儲能技術路線百花齊放

儲能的技術路線多元，按照能量儲存方式不同，可分為電化學儲能、機械儲能、化學儲能、電磁儲能、熱儲能五類。電化學儲能主要包括鋰電池、鈉電池、液流電池、鉛蓄電池等;機械儲能包括抽水蓄能、飛輪儲能、壓縮空氣儲能等;化學儲能包括氫儲能、合成氨儲能等;電磁儲能包括超級電容器儲能、超導儲能等;熱儲能包括儲熱、儲冷等。

圖表：儲能技術路線分類

資料來源：中研普華產業研究院整理

根據中研普華產業研究院撰寫的《2024-2029年中國儲能行業市場前瞻分析與投資戰略預測報告》顯示：

為滿足應用需求，安全性高、循環壽命長、成本低、能量密度高、功率密度大、儲能效率高以及環境友好為儲能技術最終發展方向，目前來看，各技術各具優勢，百花齊放，各種儲能技術仍存在較大的發展前景和空間。

1.物理儲能技術

(1)抽水儲能。抽水蓄能具備了儲量面積大、成本低、操作靈活的特性。但是，值得注意的是，該種儲量方法要求巨量的自然資源，而且由于液體水能本身就比較易揮發，又要求巨大的功率，所以實際的容量轉換率也只有70%左右。另外，由于水文地質條件、自然資源環境和多種物理地質原因使廠址的選定更加復雜，也成為制約廠址選定的重要原因。雖然包括海水抽水蓄能新技術在內的各類抽水蓄能方法都在實際運用中起到了很大作用，各有其自身的優越性與特色，實際應用中可根據自然環境條件來進行選擇。由于抽水蓄能的特點，抽水蓄能在降低事故儲備和降低系統頂部起著非常重要的作用。在電力系統的發展中，泵送蓄能發揮了日益廣泛的功能，但并不僅限于蓄能發電，而且還在應急儲備中發揮了日益巨大的功能。抽水蓄能技術在電力系統中的應用可以實現靜態和動態的結合，具有廣泛的應用前景。

(2)飛輪儲能。與抽水式儲能相比，飛輪的儲能有效率達到了80%以上。與其他儲能方法相比，應用技術已成為支撐儲能技術創新發展的關鍵。在發動機儲能體系的幫助下，飛輪利用電機的高速轉動以實現儲能，主要存在于發動機機體中;在需要產生動力時，高速飛輪作為發電機，利用其運轉將儲存的動力轉換為能量，并將其釋放到外部負載中。該技術具備低成本、能源密集程度高、不受循環時間影響等優勢。缺點則是一次性購買成本高昂。

2.電磁儲能技術

(1)超導磁儲能技術。與上述儲能技術比較，超導磁儲能有效率達到了90%以上。在超導狀態下，繞組電流變化極小，可忽略不計。這樣，在整個儲存與釋放的過程中極少耗費電能，總消耗率也幾乎為零。但隨著實際使用的越來越廣泛，超導線圈往往需要放在低溫液體環境下，才可以在整個儲能流程中起到積極效果，而這將大大提高生產成本。超導磁儲能技術還具有無污染、快速響應、無損耗儲能、有效防止能源浪費等優點。超導儲能材料可大幅度提高新型發動機的輸出性能，對提高暫態電能質量起到重要作用。

(2)超級電容器儲能技術。超級電容器儲能比超導磁儲能的效率低，基本保持在75%左右。它兼有蓄電池儲能和電容儲能的特點。這種能量的儲存的依據是雙電層原理。以超級電容器儲能工藝為基礎的存儲能量應用，整個存儲放電過程中有著良好的可逆性，重復次數能夠到達10萬次以上。與常規電器皿相比，超級電容器具有溫度閾值較寬、安全和穩定性更高等優勢。也同樣擁有了常規電容器所具有的優點。超級電容器儲能技術還具有循環壽命長以及電容器響應快的特點，和蓄電池技術相結合，不但大大提高了蓄電池的充放電效能，也同樣增長了蓄電池的性能。而且超級電容器與蓄電池的結合，在風電場中也獲得了較普遍的使用，以更好地控制風能的波動。也因此，在應用超級電容儲能技術時，應與蓄電池相結合，使其效果更加顯著。

3.相變儲能技術

相變儲能主要利用熱能作為儲放電環境。這種儲能技術可以實現高密度的儲能，而不需要太復雜的設備。相變儲能技術主要包括冰儲能、電儲能和熔鹽儲能。在蓄冰技術方面，蓄冰環境融化時需要利用蓄冷能力蓄冰，蓄冰環境凍結時需要釋放蓄冷能力。冰蓄冷技術具有明顯的優勢，不僅提高了制冷設備的效率，而且大大減少了設備的體積。電蓄熱技術主要利用金屬或水來儲存熱能。但無論使用何種環境，該技術都具有成本低、維護方便的特點。以金屬儲熱為例，這種方式以金屬為介質實現對熱能的儲存與釋放。在金屬液化過程中實現熱能的儲存，在金屬固化的過程中實現熱能的釋放。由于該技術以金屬為環境，金屬的高導熱率可以大大提高能量轉換率。在熔鹽蓄熱技術中，無機鹽主要作為無機鹽的加熱介質，將無機鹽的凝固狀態轉變為熔融狀態，實現儲能。該技術傳熱能力強，應用成本低，腐蝕性低，應用效果好。

4.化學儲能技術

化學儲能技術需要獲得適當儲能體系的支撐，以完成所需要的化學能量轉移。針對不同種類的動力電池，因為電池的正化學性質，其電能釋放效果差異較大。所以，認識并區別不同種類動力電池的特性與區別，可以達到高效的化學儲能。

(1)鋰電池。鋰離子電池的儲能效率可以達到85%以上，這和儲能系統的基本構成密切相關，其儲能系統除了包括單體電池外，還有充放電系統和電池管理系統支持。其具備儲放能更高效、能量密集程度大、安全穩定性更高的特征。但其缺點是造價高，電站設計容量小。但在實際應用中卻有很好的節能效果。

(2)鈉硫電池。鈉硫電池的儲能利用率僅為70%。和鋰電池相比，鈉硫電池成本低，占地面積小，維護方便。硫由硫磺和多硫化鈉等化合物所構成，而負極材料則為已熔化的金屬鈉所構成。值得注意的是，由于鈉硫電池縱向放電深度比較有限，循環壽命也不高。因此，如果必須保證充放電量效果，工作溫度應達到300℃。

(3)鉛酸電池。鉛酸電池在其原理與實現等方面，和鈉硫電池都有相似之處。對于正負極的組成，由于化學成分的不同，對空間和功率密度的要求也有很大的不同。在小空間應用上，鉛酸電池的總用量約是鈉硫電池的3倍。從容量密度來說，鉛酸電池僅為普通鈉硫電池的1/3。

(4)液流電池。液流蓄電池是一種高性能蓄電池。電池的數量和面積直接影響著液流電池的輸出功率，電解液對液流電池的存儲容量也有影響。因此，增大電解液的濃度和體積可以提高液流電池的存儲容量。液流電池的優點是非常重要的，主要是由于其靈活的電池配置和強大的放電過程安全性。此外，液流電池的優點是易于維護和高能量轉換率。由于這些優點，液體電流電池在并網發電和儲能中得到了廣泛的應用。但液流電池也存在應用成本高的缺點，在一定程度上限制了液流電池的推廣和應用。

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