1、和电池相比，其能量密度导致同等重量下储能量相对较低，直接导致的就是续航能力差，依赖于新材料的诞生，比如石墨烯。超导储能的成本很高（材料和低温制冷系统），使得它的应用受到很大限制。可靠性和经济性的制约，商业化应用还比较远。1%实验室4其他电化学及化学储能包括燃料电池、金属空气电池等，电制氢，电制甲烷全周期效率较低，制氢效率仅 40%，合 成天然气的效率不到 35%。总体转换效率偏低，工艺较复杂，安全、环保要求较高。推广面积不大（德国）实验室和小型示5热储能热储能又分为显热储能和潜热储能。热储能储存的热量可以很大，所以可利用在可再生能源发电上。我国“十三五”开始大力推广光热发电技术（塔式和槽式），
2、该技术不足之处：热储能要各种高温化学热工质，用用场合比较受限，部分技术我国还没有完全掌握。光热利用较早光热十三五正式开始发展（10GW）6前沿技术分类：一类是在传统技术上做的一些改良或者优化，比如锂硫电池，液化空气储能另一类是新型的技术体系设计开发，如锂空气电池、铝离子电池等。最值得期望的石墨烯电池技术。（补充石墨烯电池资料：）二、世界各主要国家储能技术应用及发展情况：1、世界主要国家运行储能装机排名（主要还是抽蓄储能）。表一：2016年全球累计运行储能装机TOP10国家2、主要储能技术在世界各个国家的应用情况。表二：2015年全球各类型储能技术主要装机国家（电化学储能中国马上会跃居世界第一）
3、3、不同储能方式综合数据对比（能量和功率密度、环境效益）：4、不同储能方式综合成本分析（功率等级和成本）。总体来说，目前国际及中国研究发展主要还是集中于超级电容和电池（锂电池、液流电池）上，稳步发展一部分抽蓄。材料领域的突破才是关键。四、电储能技术的关键设备1、蓄电池的前世今生。主要先进国家备注时间蓄电池类型电池类型1802年Dr.WilliamCruikshank设计了第一个便于生产制造的电池.1911年我国建厂生产干电池和铅酸蓄电池交通部电池厂1859年GastonPlant发明可充电的铅酸电池.1921年第一家专业铅蓄电池厂蓄电池厂1890年ThomasEdison发明可充电的铁镍电池1
4、941年中央军委三局所属电信材料厂开始生产锌锰干电池和修理铅酸蓄电池在1910年可充电的铁镍电池商业化生产1957年组建机电部电材局化学电源研究室1956年Energizer.制造第一个9伏电池1958年原一机部化学电源研究所原电子工业部电源研究所1970年前后出现免维护铅酸电池.一次锂电池实用化.1960年我国第一家碱性蓄电池厂“风云器材厂在正式验收投产71991年Sony.可充电锂离子电池商业化生产20世纪90年代初国家开始了“863”重点攻关，使Ni-MH电池的生产化得到了迅速发展81995年发明了聚合物锂离子电池，（采用凝胶聚合物电解质为隔膜和电解质）1999年开始商品化进入二十一世纪
5、以来碱性锌锰电池得到飞速的发展92000年以后锂电池、钠硫电池、全钒液流电池等新一代电池技术领先2008年较高能量比的锂离子电池开始发展并商业化投运2、中国能源科技“十三五”规划对储能电池的重点发展方向：1）、集中攻关类：新型高效电池储能技术研究（研究水系锂电池、凝胶锂电池、固态锂电池以及锂硫电池技术的电极材料及规模制备技术，新型钠、硫体系储能系统的关键技术，低电阻、高可靠性铅炭电池电极板的制备工艺技术；2）、示试验类：掌握低成本长寿命储能锂离子电池关键技术，建成20MW/10MWh 钛酸锂电池储能示系统，并投入示运行，储能系统循环寿命达到 10000 次，成本低于 3000 元/kWh。3）
6、、公关试验类：MW 级以上大容量钠硫电池储能装置示验证；4）、应用推广类 全钒液流电池储能产业化技术研究目标：实施百兆瓦以上级全国产化材料全钒液流电池储能装置示应用工程；建造 300MW/年液流电池产业化基地，实现规模化生产。五、中国电储能技术及产业发展发展情况时间节点里程碑标志政策导向及支撑性文件2005年11月开始推动储能技术的试点应用国家发改委发布可再生能源产业发展指导目录，目录提出将2项电池项目作为重点开发项目并开展试点。通过立法推动可再生能源的开发利用。2006年10月从科技角度促进储能材料和技术的研发。国务院发布国家中长期科学和技术发展规划纲要2006-2020年，提出“高效能源转
