從目前世界上各類(lèi)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的成熟度及發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，物理儲(chǔ)能，如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能屬于成熟技術(shù)，已有一定規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。而化學(xué)儲(chǔ)能，如鋰離子電池、液流電池、超級(jí)電容器等作為大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備或汽車(chē)動(dòng)力，尚處于研發(fā)或商業(yè)應(yīng)用初級(jí)階段。

1.儲(chǔ)能技術(shù)分類(lèi)及應(yīng)用范圍

儲(chǔ)能是指通過(guò)介質(zhì)或設(shè)備，利用化學(xué)或者物理的方法把電能存儲(chǔ)起來(lái)，并能根據(jù)需要把存儲(chǔ)的能量以特定形式釋放的過(guò)程。

儲(chǔ)能按照工作原理可以分為3類(lèi)：物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能以及其他形式的儲(chǔ)能。

物理儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等;

化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池、鎳鎘電池等電池形式的儲(chǔ)能以及超級(jí)電容器儲(chǔ)能等;其他形式的儲(chǔ)能包括超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等。

在目前已經(jīng)獲得實(shí)際應(yīng)用或者第三方測(cè)試驗(yàn)證的各種大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)中，抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能適合100MW以上級(jí)別儲(chǔ)能系統(tǒng);鈉硫電池、釩電池、鋰電池和飛輪儲(chǔ)能電池有可能用于MW級(jí)別的儲(chǔ)能系統(tǒng);在百千瓦及以下級(jí)別的應(yīng)用中，大多數(shù)儲(chǔ)能技術(shù)都有可能滿足需求。

2.中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)

隨著我國(guó)電網(wǎng)容量的不斷擴(kuò)大，峰谷差不斷增加，可再生能源、分布式供能和智能電網(wǎng)的蓬勃發(fā)展，對(duì)大規(guī)模發(fā)展儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的需求也越來(lái)越大。目前，儲(chǔ)能已成為可再生能源和智能電網(wǎng)大規(guī)模發(fā)展的主要瓶頸，因此大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)已被列入國(guó)家“十二五”能源規(guī)劃。

2010 年全國(guó)電網(wǎng)發(fā)電裝機(jī)容量為962GW，預(yù)計(jì)到2015年全國(guó)發(fā)電裝機(jī)容量將為1430GW，到2020年將達(dá)到1640GW。在已發(fā)表文獻(xiàn)中，預(yù)測(cè)到 2020年電網(wǎng)調(diào)峰儲(chǔ)能將占國(guó)家發(fā)電裝機(jī)容量的最大比例為16%，則到時(shí)我國(guó)電網(wǎng)調(diào)峰儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的規(guī)模將達(dá)到262.4GW。

在可再生能源方面，截止到2010年底，我國(guó)風(fēng)力發(fā)電總裝機(jī)容量為44.7GW，太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)容量為0.86GW;到2015年和2020年我國(guó)風(fēng)電總裝機(jī)容量將分別達(dá)到130GW和200GW，太陽(yáng)能發(fā)電總裝機(jī)將分別達(dá)到10GW和50GW。由于可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性，對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能的要求也更高。預(yù)測(cè)到 2020年我國(guó)儲(chǔ)能系統(tǒng)裝機(jī)容量需占風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)容量比例為34%，則到時(shí)我國(guó)風(fēng)力發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量規(guī)模將達(dá)到68GW;同樣，對(duì)于太陽(yáng)能，假如我國(guó)2020年儲(chǔ)能系統(tǒng)占太陽(yáng)能發(fā)電裝機(jī)容量比例為34%，則到2020年我國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量規(guī)模將達(dá)到17GW。

在分布式供能方面，截止到2010年底，我國(guó)天然氣分布式發(fā)電總裝機(jī)容量為5GW，到2015年和2020年我國(guó)天然氣分布式發(fā)電總裝機(jī)容量將分別達(dá)到8GW和 50GW。假如我國(guó)2020年儲(chǔ)能系統(tǒng)占分布式發(fā)電裝機(jī)容量比例為34%，則到2020年我國(guó)分布式發(fā)電儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量規(guī)模將達(dá)到17GW。

