2016年以來，國內(nèi)外風(fēng)電、光伏、通信和家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)開始升溫。同時(shí)，國內(nèi)動(dòng)力電池產(chǎn)能處于快速釋放階段，企業(yè)的梯次利用技術(shù)日趨成熟，動(dòng)力電池用于儲(chǔ)能既可以幫助消化多余電池產(chǎn)能，也可以讓那些即將大規(guī)模退役的動(dòng)力電池在梯次利用中發(fā)揮剩余價(jià)值。在這些因素的推動(dòng)下，儲(chǔ)能領(lǐng)域猶如解凍的河流，開始澎湃起來。

此外，“新電改”也為儲(chǔ)能的發(fā)展奠定了堅(jiān)實(shí)基礎(chǔ)，再加上儲(chǔ)能示范項(xiàng)目的開展和相關(guān)儲(chǔ)能扶持政策的出臺(tái)，“十三五”期間儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)⒂瓉砜缭绞桨l(fā)展。據(jù)業(yè)內(nèi)機(jī)構(gòu)預(yù)計(jì)，到2020年，儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到136.97GW，占2020年全國發(fā)電總裝機(jī)量1800GW的7.6%。

作為重要儲(chǔ)能技術(shù)之一的電化學(xué)儲(chǔ)能，一直是近年來各大企業(yè)爭(zhēng)先發(fā)展的方向，也是儲(chǔ)能“風(fēng)口”真正的受益者。常見的電化學(xué)儲(chǔ)能電池有液流電池、鉛炭電池、鋰離子電池和鈉硫電池等。根據(jù)各種應(yīng)用場(chǎng)合對(duì)儲(chǔ)能功率和儲(chǔ)能容量要求的不同，各種儲(chǔ)能技術(shù)都有其適宜的應(yīng)用領(lǐng)域。儲(chǔ)能向好，儲(chǔ)能電池也將迎來發(fā)展機(jī)遇，那么，哪種新興儲(chǔ)能電池將會(huì)在未來的儲(chǔ)能領(lǐng)域里獨(dú)領(lǐng)風(fēng)騷、翩翩起舞呢?

全釩液流電池：瞬間再充電儲(chǔ)能使用20年

液流電池也被稱為氧化還原液流電池，是一種新型的大型電化學(xué)儲(chǔ)能裝置。目前研究較多的液流電池有鋅溴電池、全釩液流電池等。液流電池的理論保存期無限，儲(chǔ)存壽命長(zhǎng)，無自放電，能100%深度放電而不會(huì)損壞電池，這些特點(diǎn)使得液流電池成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的首選技術(shù)。

以全釩液流電池為例，它可以通過更換電解液實(shí)現(xiàn)“瞬間再充電”，與傳統(tǒng)鋰離子電池相比，全釩液流電池的壽命更長(zhǎng)。商用鋰離子電池的壽命一般在5-8年，而全釩液流電池的壽命可達(dá)20年。其回收處理相對(duì)鋰電池來說更為簡(jiǎn)單，在可循環(huán)利用方面更占優(yōu)勢(shì)。

2013年，大連融科與大連化物所聯(lián)合研制的全球最大規(guī)模的全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)成功通過業(yè)主驗(yàn)收，這是世界上第一套實(shí)際并網(wǎng)運(yùn)行的5MW級(jí)大型工業(yè)儲(chǔ)能裝置，各項(xiàng)指標(biāo)都處于國際領(lǐng)先水平。2014年，大連融科又與博世集團(tuán)合作，在德國北部風(fēng)場(chǎng)建造了全釩液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)。此外，大連融科還與美國UniEnergyTechnologies公司合作，建造了美國首座MW級(jí)全釩液流儲(chǔ)能電池電站。

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)。截至目前，該公司已在釩電池領(lǐng)域申請(qǐng)專利24項(xiàng)、授權(quán)發(fā)明專利17項(xiàng)、建立企業(yè)標(biāo)準(zhǔn)7項(xiàng)，并先后在我國國內(nèi)、印度、新加坡等多地開展了12個(gè)釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)示范工程，產(chǎn)品遠(yuǎn)銷至韓國、美國等國。2017年2月，其自主研發(fā)的模塊化釩電池儲(chǔ)能系統(tǒng)拿到韓國首個(gè)年度訂單。目前，公司已連續(xù)兩年為韓國多個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目提供電池。

