儲(chǔ)能路在何方？五大新型儲(chǔ)能技術(shù)一覽

大型儲(chǔ)能賽道火熱，儲(chǔ)能新技術(shù)日新月異，鈉離子電池、液流電池、重力儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)化不斷加速，示范項(xiàng)目落地的消息層出不窮。

鈉離子電池

鈉離子電池優(yōu)勢明顯，首先，原料豐富，地殼鈉豐度約為鋰的435倍，其他原材料相比磷酸鐵鋰電池等，也易得且成本較低；其次，可套用鋰電制造工序、產(chǎn)業(yè)鏈，具備快速實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的能力；第三，性能表現(xiàn)優(yōu)異，安全性高、快充性能優(yōu)異、低溫性能良好。

不過鈉離子電池缺點(diǎn)也同樣明顯，體積大，能量密度較低，循環(huán)壽命沒有鋰離子電池長。

綜上，在大型儲(chǔ)能領(lǐng)域，這個(gè)對(duì)產(chǎn)品能量密度沒有較高要求，對(duì)產(chǎn)品材料、生產(chǎn)成本極度敏感，對(duì)產(chǎn)品空間體積沒有較大苛求的領(lǐng)域，鈉離子電池潛力巨大。

目前，我國企業(yè)在鈉電產(chǎn)業(yè)化進(jìn)展中表現(xiàn)亮眼。中科海納在鈉電儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域位居世界前列；寧德時(shí)代等鋰電龍頭入局鈉電儲(chǔ)能加快產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程；華陽股份實(shí)現(xiàn)了全球第一批鈉離子電芯產(chǎn)線投運(yùn)。

液流電池

液流電池以正負(fù)極活性物質(zhì)為分類標(biāo)準(zhǔn)，可分為全釩液流電池，鋅溴液流電池、鐵鉻液流電池等，其中，全釩和鐵鉻是商用主流。

液流電池由于結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，工作時(shí)，正負(fù)極電解液分離，各自循環(huán)，互不干擾，具有循環(huán)壽命長、適用范圍廣、容量高、安全性高和電解液可重復(fù)使用等優(yōu)點(diǎn)。

缺點(diǎn)是運(yùn)行溫度范圍較窄和能量密度低，以全釩液流電池為例，其能量密度為15~30Wh/L，約為鋰離子電池的十分之一，甚至26分之一。

在長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域，鐵鉻液流電池優(yōu)勢尤其明顯，毒性、腐蝕性家底，循環(huán)壽命可達(dá)上萬次，折合成使用時(shí)間，可達(dá)20年以上，且綜合成本接近抽水蓄能，在長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域潛力巨大。

據(jù)維科網(wǎng)儲(chǔ)能的不完全統(tǒng)計(jì)，目前，已經(jīng)建成的液流電池儲(chǔ)能項(xiàng)目有200MW/800MWh大連液流電池儲(chǔ)能調(diào)峰電站國家示范項(xiàng)目、10MW/40MWh國電投駝山網(wǎng)源友好風(fēng)電場儲(chǔ)能項(xiàng)目和1MW/2MWh華電滕州新能源熱電有限公司項(xiàng)目等。

重力儲(chǔ)能

重力儲(chǔ)能分屬于機(jī)械儲(chǔ)能，工作原理是利用高度差，升降儲(chǔ)能介質(zhì)，實(shí)現(xiàn)重力勢能和電能的相互轉(zhuǎn)換。

重力儲(chǔ)能優(yōu)勢主要集中在三個(gè)方面。第一，初期投入成本低，僅需約3元/Wh，比抽水蓄能還低；第二，高安全性，對(duì)環(huán)境沒什么嚴(yán)苛要求，在偏遠(yuǎn)地區(qū)也能建；第三，長壽命，平均壽命可達(dá)30-35年。

缺點(diǎn)是占地面積大，能量密度低。適用于電力成本高、儲(chǔ)能需求小、有周期性儲(chǔ)能需求的小島嶼和孤立地區(qū)。

我國重力儲(chǔ)能先行者是中國天楹，2022年9月8日，其發(fā)布公告，與通遼市人民政府、中國投資協(xié)會(huì)達(dá)成戰(zhàn)略合作，打造含重力儲(chǔ)能項(xiàng)目的通遼風(fēng)光儲(chǔ)氫氨一體化零碳產(chǎn)業(yè)園和零碳產(chǎn)業(yè)裝備制造中心。