3.中國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)和應(yīng)用

從目前世界上各類(lèi)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的成熟度及發(fā)展現(xiàn)狀來(lái)看，物理儲(chǔ)能，如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能屬于成熟技術(shù)，已有一定規(guī)模的商業(yè)應(yīng)用。而化學(xué)儲(chǔ)能，如鋰離子電池、液流電池、超級(jí)電容器等作為大規(guī)模儲(chǔ)能設(shè)備或汽車(chē)動(dòng)力，尚處于研發(fā)或商業(yè)應(yīng)用初級(jí)階段。現(xiàn)將上述儲(chǔ)能技術(shù)在中國(guó)的應(yīng)用簡(jiǎn)介如下。

物理蓄能

2011年，深圳抽水蓄能電站工程項(xiàng)目申請(qǐng)報(bào)告順利通過(guò)了國(guó)務(wù)院審議同意。該電站由上水庫(kù)、下水庫(kù)、輸水系統(tǒng)、地下廠房洞室群及開(kāi)關(guān)站、永久道路等部分組成。上水庫(kù)正常蓄水位526.81米，有效庫(kù)容825.24萬(wàn)立方米，下庫(kù)正常蓄水位80米，有效庫(kù)容825.24萬(wàn)立方米;下水庫(kù)正常蓄水位80米，有效庫(kù)容825.24萬(wàn)立方米。電站以220千伏一級(jí)電壓接入廣東電網(wǎng)。預(yù)計(jì)2016年首臺(tái)機(jī)組發(fā)電。

山東擬建更多抽水蓄能電站應(yīng)對(duì)風(fēng)電負(fù)荷。2011年，山東省電力公司對(duì)外透露，為了應(yīng)對(duì)不穩(wěn)定的發(fā)電對(duì)電網(wǎng)安全運(yùn)行的沖擊，山東省除了借助已經(jīng)建成的泰安抽水蓄能電站外，還將建設(shè)更多的抽水蓄能電站，通過(guò)“風(fēng)水輪轉(zhuǎn)”應(yīng)對(duì)日益增多的風(fēng)電負(fù)荷。

中國(guó)核工業(yè)西南物理研究院80MW飛輪脈沖發(fā)電機(jī)組已運(yùn)行多年。

中國(guó)科學(xué)院工程熱物理研究所目前正開(kāi)展兆瓦級(jí)以上超臨界液態(tài)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)研發(fā)與工程示范工作。

化學(xué)儲(chǔ)能鋰離子電池

南方電網(wǎng)公司2011年宣布，該公司兆瓦級(jí)電池儲(chǔ)能站成功并網(wǎng)，這標(biāo)志著中國(guó)大容量電池儲(chǔ)能集成應(yīng)用技術(shù)取得重大技術(shù)突破。南方電網(wǎng)兆瓦級(jí)電池儲(chǔ)能站位于深圳市龍崗區(qū)，總?cè)萘?0MW，第一期為5MW，預(yù)計(jì)2011年年內(nèi)投產(chǎn)。該項(xiàng)目是我國(guó)第一個(gè)兆瓦級(jí)電池儲(chǔ)能站，集科研和商用于一體。工程全部投產(chǎn)后，將成為世界上最大的鋰電子電池儲(chǔ)能站。

2011年11月10日，國(guó)內(nèi)首批大容量電池儲(chǔ)能站標(biāo)準(zhǔn)——《大容量電池儲(chǔ)能站運(yùn)行導(dǎo)則》、《大容量電池儲(chǔ)能站設(shè)備交接試驗(yàn)標(biāo)準(zhǔn)》和《大容量電池儲(chǔ)能站安健環(huán)設(shè)施標(biāo)準(zhǔn)》通過(guò)南方電網(wǎng)公司評(píng)審。