全釩液流儲(chǔ)能電池與風(fēng)電、光伏電組合成離網(wǎng)或微電網(wǎng)發(fā)電系統(tǒng)，對(duì)于孤島、離網(wǎng)的邊遠(yuǎn)地區(qū)來說，是不錯(cuò)的綠色能源組合。

鉛炭電池：破解儲(chǔ)能的高成本難題

成本過高一直是儲(chǔ)能商業(yè)化的巨大障礙，而傳統(tǒng)鉛蓄電池又存在質(zhì)量重、容量小、壽命低等弊端。為了降低儲(chǔ)能成本，推動(dòng)鉛蓄電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的進(jìn)一步應(yīng)用，鉛炭電池近年來開始登上儲(chǔ)能電池的舞臺(tái)。鉛炭電池由傳統(tǒng)鉛酸蓄電池演化而來，它將鉛酸蓄電池和超級(jí)電容器合二為一，既能短時(shí)間大容量充電，又保持了鉛蓄電池高比能量的特點(diǎn)，同時(shí)在循環(huán)壽命、性價(jià)比、安全性、低溫性能、生產(chǎn)及回收工藝方面也具有明顯優(yōu)勢(shì)。

2016年6月，工信部等三部委聯(lián)合印發(fā)《中國制造2025-能源裝備實(shí)施方案》通知，在儲(chǔ)能裝備方面，明確高性能鉛炭電池儲(chǔ)能裝備是重點(diǎn)技術(shù)攻關(guān)項(xiàng)目。目前，國內(nèi)多家電池企業(yè)正在逐步完善鉛炭電池領(lǐng)域的布局。作為最早的鉛炭電池儲(chǔ)能應(yīng)用商，雙登鉛炭?jī)?chǔ)能電池已經(jīng)應(yīng)用在IDC機(jī)房后備電源、風(fēng)光儲(chǔ)一體化電站等多個(gè)項(xiàng)目中;圣陽股份將鉛炭電池應(yīng)用于儲(chǔ)能、備用電源、通信基站電源等領(lǐng)域，并具備了批量生產(chǎn)能力;南都電源研發(fā)的鉛炭電池產(chǎn)品目前已被應(yīng)用在多個(gè)國內(nèi)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目中。

中國工程院院士楊裕生認(rèn)為，憑借低成本、安全、原料易得、可靠、產(chǎn)業(yè)化技術(shù)成熟等顯著優(yōu)勢(shì)，鉛炭電池已經(jīng)成為符合我國產(chǎn)業(yè)布局和制造水平的一種儲(chǔ)能電池產(chǎn)品。中國化學(xué)和物理電源行業(yè)協(xié)會(huì)儲(chǔ)能應(yīng)用分會(huì)秘書長(zhǎng)劉勇表示，作為一種新的儲(chǔ)能技術(shù)路線，鉛炭電池在目前鋰電池成本尚未降低的情況下，具有一定優(yōu)勢(shì)，很有發(fā)展前景。

鈉硫電池：需滿足300℃高溫運(yùn)行環(huán)境

鈉硫電池將鈉和硫分別用作陽極和陰極，其中的氧化鋁陶瓷同時(shí)起隔膜和電解質(zhì)的雙重作用。在一定的工作溫度下，鈉離子透過氧化鋁陶瓷與硫之間發(fā)生可逆反應(yīng)，形成能量的釋放和儲(chǔ)存。鈉硫電池的比能量密度是鉛蓄電池的3~4倍，體積小，可大電流、高功率放電，充放電效率高，原料資源儲(chǔ)量也比較豐富。

鈉硫電池的不足之處是其正、負(fù)極活性物質(zhì)的強(qiáng)腐蝕性，對(duì)電池材料、電池結(jié)構(gòu)及運(yùn)行條件的要求苛刻：運(yùn)行溫度通常在300℃~350℃，需要附加供熱設(shè)備來維持溫度，并且鈉硫電池僅在達(dá)到300℃左右的溫度下才能運(yùn)行，由此造成啟動(dòng)時(shí)間較長(zhǎng)，也在一定程度上限制了其應(yīng)用。

