儲能產(chǎn)業(yè)作為未來推動新能源產(chǎn)業(yè)發(fā)展的前瞻性技術(shù)，目前已發(fā)展成物理儲能、電化學儲能、儲熱、儲氫等在內(nèi)的多種技術(shù)類型，在新能源并網(wǎng)、電動汽車、智能電網(wǎng)、微電網(wǎng)、分布式能源系統(tǒng)、家庭儲能系統(tǒng)、無電地區(qū)供電工程等不同應(yīng)用場景下，展露出巨大的發(fā)展?jié)摿?，市場前景非常廣闊。相關(guān)技術(shù)發(fā)展如何？快來跟隨小編盤點一番

儲能技術(shù)百花齊放：已具推廣基礎(chǔ)

儲能可以包括物理儲能、電化學儲能、儲熱、儲氫等多種類型，不同類型下有各種細分的儲能技術(shù)。從技術(shù)成熟的角度看，抽水蓄能發(fā)展了100多年，其技術(shù)最為成熟，應(yīng)用規(guī)模最大，鋰電池隨著電動汽車的發(fā)展也已經(jīng)大規(guī)模商業(yè)化，鉛蓄電池則是經(jīng)歷了從鉛酸到鉛炭的技術(shù)進化，目前鉛炭電池在電化學儲能制造成本方面具有優(yōu)勢。不同的儲能技術(shù)具有不同的特點，如抽水蓄能裝機容量大、技術(shù)成熟可靠、適合調(diào)峰;而化學電池儲能技術(shù)由于響應(yīng)時間短，同時可以快速攀升到最大功率，因此很適合調(diào)頻;高溫超導(dǎo)技術(shù)需要極低的溫度，對于設(shè)備要求高，同時因為要保持極低的溫度，因此缺乏經(jīng)濟性，但是氫氣的儲存需要超低溫，將制氫和高溫超導(dǎo)技術(shù)結(jié)合就能發(fā)揮比較好的作用。因此，總體上看各種技術(shù)都有各自的應(yīng)用場景。

（易事特儲能示范項目）

抽水蓄能—最成熟的儲能技術(shù)

截至2016年4月，全球儲能總裝機容量為145.92吉瓦，其中抽水蓄能為142吉瓦，占全部裝機容量的97.16%，化學電池儲能只占了總裝機容量的不到1%。

抽水蓄能已經(jīng)有100年的應(yīng)用歷史了，是目前最成熟、最經(jīng)濟、使用壽命最長的儲能模式，目前主要應(yīng)用于系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻及備用電源領(lǐng)域。

截止2016年底，全國抽水蓄能裝機容量達到2669萬千瓦，占全部電源裝機容量的1.62%，而根據(jù)國務(wù)院《能源發(fā)展“十三五”規(guī)劃》提出，加快大型抽水蓄能電站建設(shè)，新增開工規(guī)模6000萬千瓦，2020年在運規(guī)模達到4000萬千瓦。國家發(fā)改委《關(guān)于促進抽水蓄能電站健康有序發(fā)展有關(guān)問題的意見》提出到2025年，全國抽水蓄能電站總裝機容量達到約1億千瓦，占全國電力總裝機的比重達到4%左右。

抽水蓄能的特點主要表現(xiàn)為儲能容量大(百兆瓦起步)，響應(yīng)時間相對燃氣機組及火電機組要短，充放電時間長，循環(huán)壽命是所有儲能技術(shù)中最長的，因此可以用于能量時移、調(diào)頻、調(diào)相、黑啟動等。

相較于其他儲能技術(shù)，抽水蓄能對地理位置要求高，初始投資資金大，但是由于水輪機組的使用壽命較長，同時抽水蓄能的技術(shù)成熟，設(shè)備的運營和維護簡單，由于裝機容量大，因此實際度電運維成本極低，因此抽水蓄能總的度電成本是現(xiàn)有技術(shù)中最低的。