該三項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)可用于電網(wǎng)系統(tǒng)內(nèi)大容量電池儲(chǔ)能站的設(shè)計(jì)、工程建設(shè)和運(yùn)行管理，將進(jìn)一步促進(jìn)電池儲(chǔ)能站電氣設(shè)備交接試驗(yàn)新技術(shù)的推廣和應(yīng)用。

張北國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)輸示范項(xiàng)目是中國(guó)首個(gè)大型儲(chǔ)能示范項(xiàng)目，也是目前世界上規(guī)模最大，集風(fēng)電、光伏發(fā)電、儲(chǔ)能及輸電工程四位一體的可再生能源項(xiàng)目。此項(xiàng)目由財(cái)政部、科技部和國(guó)家電網(wǎng)公司共同啟動(dòng)，總投資約150億元的示范項(xiàng)目，其占地面積約200平方公里，開(kāi)發(fā)規(guī)模為500兆瓦風(fēng)電、100兆瓦太陽(yáng)能光伏發(fā)電、 110兆瓦化學(xué)儲(chǔ)能。招標(biāo)公告由共包括五個(gè)包，其中四個(gè)是磷酸鐵鋰電池系統(tǒng)，分別為：6MW×6h、4MW×4h、3MW×3h和1MW×2h。最后一個(gè)包是采購(gòu)2MW×4h的液流電池系統(tǒng)。

中國(guó)電力科學(xué)研究院自2010年下半年起在張北國(guó)家風(fēng)電研究檢測(cè)中心電池儲(chǔ)能實(shí)驗(yàn)室開(kāi)展1MW鋰離子儲(chǔ)能電池系統(tǒng)和0.5MW全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)與風(fēng)電機(jī)組的聯(lián)合運(yùn)行實(shí)驗(yàn)。

釩電池

2011年9月9日，北京普能世紀(jì)科技有限公司獲國(guó)家電網(wǎng)公司在河北省張北縣建設(shè)的國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)示范工程一期液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)訂單，雙方已在北京正式簽約。此次普能在國(guó)家風(fēng)光儲(chǔ)項(xiàng)目中安裝的為2MW×4h的液流電池系統(tǒng)，是國(guó)內(nèi)最大規(guī)模的釩電池儲(chǔ)能應(yīng)用案例。

2011年11月26日，歐洲液流儲(chǔ)能電池標(biāo)準(zhǔn)會(huì)啟動(dòng)大會(huì)在德國(guó)柏林召開(kāi)。作為國(guó)際液流電池標(biāo)準(zhǔn)提案國(guó)的中國(guó)和美國(guó)兩個(gè)非歐盟國(guó)家代表也出席了會(huì)議，中科院大連化物所潔凈能源國(guó)家實(shí)驗(yàn)室(籌)張華民研究員應(yīng)邀參加了歐洲液流儲(chǔ)能電池標(biāo)準(zhǔn)制定工作。

全球最大釩電池項(xiàng)目落戶江蘇泰州。投資2.98億美元的釩電池項(xiàng)目正式簽約落戶泰州市新能源產(chǎn)業(yè)園。據(jù)悉，該項(xiàng)目由香港中策資本集團(tuán)投資建設(shè)，一期將在明年投產(chǎn)，可形成25億元的銷(xiāo)售額，2013年力爭(zhēng)上市。

鈉硫電池

上海有望建鈉硫電池兆瓦級(jí)儲(chǔ)能示范電站。2011年，上海電氣集團(tuán)、上海電力公司、中國(guó)科學(xué)院上海硅酸鹽研究所三方簽約，共同投資組建鈉硫電池產(chǎn)業(yè)化公司。據(jù)悉，公司成立后，上海鈉硫電池產(chǎn)業(yè)有望形成從研發(fā)到生產(chǎn)到應(yīng)用的產(chǎn)業(yè)鏈，兆瓦級(jí)儲(chǔ)能示范電站有望在滬運(yùn)營(yíng)。