7、换与储能材料体系、燃料电池发电及车用动力系统集成技术和储能技术”是先进能源技术领域的重点研究容这个阶段的储能市场远未启动，技术成本非常高，远不足以支撑储能在电力系统中的各项应用。2008-2009储能技术纳入法律中华人民国可再生能源法及修正案修正案首次将智能电网规划发展、储能技术应用于电网建设纳入法律畴。2009年7月电储能技术发展的拐点财政部、科技部、国家能源局制定了金太阳示工程财政补助资金管理暂行办法，提出要支持建设“国家风光储输示工程”。大容量储能的尝试2010年9月进一步提出和明确了储能在发、输、配、用环节的作用和导向国建发改委发布了“十二五”电网智能化规划，明确了储能技术在智能电网的
8、发电、配电和用电环节的作用，提出开展分布式电源、储能及微电网接入与协调控制试点。优先在分布式能源，微电网提出应用指导。2010年11月储能加速发展的起点发改委联合多个部门发布电力需求侧管理办法，提出建立峰谷电价制度，鼓励低谷蓄能，促进通过峰谷电价体现储能的价值。一年前的四位一体项目逐步启动并并网投产。2009年发布的国家风光储输示工程，作为目前世界上规模最大的集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源项目2011年10月电储能示工程开始收益，示效应展现。随着国家风光储输示工程一期项目的磷酸铁锂电池系统成功交付，越来越多的人开始注意到储能为可再生能源比例不断提高的电力系统带来的稳定性、
9、安全性以及灵活性。得到业界普遍认可和尝试启动。“储能”作为智能电网的技术支撑在国家的政策性纲领文件中首次出现。2012年初国家开始全面技术性推广（截止目前，基本都是“技术是基础”的原则。储能出现在国家“十二五”科学和技术发展规划、可再生能源发展“十二五”、国家能源科技“十二五”规划、新材料产业“十二五”发展规划等各项规划政策中。包括“新能源技术”和“发电与输配电技术”；同时明确了10兆瓦级大规模超临界空气储能装置、兆瓦级飞轮储能系统及飞轮阵列、超级电容器储能装置、超导储能系统、钠硫电池储能系统、液流储能电池系统的研究方向。部分地方“十二五”规划政策如市滨海新区风电发展“十二五”规划和市电力发展
10、“十二五”规划甚至提出要建设兆瓦级储能示项目。2013年初第一个光伏拐点中国集中爆发了光伏产业问题，中国政府提出光伏“救市”新政。极大促进了光伏及相关产业在国的进一步大发展。西方国家对中国光伏产品开展“双反”，成为光伏国大发展的促进。102013年7月补贴新政开始出台财政部发布的关于分布式光伏发电实行按照电量补贴政策等有关问题的通知；光伏补贴启动112013年8月储能在光伏应用领域的预期提升国家发展改革委发布的关于发挥价格杠杆作用促进光伏产业健康发展的通知（发改价格20131638号），这些政策提出实行“自发自用、余电上网、就近消纳、电网调节”的运营模式，并对分布式光伏发电项目实行按照发电量进
11、行电价补贴。提升了储能在该领域应用的预期，如比亚迪园区20MW分布式储能项目。1220142015年初启动编写储能产业“十三五”规划储能技术编入国家应对气候变化规划：在重点发展的低碳技术方面，先进太阳能、风能发电及大规模可再生能源储能和并网技术被列入其中。专项规划促进行业发展。132015年4月第二轮电改拉开序幕储能获益渠道确认。国家发改委下发关于贯彻中发320159号文件精神 加快推进输配电价改革的通知正式拉开了电力体制改革的序幕。如果说之前的政策都是从科技攻关、项目/应用推广的角度推动储能的话，那么电改政策的发布则是从根本上对储能所在的电力市场环境及规则进行修正。能从根本上改变储能的获益渠
