一文读懂电化学储能

　　电化学储能技术成熟,适合大规模应用和批量化生产，在我国已建成投运的新型储能项目中占比高。当前，锂离子电池、液流电池、钠离子电池等多种类型的电化学储能技术快速发展，应用越来越广泛。

　　电池材料类型多样

　　电化学储能以可逆电化学反应实现电能与化学能的相互转化，通过电池完成能量储存、释放与管理，其技术类型多样。电化学储能技术成熟，具有高能效、配置灵活、不受地域限制、可同时向系统提供有功和无功支撑等优势，适合大规模应用和批量化生产，产业化应用前景好。电化学储能在电网调峰调频中应用广泛，覆盖了电厂侧、电网侧和用户侧，运行控制简单，可以实现无人操作。

　　在众多储能技术中，电化学储能技术发展速度相对较快。常见的电化学储能技术主要有锂离子电池、液流电池、钠离子电池、铅酸(炭)电池等类型。

　　截至2024年年底，全国已建成投运的新型储能项目累计装机规模达7376万千瓦/1.68亿千瓦时，其中，电化学储能占比超九成。电化学储能产业发展呈现企业竞争格局迅速演变、技术路线竞争激烈等特征。随着电化学储能规模不断扩大，研究人员正积极探索电池安全研究，推进电化学储能电池技术进步，规范电池系统设计和生产制造。

　　锂离子电池

　　电池储存电能的能力取决于荷质比。元素的荷质比(即单位质量所对应的电荷量)越大，在有限空间或质量中储存的电能越多。在无毒无害且具有电化学活性的元素当中，锂元素是荷质比最高的固体元素，这种特性让锂成为高能量密度电池的一种基本元素。

　　现代锂离子电池的正负极均由锂离子可以嵌入和脱嵌的材料构成，充放电过程伴随着锂离子在正、负极之间往返嵌入和脱嵌。

　　工程化应用的锂离子电池目前主要有磷酸铁锂电池、三元锂离子电池、钛酸锂电池等类型。磷酸铁锂电池正极材料是较为稳定的橄榄石，具有较好的循环性能和安全性能。当前，我国大中型锂离子电池储能电站使用的主要是磷酸铁锂电池。

　　2024年，湖北省沙洋县锂离子电池储能示范项目(也称“荆门新港储能电站项目”)入选国家能源局公布的56个新型储能试点示范项目名单。该项目是国网湖北综合能源服务有限公司投资建设的电化学储能电站，建设容量达5万千瓦/10万千瓦时，可储存电量10万千瓦时，于2022年12月31日投运并网。电站投运后提高了沙洋片区电网的灵活调节能力。

　　目前，锂离子电池储能聚焦大容量电芯、大规模集成、宽温域运行、长寿命使用等目标快速迭代，技术水平持续提升。2024年，全国锂离子电池总产量达11.7亿千瓦时，同比增长24%，其中，储能型锂离子电池产量达到2.6亿千瓦时，约占全国锂离子电池产量的22%。

　　液流电池

　　长时储能对保障新型电力系统安全稳定运行非常重要，液流电池储能时长基本在4小时以上，部分项目储能时长达6小时，是大规模长时储能的首选技术之一。

　　液流电池技术路线多样，涉及全钒、锌铁、铁铬等十余种，其中，钒系化合物因价态丰富，物理、化学特性适宜，成为主要研究方向。现阶段，全钒液流电池已进入商业化初期阶段。

　　2022年10月，大连液流电池储能调峰电站作为我国首个百兆瓦级全钒液流电池储能调峰电站投运。该电站使用我国自主开发的全钒液流电池储能技术，主要是为电网提供调峰、调频等辅助服务。2024年，全国新增全钒液流电池储能装机规模约56万千瓦，市场规模突破40亿元，带动了电解液、电极、隔膜和双极板等关键材料产能建设。

　　当前，我国液流电池产业链初步建立。随着液流电池储能的应用规模不断扩大，国产化离子交换膜的技术突破及工程验证，产业的规模效应有望带动产业链配套能力不断增强，系统成本也有望进一步降低。

　　钠离子电池

　　钠离子电池工作原理类似锂离子电池，通过钠离子在正负极之间的移动进行能量存储和释放。相比锂离子电池，钠离子电池能量密度略低，但其材料成本可降低30%～40%，且具有零下40摄氏度至80摄氏度的宽温域性能，适合储能电站等场景。钠离子电池可细分为钠硫电池、钠盐电池及钠—空气电池。其中，钠硫电池因具备高能量密度以及良好的循环稳定性，在大规模储能应用领域，如电网级储能、电动汽车等方面应用效果较好。

　　2024年6月30日，大唐湖北10万千瓦/20万千瓦时钠离子新型储能电站科技创新示范项目一期工程建成投运，投产规模5万千瓦/10万千瓦时。该电站一期工程储能系统由42套储能电池仓和21套升压变流一体机组成，系统效率可达80%以上，选用185安时大容量钠离子电芯，配套建设一座110千伏升压站。

　　铅酸(炭)电池

　　铅酸电池发展至今，已超过160年，是一项成熟的电池技术，应用于工业、通信、交通、电力系统等场景。然而，铅酸电池因含铅及铅酸液等物质，可能导致大气、水体、土壤污染。现阶段，铅酸电池在电力系统大规模应用主要受限于能量密度、循环寿命和环境污染，未来铅酸电池的发展需要加强关键性能指标的提升。

　　铅炭电池与传统铅酸电池相比，电解液、正极等基本相似，主要差异在于负极结构的不同。铅炭电池兼具铅酸电池和超级电容器的特点，近年来在储能领域逐渐受到关注。国家电投集团投资建设的浙江湖州综合智慧零碳电厂“和平共储”项目，储能装机容量10万千瓦/106.1万千瓦时，2023年5月项目一期已正式并网运行，是目前世界上规模最大的铅炭储能电站。2024年1月，该项目入选国家能源局新型储能试点示范项目。