壓縮空氣—系統(tǒng)效率有待提升

傳統(tǒng)的壓縮空氣儲能是用電動機驅(qū)動多級壓縮機將空氣壓縮并存于儲氣單元中，在能量釋放時，將高壓氣體從儲氣單元釋放。隨后通入多級透平膨脹做功，完成空氣壓力能到電能的轉(zhuǎn)換。其特點是容量大(可達100MW以上)、充放電時間長、單位建造成本和運行成本較低、系統(tǒng)壽命長等。但是由于空氣儲能需要和燃氣輪機電站配套使用，效率只能達到60%左右，因此大大限制了其應(yīng)用范圍，同時，啟動時間較長(僅比火電啟動時間要短)也限制了其應(yīng)用場景。如德國在1978年就建成了290MW裝機容量的壓縮空氣儲能電站，其充氣時間為8h，放電時間為2h，將補燃所消耗的能量算在內(nèi)時系統(tǒng)效率只有46%。美國在1991年建成的空氣壓縮儲能電站裝機容量為110MW，充氣時間為41h，放電時間為26h，將補燃所消耗的能量算在內(nèi)時系統(tǒng)效率為54%。

飛輪儲能—降低成本是關(guān)鍵

飛輪儲能的特點在于充電時將電能轉(zhuǎn)化成動能，放電時將動能再驅(qū)動電機產(chǎn)生電能。根據(jù)其動能方程E=Jω2/2可知，飛輪的動能與其轉(zhuǎn)速有關(guān)。相較于其他技術(shù)，飛輪儲能的特點在于：幾乎無摩擦損耗、風阻小;比功率可達8kW/kg以上，遠遠高于傳統(tǒng)電化學儲能技術(shù);其壽命主要取決于飛輪材料的疲勞壽命及系統(tǒng)中電子元器件的壽命，目前飛輪儲能的使用壽命可達15年以上;使用壽命不受充放電深度影響;運行過程中無有害物質(zhì)產(chǎn)生;運行過程中幾乎不需要維護;工況環(huán)境適應(yīng)性好，-20℃~50℃下都能正常工作。

但是飛輪儲能的主要缺點在于其空載下的能量損失大，每小時超過2.5%。盡管飛輪儲能理論能量密度高達200-400Wh/kg，但是在實際應(yīng)用過程中，限于材料的因素，安全穩(wěn)定運行的飛輪的儲能密度通常不高于100Wh/kg，此外，價格昂貴也是影響飛輪儲能推廣的因素之一。從技術(shù)研發(fā)的角度看，一方面將飛輪國產(chǎn)化以降低成本是大勢所趨，另一方面尋求新型飛輪材料以提升能量密度或者降低成本是飛輪儲能應(yīng)用推廣的關(guān)鍵?？傮w上來說，由于飛輪儲能屬于功率型儲能，其應(yīng)用場景在于調(diào)頻，平滑新能源輸出波動上，同時由于其放電時間較短(屬于分秒級應(yīng)用)，目前主要應(yīng)用在UPS中。

鉛蓄電池—技術(shù)成熟，商業(yè)化應(yīng)用有先發(fā)優(yōu)勢

鉛蓄電池是指電極由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。目前市場上應(yīng)用最廣的是鉛酸電池和鉛炭電池。相較而言，鉛炭電池具有傳統(tǒng)鉛酸電池的特點，同時大幅改善傳統(tǒng)鉛酸電池各方面的性能，鉛炭電池的優(yōu)點主要有充電倍率高、循環(huán)壽命長(是普通鉛酸電池的4~5倍)、安全性好、可再生利用率高(可達97%，遠高于其他化學電池)、技術(shù)成熟、原材料資源豐富、成本較低(投資成本為1200~1600元/Wh，是普通鉛酸電池的1.5倍左右)。

但是因為鉛是有毒材料，對于廢舊鉛蓄電池需要進行回收利用，2015年我國再生鉛產(chǎn)量約186萬噸，在鉛總產(chǎn)量中的占比由13.8%提升至47.9%，但是與國外發(fā)達國家超過80%的再生鉛消費比例相比，我國的鉛回收比例還有很大的提升空間。鉛炭電池的特性決定當鉛炭電池的放電倍率過高時，其DOD無法達到100%，因此鉛炭電池更適合于能量型應(yīng)用，同時其最佳使用DOD在60%左右。此外鉛蓄電池的能量密度低，循環(huán)次數(shù)少也是其主要缺點。

