中國粉體網(wǎng)訊 目前的儲能技術(shù)可以分為兩大板塊：一是物理儲能，主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等方式；另一個板塊則是電化學(xué)儲能，也就是我們通常熟知的電池儲能方式。
電化學(xué)儲能技術(shù)的發(fā)展歷程（見下圖）最早起于1800年的Volta電池和1836年的Daniell電池（也稱為鋅銅電池）。隨后，鉛酸電池（1882年）、鎳氫電池（1970年）和鋰電池（1990年）不斷涌現(xiàn)，實現(xiàn)商業(yè)化應(yīng)用。
電化學(xué)儲能技術(shù)的發(fā)展歷程（圖源：湯勻等，《下一代電化學(xué)儲能技術(shù)國際發(fā)展態(tài)勢分析》）
鋰離子電池
鋰離子電池具有儲能密度高、充放電效率高、響應(yīng)速度快、產(chǎn)業(yè)鏈完整等優(yōu)點，是最近幾年發(fā)展最快的電化學(xué)儲能技術(shù)，占據(jù)了電池儲能的近9成裝機份額，技術(shù)路線上主要為磷酸鐵鋰（LFP）和三元鋰（NCM和NCA）。
全球儲能用鋰電池占比趨勢（圖源：臺灣工研院，《儲能用電池市場發(fā)展與未來趨勢》）
隨著政策對新型儲能支持力度加大、電力市場商業(yè)化機制建立、儲能商業(yè)模式清晰、鋰離子電池成本的持續(xù)下降，儲能鋰離子電池市場正式進入加速發(fā)展期。全球主要的鋰離子電池儲能生產(chǎn)商來自日本（松下）、韓國（三星SDI、LG Chem）、美國（特斯拉）和中國（寧德時代、比亞迪、力神等）。
雖然鋰離子電池市場份額最大，但其使用有機電解液，高度易燃，有熱失控的危險，在大規(guī)模應(yīng)用過程中會出現(xiàn)安全、可靠性等問題。2022年6月，國家能源局發(fā)布《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2022年版）（征求意見稿）》，提出“中大型電化學(xué)儲能電站不得選用三元鋰電池、鈉硫電池，不宜選用梯次利用動力電池”。這項政策的實施，為磷酸鐵鋰、鈦酸鋰等非三元系電池打開了新的發(fā)展空間。
鈉離子電池
目前，鈉離子電池已逐步開始了從實驗室走向?qū)嵱没瘧?yīng)用的階段，國內(nèi)外已有30多家企業(yè)，包括鈉離子電池“三大家”--英國的Faradion、法國Tiamat、我國的中科海鈉，還有美國的Natron、日本岸田化學(xué)等，正在進行鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的相關(guān)布局，并取得了重要進展。
鈉離子電池儲能電站（圖片來源： 中科院物理所 ）
作為中國首家鈉離子電池企業(yè)，中科海鈉公司依托中國科學(xué)院物理所的優(yōu)勢科研力量，已率先實現(xiàn)鈉離子電池在電動自行車、低速電動車和儲能電站上的示范應(yīng)用。2019年在江蘇溧陽建成并示范運行了全球首座100kWh鈉離子電池儲能電站；2021年與華陽新材料合作的全球首套1MWh鈉離子電池光儲充智能微網(wǎng)系統(tǒng)在山西太原成功投入運行；2021年12月中旬，中科海鈉與三峽集團及阜陽市人民政府達成合作，共同建設(shè)全球首條鈉離子電池規(guī)模化量產(chǎn)線，該產(chǎn)線規(guī)劃產(chǎn)能5GWh，分兩期建設(shè)，一期1GWh計劃于2022年正式投產(chǎn)。
除中科海納外，寧德時代、欣旺達、鵬輝能源、鈉創(chuàng)新能源等國內(nèi)電池企業(yè)也紛紛入局，與容百科技、格林美等多家鋰電池材料企業(yè)同步展開鈉離子電池材料的研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化探索。
