受歐債危機(jī)影響全球經(jīng)濟(jì)復(fù)蘇乏力，使全球主要國(guó)家將發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)作為經(jīng)濟(jì)提升重要發(fā)力點(diǎn)，發(fā)展新能源產(chǎn)業(yè)業(yè)已成為全球的戰(zhàn)略共識(shí)。國(guó)際能源署預(yù)測(cè)，從2011年到2035年全球能源需求將增長(zhǎng)1/3，可再生能源所占比重將從當(dāng)前的13%增加至2035年時(shí)的18%。風(fēng)電和太陽(yáng)能等新能源的并網(wǎng)應(yīng)用和分布式電網(wǎng)應(yīng)用將會(huì)給儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)提供巨大的市場(chǎng)發(fā)展空間。
全球打造智能電網(wǎng)的大幕已經(jīng)拉開，世界各國(guó)將其上升為國(guó)家戰(zhàn)略來(lái)推進(jìn)，預(yù)計(jì)到2014年全球智能電網(wǎng)市場(chǎng)將達(dá)1714億美元。儲(chǔ)能技術(shù)尤其大規(guī)模儲(chǔ)能技求是智能電網(wǎng)在發(fā)電、輸電、配電、用電四大環(huán)節(jié)調(diào)節(jié)電能質(zhì)量、優(yōu)化能源效率等主要目標(biāo)的實(shí)現(xiàn)手段，逐漸成為構(gòu)建智能電網(wǎng)不可或缺的關(guān)鍵環(huán)節(jié)。
美日歐等發(fā)達(dá)國(guó)家在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)上布局多年，其抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能以及化學(xué)電池儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)已初具規(guī)模，僅2012年美日歐儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的規(guī)模已經(jīng)達(dá)到15億美元。儲(chǔ)能模式主要包括物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能方式。物理儲(chǔ)能中的抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能已經(jīng)成為主流的儲(chǔ)能模式，化學(xué)儲(chǔ)能中鉛酸電池、鋰電池、液流電池以及鈉硫電池主要是商用和示范儲(chǔ)能為主。
表 1主要成熟的儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用范例
| 儲(chǔ)能模式 | 國(guó)家 | 示例 | 儲(chǔ)能規(guī)模 | 應(yīng)用環(huán)境 |
| 抽水儲(chǔ)能 | 美國(guó) | 落基山電站 | 列舉前十大抽水儲(chǔ)能電站，6個(gè)在美日歐國(guó)家，總規(guī)模達(dá)到8040MW | 調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用、黑啟動(dòng)和提供系統(tǒng)的備用容量 |
| 德國(guó) | 金谷電站 | |||
| 日本 | 奧清津II、葛野川、神流川、小丸川電站 | |||
| 壓縮空氣 | 德國(guó) | Huntdorf電站 | 主要壓縮空氣儲(chǔ)能電站，規(guī)模達(dá)到930MW | 系統(tǒng)調(diào)峰、熱備用以及平滑負(fù)荷 |
| 日本 | 三井沙川電站 | |||
| 美國(guó) | Mclntosh電站、Marham電站 | |||
| 電池儲(chǔ)能 | 美國(guó) | 西佛吉尼亞州Laurel山區(qū)、紐約市、智利銅礦區(qū) | 42MW | 風(fēng)電儲(chǔ)能項(xiàng)目、城市用電調(diào)峰項(xiàng)目、礦山用電調(diào)峰項(xiàng)目 |
| 中國(guó) | 張北風(fēng)光儲(chǔ)電站、湖南長(zhǎng)沙太陽(yáng)能電站等 | 32MW | 風(fēng)電儲(chǔ)能項(xiàng)目、平滑負(fù)荷、備用電源 |
數(shù)據(jù)來(lái)源：賽迪投資顧問(wèn)整理 2013,1