12、道和应用机会。明确了储能发展价值渠道。142015年10月充电基础设施加快国家发改委发布关于开展可再生能源就近消纳试点的通知，国务院办公厅发布关于加快电动汽车充电基础设施建设的指导意见消纳困难的问题凸显，矛盾重重。152016年6月储能在电力系统中的应用具有里程碑式的意义国家能源局发布关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务补偿（市场）机制试点工作的通知，探索电储能在电力系统运行中的调峰调频作用及商业化应用，推动建立促进可再生能源消纳的长效机制。是第一个给予了电储能参与调峰调频辅助服务的身份的电力政策。162016年12月新起点，新的五年规划。国家能源局能源技术创新“十三五”规划重点提出：新
13、型高效电池储能技术研究，2）、示试验类：掌握低成本长寿命储能锂离子电池关键技术；3）、MW 级以上大容量钠硫电池储能装置示验证；研究水系锂电池、凝胶锂电池、固态锂电池以及锂硫电池技术的电极材料及规模制备技术；掌握低成本长寿命储能锂离子电池关键技术，实施百兆瓦以上级全国产化材料全钒液流电池储能装置示应用工程；172017年2月大面积储能示项目开工并建成投运2017年能源工作指导意见明确提出：制订实施关于促进储能技术与产业健康发展的指导意见，建立储能技术系统研发、综合测试和工程化验证平台，推进重点储能技术试验示。积极推进已开工项目建设，年计划建成辉腾、尼玛、融科（部分）、比亚迪园区、电源、三星与天
14、合光能、等具备条件的项目。做好二连浩特、猛狮科技、协鑫集成等储能电站项目前期工作。、我国电储能技术政策引导及主要形势：从电储能政策及引导支持情况来看：国外的储能政策环境相对完善，我国仍在不断摸索和建立过程中。根据对国外储能相关政策的收集梳理，和储能直接、间接相关的政策主要是八大类，包括：（1）可再生能源上网电价；（2）峰谷电价；（3）储能技术研发支持政策；（4）储能的发展规划；（5）配备储能的分布式发电激励政策；（6）储能系统安装的税收减免、（7）储能电价支持等。（8）储能先进技术研究、应用、示工程等政策支持。2、我国电储能技术应用领域和类型:我国当前处在逐步建立政策体系过程中，有一些积累，但
15、还有工作需要完善。2.1储能在电力系统应用主要分为五大领域：（1）发电，（2）辅助服务，（3）输配电，（2）（4）可再生能源，（3）（5）用户领域。2.2储能在电力系统应用的17种类型：（1）辅助动态运行、 （2）取代或延缓新建机组、（3）调频、 （4）电压支持、（5）调峰、 （6）备用容量、（7）无功支持、 （8）缓解线路阻塞、（9）延缓输配电网升级、 （10）备用电源、（11）可再生能源平滑输出/削峰填谷、 （12）爬坡率控制、（13）用户分时电价管理、 （14）容量费用管理、（15）电能质量、 （16）紧急备用、 （17）需求侧管理等。3、我国电储能技术发展的突出特点。3.1电储能技术总
16、体发展时间不长，国家开始重视并采取政策支持是能源科技“十五”计划开始，大力研发及政策落地是“十二五”末到“十三五”初。3.2目前我国的原创技术仍然在成长和高速发展阶段，而且国家政策引导和支持力度在逐年加大。3.3行业和市场正在逐步培养并迅速扩，电储能应用和发将有非常美好的前景和期待。3.4总体发展脉络仍然没有摆脱办法和政策跟着问题产生后想办法解决问题的传统循环。3.5总体政策导向和支持力度还远远不够，行业及市场存在的问题依然很多，尤其科研、技术、资金的投入还远远不够。核心技术和应用管理尚在初级阶段。3.6电储能在新能源、新能源交通、智能微网的扩大应用和推广将势不可挡，未来市场很大。六、针对电化
