储能技术路线百花齐放

储能的技术路线多元，按照能量储存方式不同，可分为电化学储能、机械储能、化学储能、电磁储能、热储能五类。电化学储能主要包括锂电池、钠电池、液流电池、铅蓄电池等;机械储能包括抽水蓄能、飞轮储能、压缩空气储能等;化学储能包括氢储能、合成氨储能等;电磁储能包括超级电容器储能、超导储能等;热储能包括储热、储冷等。

图表：储能技术路线分类

资料来源：中研普华产业研究院整理

根据中研普华产业研究院撰写的《2024-2029年中国储能行业市场前瞻分析与投资战略预测报告》显示：

为满足应用需求，安全性高、循环寿命长、成本低、能量密度高、功率密度大、储能效率高以及环境友好为储能技术最终发展方向，目前来看，各技术各具优势，百花齐放，各种储能技术仍存在较大的发展前景和空间。

1.物理储能技术

(1)抽水储能。抽水蓄能具备了储量面积大、成本低、操作灵活的特性。但是，值得注意的是，该种储量方法要求巨量的自然资源，而且由于液体水能本身就比较易挥发，又要求巨大的功率，所以实际的容量转换率也只有70%左右。另外，由于水文地质条件、自然资源环境和多种物理地质原因使厂址的选定更加复杂，也成为制约厂址选定的重要原因。虽然包括海水抽水蓄能新技术在内的各类抽水蓄能方法都在实际运用中起到了很大作用，各有其自身的优越性与特色，实际应用中可根据自然环境条件来进行选择。由于抽水蓄能的特点，抽水蓄能在降低事故储备和降低系统顶部起着非常重要的作用。在电力系统的发展中，泵送蓄能发挥了日益广泛的功能，但并不仅限于蓄能发电，而且还在应急储备中发挥了日益巨大的功能。抽水蓄能技术在电力系统中的应用可以实现静态和动态的结合，具有广泛的应用前景。

(2)飞轮储能。与抽水式储能相比，飞轮的储能有效率达到了80%以上。与其他储能方法相比，应用技术已成为支撑储能技术创新发展的关键。在发动机储能体系的帮助下，飞轮利用电机的高速转动以实现储能，主要存在于发动机机体中;在需要产生动力时，高速飞轮作为发电机，利用其运转将储存的动力转换为能量，并将其释放到外部负载中。该技术具备低成本、能源密集程度高、不受循环时间影响等优势。缺点则是一次性购买成本高昂。

2.电磁储能技术

(1)超导磁储能技术。与上述储能技术比较，超导磁储能有效率达到了90%以上。在超导状态下，绕组电流变化极小，可忽略不计。这样，在整个储存与释放的过程中极少耗费电能，总消耗率也几乎为零。但随着实际使用的越来越广泛，超导线圈往往需要放在低温液体环境下，才可以在整个储能流程中起到积极效果，而这将大大提高生产成本。超导磁储能技术还具有无污染、快速响应、无损耗储能、有效防止能源浪费等优点。超导储能材料可大幅度提高新型发动机的输出性能，对提高暂态电能质量起到重要作用。

(2)超级电容器储能技术。超级电容器储能比超导磁储能的效率低，基本保持在75%左右。它兼有蓄电池储能和电容储能的特点。这种能量的储存的依据是双电层原理。以超级电容器储能工艺为基础的存储能量应用，整个存储放电过程中有着良好的可逆性，重复次数能够到达10万次以上。与常规电器皿相比，超级电容器具有温度阈值较宽、安全和稳定性更高等优势。也同样拥有了常规电容器所具有的优点。超级电容器储能技术还具有循环寿命长以及电容器响应快的特点，和蓄电池技术相结合，不但大大提高了蓄电池的充放电效能，也同样增长了蓄电池的性能。而且超级电容器与蓄电池的结合，在风电场中也获得了较普遍的使用，以更好地控制风能的波动。也因此，在应用超级电容储能技术时，应与蓄电池相结合，使其效果更加显著。

3.相变储能技术

相变储能主要利用热能作为储放电环境。这种储能技术可以实现高密度的储能，而不需要太复杂的设备。相变储能技术主要包括冰储能、电储能和熔盐储能。在蓄冰技术方面，蓄冰环境融化时需要利用蓄冷能力蓄冰，蓄冰环境冻结时需要释放蓄冷能力。冰蓄冷技术具有明显的优势，不仅提高了制冷设备的效率，而且大大减少了设备的体积。电蓄热技术主要利用金属或水来储存热能。但无论使用何种环境，该技术都具有成本低、维护方便的特点。以金属储热为例，这种方式以金属为介质实现对热能的储存与释放。在金属液化过程中实现热能的储存，在金属固化的过程中实现热能的释放。由于该技术以金属为环境，金属的高导热率可以大大提高能量转换率。在熔盐蓄热技术中，无机盐主要作为无机盐的加热介质，将无机盐的凝固状态转变为熔融状态，实现储能。该技术传热能力强，应用成本低，腐蚀性低，应用效果好。

4.化学储能技术

化学储能技术需要获得适当储能体系的支撑，以完成所需要的化学能量转移。针对不同种类的动力电池，因为电池的正化学性质，其电能释放效果差异较大。所以，认识并区别不同种类动力电池的特性与区别，可以达到高效的化学储能。

(1)锂电池。锂离子电池的储能效率可以达到85%以上，这和储能系统的基本构成密切相关，其储能系统除了包括单体电池外，还有充放电系统和电池管理系统支持。其具备储放能更高效、能量密集程度大、安全稳定性更高的特征。但其缺点是造价高，电站设计容量小。但在实际应用中却有很好的节能效果。

(2)钠硫电池。钠硫电池的储能利用率仅为70%。和锂电池相比，钠硫电池成本低，占地面积小，维护方便。硫由硫磺和多硫化钠等化合物所构成，而负极材料则为已熔化的金属钠所构成。值得注意的是，由于钠硫电池纵向放电深度比较有限，循环寿命也不高。因此，如果必须保证充放电量效果，工作温度应达到300℃。

(3)铅酸电池。铅酸电池在其原理与实现等方面，和钠硫电池都有相似之处。对于正负极的组成，由于化学成分的不同，对空间和功率密度的要求也有很大的不同。在小空间应用上，铅酸电池的总用量约是钠硫电池的3倍。从容量密度来说，铅酸电池仅为普通钠硫电池的1/3。

(4)液流电池。液流蓄电池是一种高性能蓄电池。电池的数量和面积直接影响着液流电池的输出功率，电解液对液流电池的存储容量也有影响。因此，增大电解液的浓度和体积可以提高液流电池的存储容量。液流电池的优点是非常重要的，主要是由于其灵活的电池配置和强大的放电过程安全性。此外，液流电池的优点是易于维护和高能量转换率。由于这些优点，液体电流电池在并网发电和储能中得到了广泛的应用。但液流电池也存在应用成本高的缺点，在一定程度上限制了液流电池的推广和应用。

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