總體來看，鉛蓄電池由于有著低成本、安全的優(yōu)勢;此外，由于鉛蓄電池在通信領(lǐng)域早已用于備用電源，其技術(shù)成熟程度僅次于抽水蓄能，可以非常迅速地應(yīng)用到儲能場景中，因此在商業(yè)化應(yīng)用上有著先發(fā)優(yōu)勢。

鋰離子電池—發(fā)展最快，成本優(yōu)勢漸顯

鋰離子電池指以含鋰的化合物制成的蓄電池，其充放電的過程中只有鋰離子，而沒有金屬鋰的存在。目前鋰電池根據(jù)材料不同可以分為鈷酸鋰、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、三元鋰、鈦酸鋰(負)等。相較于其他化學電池，鋰電池的特點在于：能量密度高(如三元鋰可達200Wh/kg);循環(huán)壽命較長(普遍能達到2000次以上);低自放電率(月自放電2%);能量轉(zhuǎn)化率高;無記憶效應(yīng)，可以進行不同深度的充放電循環(huán);充放電倍率較高，可以進行快速充放。

相比其他化學儲能技術(shù)，鋰電池目前在國內(nèi)電動汽車和儲能領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用，從全球范圍來看，除去抽水蓄能后，鋰離子電池的項目數(shù)占比和裝機容量占比最大，是增長幅度最快的電化學儲能技術(shù)。但是因為目前成本還相對較高(至少在1500元/kwh以上，根據(jù)材料不同實際價格變化范圍很大)，實際應(yīng)用中循環(huán)壽命還達不到經(jīng)濟性應(yīng)用(DOD在90%以上時會影響電池壽命，因此實際使用中DOD在80%~90%)，因此使用范圍受到了一定的限制。

鋰電池最早的規(guī)模化應(yīng)用在IT領(lǐng)域(如手機、筆記本電池)，盡管用量大，但是單體所含能量少(Wh級別)因此技術(shù)相對簡單。自電動汽車產(chǎn)業(yè)大力發(fā)展以來，由于鋰電池作為電動汽車的主要動力源，其kWh級別的應(yīng)用以及頻繁大功率的充放電使得鋰電池在技術(shù)和成本上有了顯著的突破。隨著儲能時代的到來，鋰電池的應(yīng)用規(guī)模也將再上一個臺階，而MWh級別的應(yīng)用將促進鋰電池成本的進一步下降。

目前限制鋰電池的主要因素之一是鋰資源有限，目前全球大約有1300萬噸的鋰資源，中國有大約350萬噸，根據(jù)鋰電池技術(shù)不同，對鋰資源的需求有一定的差異，但是即使采用消耗量最少的鈷酸鋰，每輛電動車安裝40kWh的電池計算，全中國擁有的鋰資源只能生產(chǎn)約4億輛汽車，而全世界也僅能生產(chǎn)約16億輛電動汽車，因此鋰資源的限制要求產(chǎn)業(yè)進行鋰回收。

此外，限制鋰電池應(yīng)用的另一個主要因素在于安全性，因此舍棄能量密度和功率密度，專注提升長壽命、低成本、高安全為突出特征的儲能電池成為目前主要研究方向之一。具體到鋰離子電池分類中，鈦酸鋰電池是較為典型的代表，其特點在于壽命長(普遍能達到10000次以上)、功率密度高(如美國Altairnano公司的鈦酸鋰電池功率密度達到1760W/kg，對比鉛炭電池只有500~600Wh/kg)、充放電倍率高，因此很適合功率型應(yīng)用場景。但是目前限制鈦酸鋰電池的最大因素在于其成本過高，普遍是磷酸鐵鋰電池的3~5倍?？傮w來看，由于鋰電池早期應(yīng)用于IT領(lǐng)域(如手機)，此后隨著新能源汽車行業(yè)的發(fā)展而迅速成熟，隨著鋰電池價格的快速下降，我們認為在3~5年內(nèi)鋰電池即可滿足一些企業(yè)的內(nèi)部投資收益率從而進行商業(yè)化推廣。