壓縮空氣儲(chǔ)能

壓縮空氣儲(chǔ)能，指利用電網(wǎng)負(fù)荷高峰低谷，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)使用電能，將空氣進(jìn)行壓縮存儲(chǔ)，之后，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)釋放被壓縮的空氣，令其推動(dòng)汽輪機(jī)發(fā)電。

根據(jù)工作介質(zhì)、存儲(chǔ)介質(zhì)和熱源不同，壓縮空氣儲(chǔ)能可分為傳統(tǒng)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)、帶儲(chǔ)熱裝置的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)和液氣壓縮儲(chǔ)能系統(tǒng)等。

壓縮空氣的優(yōu)點(diǎn)在于選址的靈活性，電站可建設(shè)在山洞、鹽穴、報(bào)廢礦井、過期油氣井等地，能極大減少原材料和用地的成本。

壓縮空氣儲(chǔ)能在技術(shù)方面較為成熟，國內(nèi)已有多個(gè)示范項(xiàng)目落地。

2021年9月23日，在山東肥城經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)，10MW的鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能調(diào)峰電站正式投運(yùn)。

2022年5月26日，江蘇省常州市金壇區(qū)，世界首個(gè)非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能電站——金壇鹽穴壓縮空氣儲(chǔ)能國家試驗(yàn)示范項(xiàng)目正式投運(yùn)。

飛輪儲(chǔ)能

飛輪儲(chǔ)能的核心部件是飛輪本體和電動(dòng)/發(fā)電互逆式雙向電機(jī)。

飛輪儲(chǔ)能工作原理為互逆式雙向電機(jī)工作，帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械動(dòng)能進(jìn)行存儲(chǔ)；在需要電能是時(shí)，利用旋轉(zhuǎn)的飛輪，帶動(dòng)電機(jī)工作發(fā)電，輸出電能，從而實(shí)現(xiàn)電能與機(jī)械動(dòng)能的相互轉(zhuǎn)換與存儲(chǔ)。

飛輪儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)在于長壽命、易安裝、易維護(hù)、大儲(chǔ)能量、高儲(chǔ)能密度和不受充電次數(shù)限制等。

同時(shí)，它也有很大的局限性，相比較而言，它能量密度較低，安全性較低，轉(zhuǎn)子、軸承設(shè)計(jì)有待完善等。

綜合其優(yōu)缺點(diǎn)，飛輪儲(chǔ)能可廣泛適用于不間斷電源、應(yīng)急電源、免蓄電池磁懸浮飛輪儲(chǔ)能UPS、電動(dòng)汽車電池、電網(wǎng)調(diào)峰和頻率控制等領(lǐng)域。

目前，飛輪儲(chǔ)能的小型樣機(jī)已經(jīng)有投入使用的具體案例，如2022年4月11日，在青島地鐵3號(hào)線萬年泉路站的2臺(tái)1兆瓦飛輪儲(chǔ)能裝置已經(jīng)成功投用。

不過在大型儲(chǔ)能方面，受技術(shù)研究現(xiàn)狀的制約，飛輪儲(chǔ)能還需要進(jìn)一步研發(fā)才能順利商業(yè)化。

未來展望

未來，世界范圍內(nèi)儲(chǔ)能市場巨大，單一儲(chǔ)能技術(shù)注定無法占據(jù)全部份額。

根據(jù)各儲(chǔ)能技術(shù)的成本、性能、適用條件等因素，不同儲(chǔ)能技術(shù)將在儲(chǔ)能細(xì)分領(lǐng)域有各自的發(fā)展。

鈉離子電池布置靈活，可在工商業(yè)儲(chǔ)能大有作為；液流電池可能在長時(shí)儲(chǔ)能領(lǐng)域大放光彩；重力儲(chǔ)能在偏遠(yuǎn)山區(qū)、島嶼將具備高性價(jià)比；壓縮空氣儲(chǔ)能在廢棄油田、礦場可大幅節(jié)省初始投入成本；飛輪儲(chǔ)能有機(jī)會(huì)在電源儲(chǔ)能領(lǐng)域分一杯羹。