液流電池
液流電池通過電解液內(nèi)離子的價態(tài)變化實現(xiàn)電能存儲和釋放。其功率和容量可獨立設(shè)計、結(jié)構(gòu)靈活、安全性高、儲能規(guī)模大、效率高、壽命長、生命周期的性價比高等特點，使其在大規(guī)模儲能領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。根據(jù)活性物質(zhì)種類不同，液流電池目前主要為全釩液流電池、鋅基液流電池等。
全釩液流電池結(jié)構(gòu)示意圖（圖源：羅麗娟等，《綜合能源服務(wù)用釩電池儲能》）
全釩液流電池
全釩液流電池具有系統(tǒng)配置靈活、壽命長、可深充深放及環(huán)保安全等獨特的優(yōu)勢，成為近年來規(guī)�；瘍δ艿臒狳c。目前大功率的全釩液流儲能系統(tǒng)已日漸成熟并投入使用。隨著容量規(guī)模的擴大、集成技術(shù)的日益成熟，釩電池儲能成本進一步降低，在綜合能源服務(wù)中具有廣闊的應(yīng)用前景。研究機構(gòu)EVTank近日發(fā)布的《中國釩電池行業(yè)發(fā)展白皮書（2022年）》顯示，2022年國內(nèi)大量的釩電池儲能項目開工建設(shè)，預(yù)計全年新增裝機量將達到0.6GW；2025年釩電池新增規(guī)模將達到2.3GW；2030年新增規(guī)模將達到4.5GW，屆時，釩電池儲能項目累計裝機量將達到24GW。
鋅基液流電池
鋅基液流電池以金屬鋅為負極活性組分，具有儲能活性物質(zhì)來源廣泛、價格便宜、能量密度高等優(yōu)勢，在分布式儲能領(lǐng)域極具應(yīng)用價值和競爭優(yōu)勢。其中鋅溴液流電池、鋅鎳液流電池、鋅鐵液流電池等多種類型的鋅基液流電池，在過去的五十年里得到了廣泛的研究，顯示出了良好的實際應(yīng)用前景。
鋅溴液流電池生產(chǎn)企業(yè)主要有澳大利亞的Redflow、美國的ZBB和Primus Power、韓國的樂天化學(xué)，以及中國的安徽美能和百能匯通等公司。鋅鐵液流電池的生產(chǎn)企業(yè)主要有美國的ViZn公司、中國的中國電建集團江西省電力建設(shè)有限公司。2022年大連化物所成功開發(fā)出10kW/30kWh用戶側(cè)鋅溴液流電池系統(tǒng)（見下圖）。該系統(tǒng)的成功開發(fā)，將進一步推動用戶側(cè)新型鋅基液流電池的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，對于推動鋅基液流電池可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)的鋅溴液流電池系統(tǒng)，（a）30kWh；（b）10kW（圖源：鄭瓊等，《碳達峰、碳中和背景下儲能技術(shù)研究進展與發(fā)展建議》）
鉛蓄電池
鉛蓄電池的特點是技術(shù)成熟、成本低、安全可靠，但是放電功率較低、壽命較短。鉛蓄電池主要包括鉛酸電池和鉛炭電池，目前的研發(fā)主要集中于鉛炭電池�！�2022儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年，我國鋰離子電池儲能裝機規(guī)模中，鉛蓄電池（包含鉛炭電池）功率規(guī)模占比僅為5.5%。隨著新的電化學(xué)儲能技術(shù)的快速發(fā)展，尤其是鋰離子電池的應(yīng)用，鉛蓄電池將面臨很大的挑戰(zhàn)。
鉛酸電池