17、学储能技术的主要特点对比：1、电化学储能电池的宏观对比。（1）、铅酸电池：是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。目前在世界上应用广泛，循环寿命可达 1000 次左右，效率能达到 80%-90%，性价比高，常用于电力系统的事故电源或备用电源。如果深度、快速大功率放电时，可用容量会下降。其特点是能量密度低，寿命短。铅酸电池今年通过将具有超级活性的炭材料添加到铅酸电池的负极板上，将其循环寿命提高很多。（2）、锂离子电池：是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。主要应用于便携式的移动设备中，其效率可达 95%以上，放电时间可达 数小时，循环次数可达 5000
18、次或更多，响应快速，是电池中能量最高的实用性电池，目前来说用的最多。近年来技术也在不断进行升级，正负极材料也有多种应用。市场上主流的动力锂电池分为三大类：钴酸锂电池、锰酸锂电池和磷酸铁锂电池。前者能量密度高，但是安全性稍差，后者相反，国电动汽车比如比亚迪，目前大多采用磷酸铁锂电池。但是好像老外都在玩三元锂电池和磷酸铁锂电池。锂硫电池也很火，是以硫元素作为正极、金属锂作为负极的一种电池，其理论比能量密度可达2600wh/kg，实际能量密度可达450wh/kg。但如何大幅提高该电池的充放电循环寿命、使用安全性也是很大的问题。（3）、钠硫电池：是一种以金属钠为负极、硫为正极、瓷管为电解质隔膜的二次电
19、池。循环周期 可达到 4500 次，放电时间 6-7 小时，周期往返效率 75%，能量密度高，响应时间快。目前在日本、德国、法国、美国等地已建有 200 多处此类储能电站，主要用于负荷调平，移峰和改善电能质量。因为使用液态钠，运行于高温下，容易燃烧。而且万一电网没电了，还需要柴油发电机帮助维持高温，或者帮助满足电池降温的条件。（4）、液流电池：利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池。电池的功率和能量是不相关的，储存的能量取决于储存罐的大小，因而可以储存长达数小时至数天的能量，容量可达 MW 级。这个电池有多个体系，如铁铬体系，锌溴体系、多硫化钠溴体系以及全钒体系，其中钒电池最火吧。
20、电池体积太大;电池对环境温度要求太高;价格贵（这个可能是短期现象吧）;系统复杂（又是泵又是管路什么的，这不像锂电等非液流电池那么简单）。电池储能都存在或多或少的环保问题。2、针对当前市场核心主流蓄电池产品主要技术指标和参数对比：表三：当前主流电化学储能电池关键参数对比（国际可再生能源署称，去年，锂离子电池占新增储能方案的50%。到2025年，锂离子电池将继续占据主导地位，占全球电力电池储能部署的80%。七、锂离子电池工作原理。1、锂离子电池化学反应及正负极反应原理：正极反应：放电时锂离子嵌入，充电时锂离子脱嵌。负极反应：放电时锂离子脱插，充电时锂离子插入。电池总反应以炭材料为负极，以含锂的化合
21、物作正极的锂电池，在充放电过程中，没有金属锂存在，只有锂离子，这就是锂离子电池。当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极。而作为负极的碳呈层状结构，它有很多微孔，达到负极的锂离子就嵌入到碳层的微孔中，嵌入的锂离子越多，充电容量越高。同样，当对电池进行放电时（即我们使用电池的过程），嵌在负极碳层中的锂离子脱出， 又运动回正极。回正极的锂离子越多，放电容量越高。我们通常所说的电池容量指的就是放电容量。一般锂电池充电电流设定在0.2C至1C之间，电流越大，充电越快，同时电池发热也越大。而且，过大的电流充电，容量不够满，因为电池部的电化学反应需要时间。就跟倒啤酒一
22、样，倒太快的话会产生泡沫，反而不满。正极正极材料：可选正极材料很多，目前主流产品多采用锂铁磷酸盐。充电时：LiFePO? Li1-xFePO? + xLi + xe 放电时：Li1-xFePO?+ xLi + xe LiFePO?不同的正极材料对照：正极材料平均输出电压能量密度LiCoO?3.7 V140 mAh/gLi2MnO3100 mAh/gLiFePO43.2 V130 mAh/gLi2FePO?F3.6 V115 mAh/g负极负极材料：多采用石墨。新的研究发现钛酸盐可能是更好的材料。xLi + xe + 6C LixC6 LixC6 xLi + xe + 6C 锂离子电池是一种二次
