储能市场需求巨大

储能技术在电力系统中具有广泛应用。随着我国新能源和电力行业的快速发展，如何高效、稳定、环保地利用电能已成为能源技术变革乃至国民经济发展中的一项重要课题。具体来看，储能在电力系统中的应用贯穿发电侧、输电侧及配电侧，可广泛应用于可再生能源并网、电网调峰调频、电力输配、应急电源、用户侧存储及分布式微网建设等方面。

风光电快速发展催生巨大储能需求

储能是突破风光电并网瓶颈的关键技术。我国近年来风电、光电装机规模保持高速增长，预计到2020年，风电、光电装机规模将达2.1、1.1亿千瓦，“十三五”期间年均增速为9.9%、21.2%。而风光发电具有随机性、间歇性和区域性，大规模风光电并网会对电网的连续性和稳定性构成挑战。此外，我国风光电发展还面临并网消纳困难、“弃风弃光”现象严重等问题。2016年我国弃风电量为497亿千瓦时，同比增加52%。在最具代表性的新疆、甘肃等地区，“弃风弃光”的比例均超过了总发电量的20%。造成这一问题的主要原因是新能源电站分布集中、区域消纳能力不足和电力基础设施薄弱，而大规模储能设施的建设已被认为是解决这一问题的重要手段。

储能在电力辅助服务市场前景广阔

社会用电结构变化扩大储能调峰需求。当前，我国第二产业用电比重不断下降，高能耗的传统产业逐渐被低能耗的新型产业替代，而第三产业和居民用电的比重不断上升，导致日夜用电峰谷差加大。2016年我国第三产业和居民用电量分别为7961亿千瓦时和8054亿千瓦时，同比增长11.2%、10.8%；而占总用电量比重最大的第二产业共用电42108亿千瓦时，同比增长仅为2.9%。可以预见，随着国内生产技术和社会经济的持续发展，我国电网将面临的调峰压力将进一步扩大。目前国内电站大多仍采用机组减负启停这一传统调峰方式，经济性较低，其规模也难以满足日益增长的调峰需求。抽水蓄能、大容量化学电池等储能技术可发挥“削峰填谷”作用，在该领域具有广阔的市场空间。

用户侧储能保持高需求高增长

国内分布式发电及用户侧储能需求大。用户侧储能主要是指在用户端设置储能装置，实现削峰填谷、平滑负荷、应急启动、减少能耗等多种功能。同时，这类系统还可与光伏技术相结合，实现分布式发电。目前，用户侧储能约占我国全部储能装机总量的57%，且持续保持高增长。根据我国电力发展“十三五”规划，到2020年止，太阳能发电装机目标在110GW以上，其中分布式光伏将达60GW以上。以单个光伏系统配备5%储能计算，2020年该领域储能装机需求将达3GW，未来四年复合增速高达130%。

储能电池技术的四项发展

在储能大会上中国工程院院士杨裕生先生分四个方面详细介绍了储能电池技术目前的发展情况。

铅炭电池已经商业化

铅炭电池现在已经引起了政府部门的重视，工信部在2014年列入强基工程，支持双登和南都两家，每家都有两千万左右，推动了铅炭电池的发展。

中国工程院能源与矿业学部与中国电池工业协会从2010年起共同主办了四届铅酸电池新技术研讨会，四次会议解决了四点问题：

利用负极添加活性炭作为铅炭电池的做法解决了负极硫酸盐化的问题。

通过铅、稀土合金和铅、石墨硒合金，解决了正极板腐蚀和活性物质软化的问题。

提高生产自动化、精密化、清洁的技术的水平。

利用湿法再生，解决了烟尘污染问题，提高了回收率。

现在铅炭电池的储能已经开始商业运行，经过核算，铅炭电池的经济指标YCC为1.45，YCC指标大于1的时候储能就有利可图，也就是铅炭电池的毛利率可以到45%。但电池充放电深度与循环寿命和转换效率之间的关系还有待研究，其经济效益还有很大潜力。

2010年起，关于湿法回收废铅电池的新技术推行，北京化工大学和超威集团合作研究，把所有材料从原子的角度把它充分利用，取名为“原子经济法”。这个技术可以和传统的过程进行对比，传统的过程是铅膏、脱硫，做成氧化铅再做成粗铅，再电解精铅。电池厂买了精铅之后，把这个精铅做成铅球再做成氧化铅，最后去做铅膏。这样一个传统的过程非常长，而原子经济法它是从废铅膏一步就做成氧化铅，所以这个新工艺有很大的优点，第一个优点就是没有高耗能的高温冶炼，电解和球磨，节能22%，第二避免产生PM2.5铅粉尘、铅渣和有毒氟化物，第三铅回收率从95%到77%提高到大于99.8%，第四，电池企业可以从自身的废电池再生，直接取得原料。

液流电池体系繁多

目前的液流电池多为全钒液流电池，它具有安全性高、寿命长、无污染等优点。全钒液流电池的商业化很热，但其初投资费用很高。去年大连融科开始建设200兆瓦和800兆瓦时的新项目，总的投资是35亿，相当于每个千瓦时的电投资4500块。另外，全钒液流电池的能效并不高，它本身要消耗一部分电；钒有毒，放电倍率比较低，维护要求也比较高。假设寿命是一万次，效率70%，它的毛利率大概是15%。