化學(xué)儲(chǔ)能電池具備即時(shí)儲(chǔ)存能量、安裝便捷以及相對(duì)的成本優(yōu)勢(shì)，被業(yè)內(nèi)認(rèn)為最有可能大規(guī)模應(yīng)用的規(guī)模儲(chǔ)能方式。化學(xué)電池儲(chǔ)能和應(yīng)用量最大的抽水儲(chǔ)能和壓縮空氣儲(chǔ)相比，解決了只能在特殊地理?xiàng)l件下應(yīng)用的弊端，是理想的儲(chǔ)能手段。據(jù)推測(cè)，未來(lái)全球化學(xué)電池儲(chǔ)能市場(chǎng)價(jià)值將以26%的復(fù)合年均增長(zhǎng)率增長(zhǎng)，從2012年的20億美元增長(zhǎng)到2020年的160億美元。
化學(xué)電池儲(chǔ)能：技術(shù)發(fā)展呈現(xiàn)百花齊放，成本和性能成為勝出的核心要素，高級(jí)鉛酸電池和鋰電池技術(shù)發(fā)展可期，液流/鈉硫電池大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化還需時(shí)日。
鉛酸電池在目前商業(yè)化時(shí)間最長(zhǎng)、技術(shù)最為成熟的電池。鉛酸電池有三大應(yīng)用領(lǐng)域，其中汽車(行情 專區(qū))啟動(dòng)電池仍為其主要應(yīng)用市場(chǎng)，市場(chǎng)規(guī)模合計(jì)占58%的份額，增長(zhǎng)已經(jīng)趨緩。電動(dòng)自行車則為增速最快的市場(chǎng)，國(guó)內(nèi)約90%的電動(dòng)自行車使用鉛酸蓄電池。儲(chǔ)能應(yīng)用主要還是作為備用電源以及家庭式儲(chǔ)能為主。鉛酸電池技術(shù)在向高級(jí)鉛酸發(fā)展，高性能的新型鉛酸電池在儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)中可以大規(guī)模應(yīng)用。
表 2鉛酸電池主要應(yīng)用領(lǐng)域
| 分類 | 應(yīng)用領(lǐng)域 |
| 汽車起動(dòng)電池 | 汽車、摩托車、拖拉機(jī)、船舶、內(nèi)燃機(jī)等點(diǎn)火、起動(dòng)、照明應(yīng)用 |
| 動(dòng)力電池 | 電動(dòng)助力車、電動(dòng)叉車、電動(dòng)道路車等動(dòng)力應(yīng)用 |
| 后備與儲(chǔ)能電池 | 電信基站、家庭儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心等備用電源 |
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鋰離子電池是未來(lái)最具發(fā)展前景的儲(chǔ)能電池。鋰電池的能量高，環(huán)境友好，和鉛酸電池相比，鋰電池的比能量(75~200Wh/kg)和效率(接近100%)都比較高，是綜合(行情 專區(qū))性能較為優(yōu)異的電池。鋰電池按照領(lǐng)域的范圍可細(xì)分為小型鋰電、動(dòng)力電池、儲(chǔ)能電池。鋰電池產(chǎn)業(yè)在我國(guó)已經(jīng)具備完善的產(chǎn)業(yè)鏈。上游的鈷鎳、碳酸鋰材料(行情 專區(qū))，中游的正極材料、負(fù)極材料、隔膜材料和電解液材料都已經(jīng)產(chǎn)業(yè)化，下游的電芯和電池管理系統(tǒng)企業(yè)也出現(xiàn)一些龍頭產(chǎn)業(yè)，在這種產(chǎn)業(yè)基礎(chǔ)上，鋰電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域的具備先發(fā)優(yōu)勢(shì)，最為看好。
表 3鋰離子電池主要應(yīng)用領(lǐng)域
| 分類 | 應(yīng)用領(lǐng)域 |
| 小型鋰電 | 筆記本電腦、手機(jī)和數(shù)碼(攝)相機(jī)等數(shù)碼產(chǎn)品應(yīng)用 |
| 動(dòng)力鋰電 | 電動(dòng)汽車、自行車和電動(dòng)工具應(yīng)用 |
| 儲(chǔ)能鋰電 | 電信基站、家庭儲(chǔ)能、數(shù)據(jù)中心電網(wǎng)調(diào)峰和儲(chǔ)能電站應(yīng)用 |