鋅空電池

全國(guó)首輛鋅空氣電池純電動(dòng)車(chē)在漢川下線。2011年中，由湖北泓元鋅空氣電池有限公司和武漢東風(fēng)揚(yáng)子江汽車(chē)有限責(zé)任公司聯(lián)合生產(chǎn)的全國(guó)首輛鋅空氣電池純電動(dòng)城市公交車(chē)在漢川市成功下線。該鋅空氣電池純電動(dòng)城市公交車(chē)每充一次電可行駛約300公里，最高時(shí)速可達(dá)每小時(shí)80公里。

日前，中航國(guó)際(香港)集團(tuán)有限公司和北京長(zhǎng)力聯(lián)合能源技術(shù)有限公司合作開(kāi)展的鋅空氣電池產(chǎn)業(yè)化項(xiàng)目簽約。據(jù)悉，中航國(guó)際香港公司將與北京長(zhǎng)力將共同投資5億元人民幣，成立中航長(zhǎng)力聯(lián)合能源有限公司，在未來(lái)三年內(nèi)，致力于實(shí)現(xiàn)“鋅空氣電池產(chǎn)業(yè)化”的目標(biāo)。

鎳氫電池

2011年，由山東淄博齊盛新能源科技有限公司研發(fā)的“高性能鎳氫動(dòng)力電容電池”項(xiàng)目通過(guò)了由山東省科技廳組織的科技成果鑒定。該項(xiàng)目在以下三個(gè)關(guān)鍵方面取得重要突破：一是與其他動(dòng)力電源相比，安全性能實(shí)現(xiàn)重要突破。該電容電池采用獨(dú)特結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)和無(wú)機(jī)電解液，從根本上解決了電池爆燃的問(wèn)題。二是充電速度實(shí)現(xiàn)重要突破。該電容電池5至10分鐘快速充電，大巴車(chē)可行駛50至60公里，是公交車(chē)的理想電源。三是使用壽命實(shí)現(xiàn)重要突破。經(jīng)電動(dòng)車(chē)運(yùn)行數(shù)據(jù)證明：淺充淺放，充放電次數(shù)可達(dá)到一萬(wàn)次以上，城市公交車(chē)可行駛50萬(wàn)公里。

超級(jí)電容器

2011年，“低內(nèi)阻超級(jí)電容器極片制備新技術(shù)”科技成果鑒定會(huì)在長(zhǎng)沙舉行。利用該極片制作的3000法拉超級(jí)電容器經(jīng)國(guó)家授權(quán)機(jī)構(gòu)檢測(cè)，性能已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平。

2011 年，由深圳納諾材料科技研究所研發(fā)，孝義市衛(wèi)鴻機(jī)焦有限公司投資的超級(jí)納米電容器項(xiàng)目正式落地孝義市。項(xiàng)目預(yù)計(jì)總投資319億元，分三期進(jìn)行，從2012 年開(kāi)始投資31億元，上馬年產(chǎn)量達(dá)1000萬(wàn)只的生產(chǎn)線，第二期達(dá)產(chǎn)5000萬(wàn)只，到2015年最終達(dá)產(chǎn)1億只。

2011年，中國(guó)科學(xué)院蘭州化學(xué)物理研究所固體潤(rùn)滑國(guó)家重點(diǎn)實(shí)驗(yàn)室低維材料摩擦學(xué)研究組宣布在石墨烯-離子液體基超級(jí)電容器研究方面取得新進(jìn)展，并根據(jù)實(shí)驗(yàn)結(jié)果篩選出了性能優(yōu)異的離子液體/有機(jī)電解液。石墨烯在離子液體/有機(jī)電解液1500次循環(huán)后，容量保持率為初始容量的120.8%，并表現(xiàn)出優(yōu)異的循環(huán)穩(wěn)定性。

燃料電池

新源動(dòng)力股份有限公司承擔(dān)的“國(guó)家“863”計(jì)劃節(jié)能與新能源汽車(chē)重大專項(xiàng)——國(guó)產(chǎn)質(zhì)子交換膜燃料電池電堆及關(guān)鍵材料的研制開(kāi)發(fā)項(xiàng)目日前通過(guò)驗(yàn)收。據(jù)介紹，課題組以國(guó)產(chǎn)關(guān)鍵材料為基礎(chǔ)研發(fā)出的電堆重量比功率和體積比功率分別為814W/kg、1043W/L，成本降低約50%，壽命超過(guò)4000小時(shí)。