对比全钒电池和铬铁电池，后者的性能和能量转换效率都全面的优于前者。但铬铁电池还没有引起足够的重视。铬混铁是美国NASA最早提出来的一个液流电池的概念，正级是3价2价铁，负极是3价2价铬，中间为离子交换膜，这个体系当中就有一个铬和铁的互相干扰污染的问题。但是现在他们的试验中允许正负极离子互串，也就是说它在铁的溶液里面加了铬，在铬的溶液里面也加了铁，铁的溶液里面的铬始终处于3价铬的状态，铬里面的铁始终处于2价的状态，这样也像全钒液流电池一样，就让它离子串来串去，都不影响系统的操作。

锌镍单液流电池不需要隔膜，它只有一个电解液，它不含有毒的物质，另外结构也简单，它把现在的液流电池的内串可以改成外串，也就是改成普通的电池一样的，整个结构流简化了，因此没有旁路电流损耗，在现在的液流电池里面，有内串就有旁路电流损耗。在张家港的智电芳华研究所公司开发了300Ah的单体，做了降价和延寿的工作。现在美国城市大学也跟随开发，进行了工程化的计划。中科院大连化物所还有日本也开始研究这种电池，这种电池可以说有一定的特色。现在已经建成了年产1兆瓦时的示范生产线。所以液流电池已经开始竞争的状态。

电动车推动锂离子电池的梯次利用

我们电动汽车的发展很快，电池需求体量也很大，但我国稀缺钴、镍、铜，电池成本也相对较高，因此要通过梯次利用，爱惜资源，合理分担成本。当前锂离子电池利用的方式主要是由大化小，把这个车子里面的模块拿出来，把电池包里面健康的电池模块降级利用，将残废的电池模块废弃，避免整个模块浪费。另一个利用方式是拆解利用，把已经坏掉的电池剔除，其余的电池再分级利用，比如充电宝，或者再组装成电动自行车电源，存在的问题主要是梯次利用率和工作效率要提高，也就是说要充分把这个电池利用起来，不要造成大的浪费。另外就是工作效率，因为拆解工作量巨大。所以从生产的时候就要考虑为梯次利用提供方便，设计生产如果搞的很复杂或者很不规范，就给梯次利用提供了很多麻烦，所以电池厂或者成组厂或者汽车厂，要平等共商解决方案。

18650和26650等电池在焊接和拆解的时候容易损伤电池，另外这样一类电池的梯次利用的时候，工作量很繁重，所以下面要介绍一个技术就是圆柱型锂离子电池全免焊接组合技术，杭州波谱莱科技公司正在做的技术。这项技术是说在做组合的时候不焊接，解决焊接的时候损伤电池，同时也解决可靠的串并联的问题。这个技术有三个显着优点：第一全免焊接，绝对没有电芯焊穿短路的风险。第二全机械加工模式，批量生产成本低廉，第三，没有焊接设备，生产容易掌控，费用低廉，第四电芯的外观没有损伤，第五是电芯梯次使用，可以有效降低电池包的成本，这项技术现在已经申请了专利。

安全的水体系新电池大力发展

水体系电池的安全性高，虽然它的比能量低一点，现在创新的动向是发展高安全性的水体系电池。为了水体系电池的创新，各方都在努力，复旦大学化学学院做的尖晶石锰酸锂混合电容器，清华大学深圳研究生院做了二氧化锰新离子电池，杨裕生院士的团队提出来一个规模储能水体系电池的新目标，这个目标就是安全性要高于现有的里电子电池，而其他性能和锂离子电池相当，比能量要大于铅酸电池，而价格相当，又不含有害物质，第三是使用方便性要优于液流电池，而全寿命期总的储能量和液流电池相当。

全面了解我国储能电池技术的现状！

现在张家港智电芳蓄电研究所开发出一个锌、锂、锰电池，正极是做的锂锰氧的材料，其中的锂和锰的数据都不一样。以Li锂2锰氧3为例，放电比容量可以达到600mAh/g，这个Li2MnO3在过去的锂离子电池里面，认为是一个惰性的材料，也就是说没有氧化还原的性能的，现在经过研究之后，在一定的条件之下它是有很高的比容量。而且在比较大的电流密度之下循环1200次，没有见到明显的衰减，并且表现出良好的倍率性能，计算的比能量，也就是正极和负极的计算比能量可以到每公斤458瓦时，如果有电池里面不同的充电量，就可以达到不同的电池比能量。如果是中间填充21.9%，电池就可以做到100瓦每公斤。这种新电池安全性高环境友好、比能量高、成本低，使用方便，具有锂离子电池、铅酸电池、液流电池的突出特点，而没有它们的缺点。专利实施许可已经转让给两大家公司，正在合力攻克锌枝晶的问题。在更多厂家的共同研发下，预计三到四年之后可以用在规模储能。

储能产业将迎来突破

储能产业政策扶持力度加大，补贴机制呼之欲出。从国内外储能产业发展经验来看，国家政策扶持和补贴将是短期内推动储能产业向商业化过渡的重要力量。我国最近出台的《能源技术革命创新行动计划（2016-2030年）》、《国家创新驱动发展战略纲要》、《中国制造2025—能源装备实施方案》等多项规划政策，都将储能作为重点研究和发展的领域之一。而近期国家能源局发布的《储能技术与产业发展指导意见》（征求意见稿），更是明确指出要建立针对性补偿机制和价格政策。随着电力体制改革的推进和各项政策落实，储能产业有望在“十三五”期间迎来突破式发展。