中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所和上海市電力公司經(jīng)過多年合作，成功研制出具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的容量為650Ah的鈉硫儲(chǔ)能單體電池，使我國成為繼日本之后世界上第二個(gè)掌握大容量鈉硫單體電池核心技術(shù)的國家。2015年，福瑞至秦唐新能源科技有限公司與中國科學(xué)院合肥固體研究所共同研發(fā)的鈉硫單體電池，被列入國家“863”計(jì)劃項(xiàng)目，作為“新型儲(chǔ)能技術(shù)引領(lǐng)者”，其擁有的專利、專有技術(shù)成果覆蓋了鈉硫電池產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的整個(gè)流程和全部領(lǐng)域，技術(shù)水準(zhǔn)已經(jīng)達(dá)到國際水平。

鈉硫電池適合在特定的儲(chǔ)能環(huán)境中使用，雖然應(yīng)用并不廣泛，但在某些領(lǐng)域依然有其不可替代性。

鋰離子電池：未來的儲(chǔ)能應(yīng)用前景可期

鋰離子電池的儲(chǔ)存能量密度比較高，可達(dá)200～500Wh/L，其相同體積下重量約為鉛蓄電池的1/5～1/6。但鋰離子電池耐過充/放電性能差，組合及保護(hù)電路復(fù)雜，成本相對(duì)于鉛蓄電池偏高，單體電池一致性及安全性也有待提高。

2016年，鋰電池占新增儲(chǔ)能方案的50%。到2025年，鋰電池預(yù)計(jì)繼續(xù)占據(jù)主導(dǎo)地位，占全球電力電池儲(chǔ)能部署的80%。

比亞迪電力科學(xué)研究院總工程師張子峰表示，比亞迪將有更多商業(yè)化鋰電儲(chǔ)能運(yùn)營項(xiàng)目在2017至2018年落地。比亞迪積極參與儲(chǔ)能調(diào)頻輔助服務(wù)市場(chǎng)，其用于國際市場(chǎng)調(diào)頻的出貨量已經(jīng)超過100MW。

董明珠攜萬達(dá)集團(tuán)、京東、中集集團(tuán)等多家企業(yè)投資銀隆，他們看中的除了“造車”，還有鈦酸鋰儲(chǔ)能電池。鈦酸鋰電池除了應(yīng)用于新能源汽車，更大的應(yīng)用市場(chǎng)是萬億級(jí)的儲(chǔ)能市場(chǎng)。據(jù)行業(yè)專家分析，與動(dòng)力電池不同，儲(chǔ)能電池更看重電池長(zhǎng)壽命、低成本、高安全的性能，而鈦酸鋰儲(chǔ)能電池在這些方面優(yōu)勢(shì)十分明顯。

中航鋰電儲(chǔ)能事業(yè)部總經(jīng)理李長(zhǎng)青表示，如同火熱的電動(dòng)汽車市場(chǎng)一樣，儲(chǔ)能市場(chǎng)“風(fēng)口”很快就會(huì)到來，在中航鋰電的戰(zhàn)略規(guī)劃中，儲(chǔ)能業(yè)務(wù)與電動(dòng)汽車業(yè)務(wù)處于“并駕齊驅(qū)”的位置，公司已在技術(shù)及產(chǎn)線布局方面做好了儲(chǔ)備。

正如業(yè)內(nèi)人士所說，新能源汽車之后，下一個(gè)時(shí)代將屬于儲(chǔ)能。先知先覺的企業(yè)，除了在鉛炭電池儲(chǔ)能方面布局的雙登、南都等，在全釩液流電池儲(chǔ)能方面布局的大連融科和大力電工等，在鈉硫電池儲(chǔ)能方面布局的中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所和上海市電力公司等，在鋰離子電池儲(chǔ)能方面布局的比亞迪和董明珠外，還有國軒高科、中興派能、猛獅科技、雄韜股份、桑頓新能源、欣旺達(dá)等一批國內(nèi)外知名電池&PACK企業(yè)，甚至鋰電池材料綜合供應(yīng)商如杉杉股份，均依據(jù)自身的優(yōu)勢(shì)和對(duì)儲(chǔ)能市場(chǎng)的判斷，積極布局儲(chǔ)能項(xiàng)目。

未來幾年，儲(chǔ)能電池市場(chǎng)勢(shì)必將迎來利好，鉛炭電池、全釩液流電池以及鋰離子電池均有望憑借自身優(yōu)勢(shì)闖出一片天地。而誰將走得更遠(yuǎn)，還要看技術(shù)的進(jìn)步能在多大程度上彌補(bǔ)不同儲(chǔ)能電池身上的那些“先天”的不足。

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