國(guó)家燃料電池汽車(chē)及動(dòng)力系統(tǒng)工程技術(shù)研究中心通過(guò)驗(yàn)收。該中心已新增了硬件在環(huán)仿真開(kāi)發(fā)、動(dòng)力系統(tǒng)匹配、PCU綜合測(cè)試環(huán)境和帶環(huán)境艙的燃料電池發(fā)動(dòng)機(jī)測(cè)試 4個(gè)研發(fā)平臺(tái)，完成了燃料電池汽車(chē)集成與匹配、燃料電池汽車(chē)及動(dòng)力系統(tǒng)控制和試驗(yàn)、燃料電池汽車(chē)高壓氫氣供應(yīng)3項(xiàng)關(guān)鍵共性技術(shù)研發(fā)等。

超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)

中國(guó)科學(xué)院電工研究所正在開(kāi)展兆瓦級(jí)以上超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)方面的研究

中國(guó)科技大學(xué)微尺度物質(zhì)科學(xué)國(guó)家實(shí)驗(yàn)室發(fā)現(xiàn)稠環(huán)芳香烴類(lèi)有機(jī)超導(dǎo)體。實(shí)驗(yàn)表明，通過(guò)施加1萬(wàn)個(gè)大氣壓的壓力，可以使該超導(dǎo)體的超導(dǎo)轉(zhuǎn)變溫度提高20%。

電動(dòng)車(chē)充電站

電動(dòng)汽車(chē)充電設(shè)施162項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)初步形成。據(jù)國(guó)家能源局官員介紹，國(guó)家能源局和國(guó)標(biāo)委成立了一個(gè)充電設(shè)施的工作組，由國(guó)家能源局牽頭開(kāi)展工作。目前該標(biāo)準(zhǔn)體系已經(jīng)搭建完成，相關(guān)的企業(yè)、專家研究人員已經(jīng)形成了162項(xiàng)標(biāo)準(zhǔn)國(guó)家電網(wǎng)2011年內(nèi)計(jì)劃完成75個(gè)電動(dòng)汽車(chē)充電站、6209個(gè)充電樁的建設(shè)。根據(jù)規(guī)劃，國(guó)家電網(wǎng)公司將于2015年建成1700座公共充電站和300個(gè)交流充電樁。

4.技術(shù)挑戰(zhàn)

目前儲(chǔ)能技術(shù)，特別是化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)尚處于研發(fā)或商業(yè)應(yīng)用初級(jí)階段，有些關(guān)鍵問(wèn)題還沒(méi)有真正解決，例如：

從環(huán)保角度，氫燃料電池從理論上說(shuō)是最清潔的。但現(xiàn)在的氫燃料電池需要使用較大量的鉑。不降低鉑的用量或找到其它替代物，氫燃料電池很難大規(guī)模應(yīng)用。

鋰電池的安全性一直備受質(zhì)疑，多起電動(dòng)車(chē)自燃也使這項(xiàng)技術(shù)頗受爭(zhēng)議。儲(chǔ)能電池如果是用鋰電池的話，需要幾十萬(wàn)塊放在一起才能形成一個(gè)模塊，如果這些電池的一致性和可靠性達(dá)不到要求，那么安全就是大問(wèn)題了。

液流電池循環(huán)壽命長(zhǎng)，很適合風(fēng)電場(chǎng)。但從能量密度看，鋰電池的能量密度最高，每千克約在170瓦時(shí)，磷酸鐵鋰電池約在110~120瓦時(shí)，液流電池僅為28瓦時(shí)。因此液流電池能量密度低的難關(guān)有待攻克。

鑒于包括上述在內(nèi)的諸多技術(shù)問(wèn)題有待解，因此，儲(chǔ)能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化和大規(guī)模應(yīng)用估計(jì)還須一段較長(zhǎng)時(shí)間。