23、电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。电池一般采用含有锂元素的材料作为电极，是现代高性能电池的代表。2、锂离子电池主要组成部分（1）正极活性物质一般为锰酸锂或者钴酸锂，镍钴锰酸锂材料，导电集流体使用厚度10-20微米的电解铝箔。（2）隔膜一种经特殊成型的高分子薄膜，薄膜有微孔结构，可以让锂离子自由通过，而电子不能通过。（3）负极活性物质为石墨，或近似石墨结构的碳，导电集流体使用厚度7-15微米的电解铜箔。（4）有机电解液溶解有六氟磷酸锂的
24、碳酸酯类溶剂，聚合物的则使用凝胶状电解液。（5）电池外壳分为钢壳（方型很少使用）、铝壳、镀镍铁壳（圆柱电池使用）、铝塑膜（软包装）等，还有电池的盖帽，也是电池的正负极引出端。3、锂离子电池突出应用优点（1）电压高：单体电池的工作电压高达3.7-3.8V（磷酸铁锂的是3.2V），是Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍。（2）比能量大：能达到的实际比能量为555Wh/kg左右，即材料能达到150mAh/g以上的比容量（3-4倍于Ni-Cd，2-3倍于Ni-MH），已接近于其理论值的约88%。（3）循环寿命长：一般均可达到500次以上，甚至1000次以上，磷酸铁锂的可以达到2000次以上。对于小电流放电
25、的电器,电池的使用期限，将倍增电器的竞争力。（4）安全性能好：无公害，无记忆效应.作为Li-ion前身的锂电池，因金属锂易形成枝晶发生短路，缩减了其应用领域：Li-ion中不含镉、铅、汞等对环境有污染的元素：部分工艺（如烧结式）的Ni-Cd电池存在的一大弊病为“记忆效应”，严重束缚电池的使用，但Li-ion根本不存在这方面的问题。（5）自放电小：室温下充满电的Li-ion储存1个月后的自放电率为2%左右，大大低于Ni-Cd的25-30%，Ni-MH的30-35%。（6）快速充电：1C充电30分钟容量可以达到标称容量的80%以上，磷铁电池可以达到10分钟充电到标称容量的90%。（7）工作温度：工
26、作温度为-2545C，随着电解液和正极的改进，期望能扩宽到-4070C。八、大型地面光伏电站锂离子电池储能技术应用案例1、产品特点 1.1 高性能，大容量，磷酸铁锂储能电池堆，绿色环保 1.2 系统实现全数字化控制，具备无人值守，全自动化运行能力 1.3全面可靠的系统监控，强大的数据处理和传输能力，友好的人际界面 1.4具有恒功率运行模式，可以进行远程功率调度，满足智能电网的要求 1.5具备孤岛运行与主网并网运行的能力 1.6系统采用模块化、标准化设计，可在线进行故障诊断和维护，维护成本低 1.7系统具备可靠完善的故障保护，报警和故障自我诊断的能力，有效保护系统与人员安全 1.8使用寿命长，整
27、个储能系统的使用寿命 15 年以上 1.9储能系统空间布局合理，占用面积小2、系统简介本系统采用的是 2MW/4MWh 锂电池储能系统。储能系统由 4 个 500kW/1000kWh 储能单元组成，每个储能单元由 1 台 500kW 双向变流器、7 个 150kWh 电池柜和 1 个总控柜（汇流柜）构成。每个 150KWh 电池柜由 17 个磷酸铁锂电池模块串联而成，由 1 套分电池管理单元（SBMU）来管理。每个电池模块由 14 个 200Ah 电池串联而成，由 1 个电池监测单元（CSC）来管理。每 4 个电池柜的 761.6V 高压直流总线汇流到总控柜上，与双向变流器直流侧相连。2MW/4MWh 储能系统架构如下图所示：图 2-1 2MW/4MWh 储能系统
