xù)演進(jìn)，同時(shí)鈉離子電池在未來(lái)憑借成本優(yōu)勢(shì)可能占據(jù)一席之位。

二、鈉電池儲(chǔ)能

1.工作原理

鈉離子電池是一種依靠鈉離子在正負(fù)極間移動(dòng)來(lái)完成充放電工作的二次電池。鈉離子電池工作原理與鋰離子電池“搖椅式”原理相似，充電時(shí)，鈉離子從正極脫嵌，經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負(fù)極；放電時(shí)則相反，與鋰離子電池的工作原理相似。

 近年來(lái)由于鋰離子電池的核心原材料碳酸鋰價(jià)格飛漲，就原材料方面而言，鈉資源儲(chǔ)量大且分布廣泛，原材料價(jià)格較為低廉，鈉離子電池性能較為優(yōu)良，在交通領(lǐng)域和大規(guī)模儲(chǔ)能領(lǐng)域表現(xiàn)出了一定的潛力。

  2.性能分析

 鈉離子電池與磷酸鐵鋰電池定位較為相近。

磷酸鐵鋰電池的能量密度主要在150-210Wh/kg，三元鋰電池的能量密度則更高，超過(guò)200Wh/kg，而目前主流鈉離子電池的能量密度普遍在100-200Wh/kg，整體不及鋰電池，但與磷酸鐵鋰電池的能量密度區(qū)間存在部分重疊，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出鉛酸電池。鈉離子較大的體積還會(huì)造成循環(huán)性能的不穩(wěn)定，現(xiàn)階段鈉電池的循環(huán)壽命普遍在2000-3000次，遠(yuǎn)高于鉛酸，但較磷酸鐵鋰電池3000-6000 次的循環(huán)壽命仍存在差距。綜合來(lái)看，鈉離子電池與磷酸鐵鋰電池的性能指標(biāo)最接近，定位較為相似

3.產(chǎn)業(yè)鏈

鈉離子電池主要由正極、負(fù)極、隔膜和電解液組成，和鋰離子電池的生產(chǎn)設(shè)備基本可實(shí)現(xiàn)兼容，降低了產(chǎn)業(yè)化難度。

 我國(guó)鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈還處于初級(jí)階段，產(chǎn)業(yè)布局尚不成熟。鈉離子電池產(chǎn)業(yè)鏈結(jié)構(gòu)與鋰電類(lèi)似，包括上游資源企業(yè)、中游電池材料及電芯企業(yè)。

液流電池儲(chǔ)能

1.工作原理

液流電池目前有：全釩液流電池、鐵鉻液流電池、鋅溴液流電池、鋅鐵液流電池、全鐵液流電池、多硫化鈉溴液流電池、鋰離子液流電池、鋅鎳液流電池等多種技術(shù)。

 全釩液流電池，是其中最為成熟、最可能實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化的技術(shù)路線。

全釩液流電池，是一種以金屬釩離子為活性物質(zhì)的液態(tài)氧化還原可再生電池。全釩液流電池正、負(fù)極活性物質(zhì)，分別儲(chǔ)存在獨(dú)立的電解液儲(chǔ)罐中。在對(duì)電池進(jìn)行充、放電時(shí)，正負(fù)極電解液在離子交換膜兩側(cè)進(jìn)行氧化還原反應(yīng)。同時(shí)，通過(guò)電堆外泵的作用，儲(chǔ)液罐中的電解液不斷送入正極室和負(fù)極室內(nèi)，以維持離子的濃度，實(shí)現(xiàn)對(duì)電池的充放電。

釩液流電池具有有著系統(tǒng)安全性高、壽命長(zhǎng)、易擴(kuò)容、項(xiàng)目建設(shè)周期短、選址靈活等優(yōu)點(diǎn)，是大規(guī)模長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能頗具發(fā)展前景技術(shù)路線之一。

 2.成本分析

 全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的初次投資成本，隨儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)的增加而不斷降低。

 《全釩液流電池的技術(shù)進(jìn)展、不同儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)系統(tǒng)的價(jià)格分析及展望》一文的分析：當(dāng)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為1小時(shí)的情況下，液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的初次投資成本為7500元/kWh，但當(dāng)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)延長(zhǎng)到4小時(shí)后全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的總價(jià)格為3000元/kWh。可見(jiàn)，全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)工作時(shí)間越長(zhǎng)，單位kWh價(jià)格越低。

 全釩液流電池的電解液可再生循環(huán)使用，其殘值較高。從全生命周期成本來(lái)看，以?xún)?chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為4小時(shí)的釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為例，實(shí)際成本為1875元/kWh；當(dāng)儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)為10小時(shí)，實(shí)際成本僅為1020元/kWh。

