2022-12-02

浅谈六大储能技术发展现状与趋势

在新型电力系统中，储能将成为至关重要的一环，是新能源消纳以及电网安全保障必要保障，在发电侧、电网侧、用电侧都会得到广泛的应用，需求空间广阔。国内市场，风光强制配储政策推动储能需求指数增长。在市场需求爆发以及政策鼓励的双重推动下，成熟的抽水蓄能、锂电储能呈现爆发性增长，其他新型储能技术也进入了发展快车道。本文主要讲述钠离子电池，液流电池，光热储能，重力储能，压缩空气储能，飞轮储能六种储能技术的发展现状，制造成本。

1.钠离子电池：商业进程加速

因为可用资源丰富，钠电池性能优于锂电池，综合性价比较高。

钠电池快充性能优异（常温下充电15min电量即可达到80%）、低温性能良好，常温条件下循环寿命为4k-5k次，能量密度持平铁锂。2022年全球已探明的锂资源量约为8900万吨，一半以上分布于南美洲，我国锂资源总量为510万吨，全球占比仅为6%，65%的锂原料需要进口。而钠的地壳丰度远高于锂且广泛分布于全球各地，海水中即含有丰富的氯化钠。

钠电池相较铁锂和5系三元单瓦时成本分别下降45%-55%左右，商业化进程加速。

我们假设钠离子电池电芯材料、壳体材料用量以及制造费用和磷酸铁锂电池一致，采用层状氧化物和普鲁士蓝的钠电池电芯单wh材料成本分别为0.27/0.22元，若计入箱体和制造费用，假设合格率为90%，则单wh成本分别为0.47/0.42元，相较磷酸铁锂电池的单wh成本（0.8元）和NCM523电池（1.04元）分别有45%和55%左右的降幅。

2.液流电池：长时性能更优

液流电池正负极电解液分离，性能优异，铁铬、全钒为两大商用方向。

液流电池是正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池，具有容量高、使用领域（环境）广、循环使用寿命长的特点。根据电极活性物质的不同可分为铁铬、全钒、锌溴等，铁铬和全钒两种为目前主流商用方向。

铁铬电池循环寿命超长，运行温区较广，降本在即。

3.光热储能：调峰调频优势独具

光热发电作为储能具有天然优势。

太阳能光热发电机组既具备同步电源特性，同时配置了热储存系统，因此既有一次调频的功能，同时也能进行二次调频。根据我国2018年投产的三座太阳能光热发电示范项目的验收结果，光热机组调峰深度最大可达80%；爬坡速度快，升降负荷速率可达每分钟3%～6%额定功率，冷态启动时间1小时左右、热态启动时间约25分钟，调节性能优于煤电。

4.重力储能：在物理储能中成本占优

重力储能是一种机械式的储能，主要原理是基于高度落差对储能介质进行升降来实现储能系统的充放电过程。

重力储能优势：1）初始投入成本仅需约3元/Wh，低于抽水蓄能和压缩空气储能成本。据测算，重力储能度电成本约为0.5元/kWh，低于绝大部分电化学储能系统，在成本上具有优势；2）安全性高，对建设环境要求不高，对环境破坏小；3）寿命长，重力储能平均寿命约30-35年，接近抽水蓄能、压缩空气储能。

5.压缩空气储能：技术已较为成熟

压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。相比兴建钢罐等压力容器储存的方式，利用盐穴等地下洞穴建设大容量电站，将显著降低原材料、用地等方面的成本。按照工作介质、存储介质与热源可以分为：传统压缩空气储能系统（需要补燃）、带储热装置的压缩空气储能系统、液气压缩储能系统等。

6.飞轮储能：位于商业化早期

飞轮储能是新型储能技术之一，处于商业化早期。

通过电动/发电互逆式双向电机，电能与高速运转飞轮的机械动能之间的相互转换与储存。飞轮储能具有使用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护方便、对环境危害小等优点，可用于不间断电源、应急电源、电网调峰和频率控制。但目前飞轮储能还具有很大的局限性，相对能量密度低、静态损失较大，现仅处于商业化早期。