液流電池—全釩主導(dǎo)，安全第一

液流電池是以具有流動性的電解質(zhì)溶液作為活性物質(zhì)的電池，活性物質(zhì)分裝在兩個儲液罐中，各由一個泵使溶液流經(jīng)液流電池電堆，在離子交換膜兩側(cè)的電極上分別發(fā)生氧化和還原反應(yīng)。其最大的特點在于輸出功率和儲能容量相互獨立，其功率的大小取決于電堆，而容量大小取決于電解液容量。液流電池研究體系包括：多硫化鈉/溴體系、全釩體系、鋅/溴體系和鐵/鉻體系等，目前全釩液流電池是液流電池中發(fā)展最快的，技術(shù)也是最成熟的，其特點是循環(huán)壽命長、安全性高、充放電效率可達70%，系統(tǒng)響應(yīng)時間在20毫秒左右，工作溫度為5℃~45℃。但是全釩液流電池的溶液有毒性、不環(huán)保、放電倍率低、能量密度低、電池制造成本相對較高(3000元/kWh以上)，目前全釩液流電池還處于項目示范階段，距離商業(yè)化還需一段時間。

與全釩電池相比，鐵鉻電池有其獨到的優(yōu)勢，其中陽離子交換膜成本低是其最突出的特點，相比全釩電池的膜成本占電堆成本的約1/2，鐵鉻電池的膜成本只占電堆成本的10%。同時工作溫度廣，電池更穩(wěn)定。目前已有公司可以將鐵鉻電池系統(tǒng)成本降到2000元/kWh以下，有一定成本優(yōu)勢，但是由于尚未規(guī)?；瘧?yīng)用，技術(shù)有效性尚需進行實際驗證。

燃料電池—高成本制約大規(guī)模商業(yè)化

燃料電池是指把燃料中的化學能通過電化學反應(yīng)直接轉(zhuǎn)換為電能的發(fā)電裝置，在燃料電池中，氫燃料電池是目前進展最快的技術(shù)，氫能的商業(yè)化主要集中在氫燃料電池汽車上。氫燃料電池的特點是通過化學能直接轉(zhuǎn)換為電能，中間不需要進行燃燒，反應(yīng)產(chǎn)生的產(chǎn)物是水，可以拿來繼續(xù)制氫，保證了循環(huán)使用，除了有一些氮氧化物的排放以外不會產(chǎn)生氣體如一氧化碳、二氧化碳等有害物質(zhì)，保證了對環(huán)境的友好，能量密度高，理論上限在10000~20000Wh/kg，應(yīng)用于汽車上時加氫速度快(和燃油車類似，3分鐘左右即可加滿)。但是目前氫燃料電池也存在著發(fā)電效率不高(65%左右)，反應(yīng)催化劑是鉑，其成本昂貴的問題?？傮w上看，氫燃料電池燃燒時清潔，產(chǎn)物為水，可以循環(huán)使用，其發(fā)電機組結(jié)構(gòu)簡單、維修方便、啟動迅速、即開即停，以應(yīng)用于削峰填谷場景中為例，在電網(wǎng)低負荷的谷電時可以利用多余的電進行電解水，生產(chǎn)氫和氧，在高峰時反應(yīng)進行發(fā)電，因此從長遠的未來看，氫燃料電池是解決能源及環(huán)境問題的最佳解決方案，因此最為被市場所看好。

儲熱

儲熱技術(shù)主要有三種方式，包括顯熱儲熱、相變儲熱和熱化學儲熱，其特點是其性能受儲熱介質(zhì)?密度等狀態(tài)量以及熱交換過程和轉(zhuǎn)化中性能的影響。

顯熱儲熱是利用材料所固有的熱熔進行的熱量儲存形式，其特點是鹽成本占總成本的近一半，而儲熱密度低(0.2GJ/m3)，顯熱儲熱的研究時間最長，成本相對較低，在國外也有少量商業(yè)化應(yīng)用，但是國內(nèi)由于起步晚，還未進入大規(guī)模商業(yè)化運行階段，實際上光熱發(fā)電中使用的熔融鹽以及太陽能熱水器其本質(zhì)就是顯熱儲熱。