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釩液流電池(VRB)是一種活性物質(zhì)呈循環(huán)流動(dòng)液態(tài)的氧化還原電池，正在逐步進(jìn)入商用化階段。國(guó)內(nèi)的普能公司在2009年收購(gòu)加拿大VRB公司后，一舉成為全球最大的液流電池生產(chǎn)企業(yè)，此外大連融科、清華大學(xué)都完成了液流電池以及關(guān)鍵材料的產(chǎn)業(yè)化，這些產(chǎn)業(yè)化工(行情 專區(qū))作為液流電池在國(guó)內(nèi)的大規(guī)模使用奠定了良好的基礎(chǔ)。
鈉硫電池在國(guó)外已是發(fā)展相對(duì)成熟的儲(chǔ)能電池，其壽命可以達(dá)到使用10~15年。NAS電池的技術(shù)基本是日本NGK一家獨(dú)有，目前NGK在全球的儲(chǔ)能訂單已經(jīng)達(dá)到600MW以上，中國(guó)國(guó)內(nèi)主要是上海電氣(行情 股吧 買賣點(diǎn))、東方電氣(行情 股吧 買賣點(diǎn))等一些大型集團(tuán)在研究開發(fā)，但是產(chǎn)業(yè)化的難度相對(duì)較高。
各種儲(chǔ)能技術(shù)是否可以產(chǎn)業(yè)化的核心在于儲(chǔ)能技術(shù)的經(jīng)濟(jì)性。考慮目前儲(chǔ)能電池的功率、循環(huán)壽命和效率的影響，鉛酸電池還是目前綜合性能最優(yōu)的儲(chǔ)能電池，其次是鋰電池池，鈉硫和液流電池的成本還處于較高的水平，不適合大范圍的應(yīng)用。
表 4 目前不同儲(chǔ)能技術(shù)的成本計(jì)算
| 儲(chǔ)能技術(shù) | 功率 | 響應(yīng)時(shí)間 | 循環(huán)壽命(次) | 綜合效率(%) | 單位功率造價(jià)(元/kW) | 單位容量造價(jià)(元/kWh) | 技術(shù)成熟度 |
| 鉛酸電池 | 數(shù)十MW | 百毫秒級(jí) | 500-1200 | 75 | 4000-10400 | 2800-4000 | ***** |
| 鎳鎘電池 | 數(shù)十MW | 百毫秒級(jí) | 1000-3500 | 80 | 6300 | 12460 | **** |
| 液流電池 | 數(shù)百kW-幾個(gè)兆MW | 百毫秒級(jí) | 1000-2500 | 80 | 40000 | 15000 | *** |
| 鋰電池 | 數(shù)百kW-幾個(gè)MW | 百毫秒級(jí) | 1000-4000 | 90 | 8400-28000 | 2500-3000 | **** |
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電網(wǎng)儲(chǔ)能的要求主要是能量型應(yīng)用、功率型應(yīng)用、居民能量管理、商業(yè)或工業(yè)能源管理和配網(wǎng)及分布式儲(chǔ)能應(yīng)用等。考慮不同的化學(xué)儲(chǔ)能電池的特性和成本，對(duì)在不同領(lǐng)域化學(xué)儲(chǔ)能電池的應(yīng)用排序如下表所示。
表 5 化學(xué)儲(chǔ)能電池在不同的儲(chǔ)能細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域的排序分析
| 細(xì)分應(yīng)用領(lǐng)域 | 應(yīng)用方向 | 應(yīng)用排序 |
| 能量型應(yīng)用 | 風(fēng)電接入-夜間存儲(chǔ)，負(fù)荷高時(shí)放電 | 抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能和鈉硫電池 |
| 核電-負(fù)荷低時(shí)存儲(chǔ)，高峰時(shí)放電 | ||
| 輔助服務(wù)-黑啟動(dòng)、旋轉(zhuǎn)備用、調(diào)峰、調(diào)頻 | ||
| 功率型應(yīng)用 | 調(diào)頻 | 選擇順序：飛輪儲(chǔ)能、鋰電池和鉛酸電池 |
| 電能質(zhì)量 | ||
| 控制可再生能源爬坡率 | ||
| 居民能量管理 | 家庭能量管理；備用電源；提高可靠性；電能質(zhì)量 | 選擇順序：鉛酸電池、液流電池和鋰電池 |
| 可再生能源分布式發(fā)電相關(guān)(移峰；形成微網(wǎng)) | ||
| 商業(yè)或工業(yè)能源管理 | 能量管理 | 選擇順序：高級(jí)鉛酸、鈉硫電池、釩電池和鋰離子電池 |
| 提高可靠性 | ||
| 電能質(zhì)量 | ||
| 配網(wǎng)級(jí)分布式儲(chǔ)能應(yīng)用 | 分布式儲(chǔ)能 | 選擇順序：高級(jí)鉛酸、鋰電池 |
| 延緩配網(wǎng)升級(jí)改造 | ||
| 減小尖峰負(fù)荷 | ||
| 提高可靠性 | ||
| 調(diào)頻 |