 3.產(chǎn)業(yè)鏈

全釩液流電池產(chǎn)業(yè)鏈初步形成，包括上游原材料供應(yīng)商、中游釩電池集成商、下游EPC及用戶(hù)等。上游涉及電堆及電解液制備原材料，包含V?O?、離子交換膜、電極、雙極板等；中游涉及電解液、電堆的制備與電池的制造，其中電解液價(jià)值量占比40%~80%、離子交換膜占電堆成本的30%-40%。電池制造與儲(chǔ)能系統(tǒng)集成已有大連融科、國(guó)潤(rùn)儲(chǔ)能、北京普能、上海電氣、偉力得等多家全釩液流電池產(chǎn)業(yè)龍頭企業(yè)。

4.發(fā)展?jié)摿?/span>

 目前國(guó)內(nèi)已有百兆瓦級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電站投運(yùn)。

  能源電力說(shuō)統(tǒng)計(jì)了2019年至今20個(gè)全釩液流儲(chǔ)能項(xiàng)目，其中百兆瓦時(shí)級(jí)以上項(xiàng)目10個(gè)。

 2022年9月20日，國(guó)內(nèi)首個(gè)開(kāi)工的GWh級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電站開(kāi)工——察布查爾縣25萬(wàn)千瓦/100萬(wàn)千瓦時(shí)全釩液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。2022年5月，總建設(shè)規(guī)模200MW/800MWh的大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站國(guó)家示范項(xiàng)目一期并網(wǎng)投運(yùn)，項(xiàng)目位于遼寧大連市沙河口區(qū)，一期建設(shè)規(guī)模100MW/400MWh。

壓縮空氣儲(chǔ)能

1.工作原理

 壓縮空氣儲(chǔ)能是一種以空氣為儲(chǔ)能介質(zhì)的物理儲(chǔ)能方式。

 工作原理是：當(dāng)電力過(guò)剩時(shí)，將空氣壓縮儲(chǔ)存到地下儲(chǔ)氣洞穴里（洞穴可以是鹽穴、報(bào)廢礦井、儲(chǔ)氣罐、山洞、過(guò)期油氣井、新建儲(chǔ)氣井等），將電能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣勢(shì)能。當(dāng)需要用電時(shí)，高壓空氣經(jīng)過(guò)加熱，進(jìn)入膨脹機(jī)，變成常壓的空氣，在此過(guò)程中帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，空氣壓縮勢(shì)能轉(zhuǎn)化成電能輸出。

壓縮空氣儲(chǔ)能工作原理

 壓縮空氣儲(chǔ)能，具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、建設(shè)周期短、站址布局相對(duì)靈活等優(yōu)點(diǎn)，有望成為抽水蓄能在大規(guī)模儲(chǔ)能電站領(lǐng)域的重要補(bǔ)充。

2.成本分析

 從目前已建成和在建的項(xiàng)目來(lái)看，10兆瓦的系統(tǒng)效率可達(dá)60%以上，百兆瓦級(jí)別以上的系統(tǒng)設(shè)計(jì)效率可以達(dá)到70%，先進(jìn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)效率能夠逼近75%。造價(jià)成本上，根據(jù)中國(guó)科學(xué)院熱物理研究所公開(kāi)數(shù)據(jù)，100MW的壓縮空氣儲(chǔ)能，初建成本在4000-5000元/kW，1000元/kWh，度電成本在0.15-0.25元之間。

 3.產(chǎn)業(yè)鏈

壓縮空氣儲(chǔ)能的產(chǎn)業(yè)鏈，上游為設(shè)備、資源供應(yīng)，核心核心設(shè)備包括空氣壓縮機(jī)、透平膨脹機(jī)、蓄熱換熱系統(tǒng)等，此外還需要儲(chǔ)氣鹽穴資源等；中游為技術(shù)提供與項(xiàng)目建設(shè)；下游為電網(wǎng)系統(tǒng)，壓縮空氣儲(chǔ)能電站接入電網(wǎng)系統(tǒng)，服務(wù)于工業(yè)用電、商業(yè)用電、居民用電等部門(mén)，起到調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲(chǔ)能、事故備用等關(guān)鍵作用。

壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)鏈

4.發(fā)展?jié)摿?/span>

 據(jù)CNESA數(shù)據(jù)，截至2022年9月底，中國(guó)已投運(yùn)壓縮空氣儲(chǔ)能在新型儲(chǔ)能中的占比是2.9%，裝機(jī)規(guī)模約193.24MW。

 效率的提升以及成本的下降，是壓縮空氣儲(chǔ)能商業(yè)化發(fā)展的基礎(chǔ)。

 能源電力說(shuō)根據(jù)公開(kāi)數(shù)據(jù)，不完全統(tǒng)計(jì)了山東、河南、河北、江蘇、浙江、廣東等12省備案、簽約、在建、投運(yùn)壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目合計(jì)35個(gè)，多為推進(jìn)中項(xiàng)目；其中25個(gè)有公開(kāi)規(guī)模數(shù)據(jù)，這25個(gè)項(xiàng)目合計(jì)規(guī)模已超8.2GW；壓縮空氣儲(chǔ)能頗有蓄勢(shì)待發(fā)的發(fā)展勢(shì)頭，2023將是大功率壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目快速上馬的一年。