相變儲熱是利用箱變材料在物態(tài)變化時，吸收或放出大量潛熱而進行儲能。根據(jù)相變形式不同可以分為固-固相變、固-液相變和氣液相變，而依據(jù)相變材料不同可以分為有機相變材料和無機相變材料，每種類型下還可細分不同類型。理想的相變材料應(yīng)該具有以下性質(zhì)：高焓值、導(dǎo)熱系數(shù)高、有合適的相變點、高比熱容、體積膨脹率小、無相分離和過冷現(xiàn)象、循環(huán)穩(wěn)定性高、腐蝕性小、不然、無毒、低成本，目前還沒有相變材料可以同時滿足上述所有條件。

熱化學儲熱主要基于化學反應(yīng)中化學鍵的生成和破壞需要吸收和釋放能量，其特點在于儲能密度高、可長距離運輸、熱損失小，但是由于系統(tǒng)復(fù)雜、技術(shù)難度大、可操作性不強，目前還處于研究階段。

儲能技術(shù)經(jīng)濟性評價：效益逐體現(xiàn)

儲能技術(shù)的經(jīng)濟性評價方法有多種，由于儲能帶來的社會效益無法被企業(yè)所量化獲得，因此我們只按現(xiàn)有機制計算儲能的投資回報。實際上，由于不同的應(yīng)用場景、不同的區(qū)域以及不同的儲能技術(shù)需要考慮的變量因素不同，在現(xiàn)行電力體制下，可能存在區(qū)域性的盈利機會。以輔助服務(wù)為例，由于有不同的標準和政策，實際計算中需要做相應(yīng)調(diào)整。如各區(qū)域的《發(fā)電廠并網(wǎng)運行管理細則》和《并網(wǎng)發(fā)電廠輔助服務(wù)管理細則》中規(guī)定了電力輔助服務(wù)交易的承付、輔助服務(wù)種類、考核補償方式等。各區(qū)域調(diào)頻補償辦法不同，其中華北電網(wǎng)的補償在考慮了容量補償和可用時間補償以外還考慮了調(diào)節(jié)性能，一定程度上使得性能更優(yōu)的儲能電站可以獲得更多的補償。

由于目前實際應(yīng)用中儲能大多用于削峰填谷，我們以10MWh的鉛炭電池用于削峰填谷來進行投資回報的測算。目前初始的系統(tǒng)成本在1200元/kWh左右，項目運行假設(shè)如下：

1.折舊年限以8年計，總體系統(tǒng)壽命短板在于電池，因此我們假設(shè)電池以30%的殘值率，系統(tǒng)以20%的殘值率，以直線法折舊;

2.電池容量以年3%的速度衰減，到第8年時衰減到79%，低于最佳使用閾值;

3.以江蘇省110KV大工業(yè)用電計算，因為受限于電池特性，實際運行中峰8h，谷6.4h，平1.6h，系統(tǒng)效率90%，平均峰谷價差0.6762元/kWh計，日循環(huán)次數(shù)1次，實際年利用時間為330天;

根據(jù)上述假設(shè)我們用折現(xiàn)現(xiàn)金流保守測算得到項目的稅后IRR為5.2%，已經(jīng)具有一定的經(jīng)濟可行性，而如果公司在此基礎(chǔ)上加一定比例的杠杠，實際投資回報率可以超過10%。

在現(xiàn)有的儲能技術(shù)和應(yīng)用場景下，我們認為儲能已經(jīng)具備了一定的商業(yè)化運行能力，行業(yè)內(nèi)生需求與經(jīng)濟性已到一定的臨界點，實際制約產(chǎn)業(yè)發(fā)展的瓶頸在于國家政策和標準，我們認為相關(guān)政策落地之日即儲能產(chǎn)業(yè)爆發(fā)之時。

結(jié)合前文分析，我們看好工商業(yè)削峰填谷、新能源發(fā)電用電等應(yīng)用端，看好鋰電池、鉛炭電池等產(chǎn)品在儲能上的應(yīng)用。

作為智慧城市和智慧能源系統(tǒng)解決方案供應(yīng)商，易事特是國內(nèi)率先布局儲能技術(shù)、開展智能微網(wǎng)等示范性應(yīng)用的企業(yè)之一，通過持續(xù)多年的自主創(chuàng)新，易事特掌握了儲能變流器關(guān)鍵控制、微網(wǎng)能量管理系統(tǒng)經(jīng)濟優(yōu)化調(diào)度等核心應(yīng)用技術(shù)，處于行業(yè)領(lǐng)先地位。