鉛酸電池由于具有生產(chǎn)原材料豐富、制造工藝成熟、維護成本低、性能穩(wěn)定和安全可靠等優(yōu)點而得到廣泛應(yīng)用，但是也存在質(zhì)量比能量低、自放電高、使用壽命短、重金屬污染等缺點。
鉛炭電池
鉛炭電池可理解為鉛酸電池的升級版，通過在負極添加高活性的碳材料，可以有效抑制部分荷電態(tài)下因負極硫酸鹽化引起的容量快速衰減，并可以提高電池的快速充放電能力。前些年，鉛炭電池在儲能領(lǐng)域已有多個項目案例，比如，浙江舟山東福山島風光柴儲能電站、新疆吐魯番新能源城市微電網(wǎng)示范工程、南方電網(wǎng)光儲一體化柴儲能電站等。不過，鉛炭電池在經(jīng)過幾年的快速發(fā)展后目前趨于沉寂，目前鉛炭電池市場規(guī)模還相對較小，但安全性高、回收率高的特點使其在場地要求不高、有較長的充放電工作周期等場合仍然是有競爭力的儲能技術(shù)。
鈉硫電池
鈉硫電池在19世紀60年代由福特公司首先開發(fā)，以其資源優(yōu)勢、可長時放電、寬的環(huán)境適應(yīng)溫度范圍以及較高的能量和體積密度等優(yōu)勢，近些年在包括美國、中國、韓國、瑞士等國家得到應(yīng)用研究和推廣。
(a，b) 上硅所開發(fā)的30A·h和650 A·h鈉硫單體電池及其循環(huán)性能（圖源：胡英瑛等，《儲能鈉硫電池的工程化研究進展與展望》）
然而，鈉硫電池在應(yīng)用過程中可能發(fā)生失效，鈉硫電池儲能電站也可能產(chǎn)生損壞，安全隱患在一定程度上制約了它的商業(yè)化發(fā)展�；诖�，在上述《防止電力生產(chǎn)事故的二十五項重點要求（2022年版）（征求意見稿）》中，它同三元鋰一起，被關(guān)了小黑屋。
小結(jié)與展望
2021年，中國儲能技術(shù)在基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)和集成示范方面均取得了重要進展。這一年，中國機構(gòu)和學(xué)者發(fā)表SCI論文11949篇，居世界第一位，且遙遙領(lǐng)先于第二位美國，中國已經(jīng)成為全球儲能技術(shù)基礎(chǔ)研究最活躍的國家。在關(guān)鍵技術(shù)和集成示范方面，各主要儲能技術(shù)也均取得重要進展。
展望未來，中國儲能有望保持規(guī)�；l(fā)展的良好態(tài)勢。在國家雙碳戰(zhàn)略的持續(xù)推動下，儲能政策將繼續(xù)向好。中國儲能技術(shù)領(lǐng)域?qū)⒂型^續(xù)“加速跑”，基礎(chǔ)研究將繼續(xù)保持國際最活躍國家地位。鋰離子電池、液流電池、鈉離子電池等多種化學(xué)儲能技術(shù)將快速發(fā)展，儲能領(lǐng)域?qū)⒂瓉砜焖侔l(fā)展的新機遇。
參考來源：
1、湯勻等，《下一代電化學(xué)儲能技術(shù)國際發(fā)展態(tài)勢分析》
2、鄭瓊等，《碳達峰、碳中和背景下儲能技術(shù)研究進展與發(fā)展建議》
3、陳海生等，《2021年中國儲能技術(shù)研究進展》
4、臺灣工研院，《儲能用電池市場發(fā)展與未來趨勢》
5、馬琳等，《推動我國鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化路徑探析》
6、羅麗娟等，《綜合能源服務(wù)用釩電池儲能》
7、郭雷斌，《鋅基液流電池負極漿料的制備與性能研究》
8、中國能源報，《鉛炭電池：電化學(xué)儲能新賽道》
9、胡英瑛等，《儲能鈉硫電池的工程化研究進展與展望》
（中國粉體網(wǎng)編輯整理/長安）
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