钱伯章

（金秋石化科技传播工作室，上海 200127）

2013年，我国储能技术不断实现技术创新与应用突破［1－2］。

1）全钒液流电池储能技术处于国际领先水平，2013年成功并网运行的国电龙源卧牛石风电场大连融科5 MW／10 MWh全钒液流电池储能系统。

2）锂离子电池是国内储能领域应用较广的技术，尤其是磷酸铁锂电池，在发电系统以及电动汽车领域均有较多的应用。电动汽车领域作为近年来锂离子电池的应用热点领域，各种相关利好政策已经对市场释放出积极信号，吸引着相关知名企业的参与和关注。

3）铅蓄电池型号及类别较多，铅碳电池、超级铅酸电池和水平铅布电池等在储能密度和循环寿命上都有所突破，铅蓄电池的项目主要用于建设海岛微网以及解决西藏等多个无电人口的用电问题。

4）压缩空气储能技术也取得重要突破。国际首台1.5 MW超临界压缩空气储能示范装置通过验收，各项指标均达到或超过预定目标。

总的来说，经过多年产、学、研，用（户）紧密合作，各类储能技术不断实现突破，未来成本更低、性能更好的储能技术将越来越多的应用到不同领域，但短时期内还将存在“多种储能技术并存，共同发展”的格局。

目前，储能技术发展方向主要体现大容量储能技术，开发高效而实用的储能电池，如全钒液流储能电池（VRB），他与传统的铅酸蓄电池、镍氢电池相比，具有功率大、寿命长达15年以上、价格低、可靠性高、操作和维修费用少、绿色无污染等明显优势，并能支持频繁大电流充放电；可广泛应用于太阳能、风能发电装置配套储能设备，也可用于再生能源并网发电、城市电网储能、远程供电、UPS系统等领域。

在支持发展和促进储能产业发展的政策方面，近年来，中国对储能产业的关注度明显提升，储能已写入了“十二五”规划，并提出要加强储能先进技术的应用；在智能电网规划的6个方面中有3个方面提到了储能应用。各地陆续也出台了一些鼓励储能应用的政策，上海提出聚焦锂电池、钠硫电池和液流电池等领域，支持2～3家发电潜力大的企业发展储能业务；湖南省规划了具体的储能发展目标，重点支持全钒液流电池，明确指出“十二五”期间建设储能变电站500个；另外，河南、湖北、四川也都有各自重点发展的储能方向。

1 各种储能技术的主要特点

储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微网以及电动汽车发展不可或缺的支撑环节。目前已经探索和开发了多种形式的电能储能方式，分为物理储能、化学储能以及其他储能三大类。各种储能技术的特点如表1所示。

根据各种储能技术的特点，抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源接入等大规模、大容量的应用场合，而超导、飞轮及超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等。电化学储能电池由于具有可模块化组装、能源转换效率较高等优势，正成为储能家族的重要一员，有代表性的储能电池有锂离子电池、钠硫电池、全钒液流电池等。

各种储能技术由于在能量密度和功率密度方面均有不同的表现，而电力系统对储能系统的应用也提出了不同的技术要求，但很少有一种储能技术可以完全胜任电力系统中的各种应用。因此，电力系统在应用时必须兼顾双方需求，选择匹配的储能方式与电力应用。

2 储能技术的应用进展

铅炭电池、锂离子电池和液流电池是新能源储能电池的三大发展方向［3－6］。锂电池、液流电池成本相对较高，铅炭电池成本相对低廉。普通铅酸电池具有低成本优势，但循环寿命短。铅炭电池由于加入了活性炭，阻止了负极硫酸盐化现象，延长了电池寿命。铅炭电池兼具铅酸电池和超级电容器的特性，具有瞬间大容量充电的优点。其充电时间为铅酸电池的八分之一，寿命为铅酸电池的4倍以上。目前国内有多家企业都在研制、开发和应用这些新能源储能电池，且一些企业已有突破，取得了阶段性成果。

2.1 全钒液流储能电池

全钒液流储能电池（VFB）与风电、光伏电组合成离网或微电网发电系统，对于孤岛、离网的边远地区来说，是最佳绿色能源组合。我国风电、光伏发电投资巨大，如果真正解决储能问题，让发出的电最大限量的上网，将给企业和国家带来巨大的效益，同时化学大容量储能电池也将成为一个新兴的朝阳产业。

表1 各种储能技术的特点

VFB的关键环节是高性能离子膜，目前在国内有多家企业都在开发低成本、具有更高的能量效率的离子膜产品，可望在“十二五”期间实现大容量全钒液流储能电池的规模化生产。

1）在非氟离子交换膜等关键核心材料实现突破的前提下，国内有中科院大连化物所（以下简称大化所）自主研发的2k W全钒液流储能电池已成功实现10 000次以上的充／放电循环，电池模块的能量效率未见明显衰减。上海市神力科技有限公司采用国产非氟高分子聚合物研制成功了钒电池用离子膜，可替代进口的专用离子膜，投入运行国内首台5～10 k W高性能全钒液流储能电池（VRB）样机，其储能效率达到70%。

2）22 k W全钒液流储能电池电堆技术。由若干个串联的全钒液流单电池构成，电池堆外设置有正电解液储液罐和负电解液储液罐，正电解液储液罐和负电解液储液罐分别通过正进液管路和负进液管路向单电池输入电解液，保证电池堆安全稳定地运行，达到理想的电池性能。

在全钒液流储能电池系统的应用方面：

1）大连融科储能技术发展有限公司提供的200 k W／800 k Wh全钒液流储能电池系统，2012年6月下旬接入可再生能源智能微网，成功并网运行。该套系统具有自动化监控、精确在线容量监测、智能化运行等特点，与能量转换系统和微网监控系统配合，可实现微网系统并网／孤网智能化运行，平抑新能源发电的不连续、不稳定性，提高供电的稳定可靠性、改善电能质量等。

2）国电龙源5 MW／10 MW时储能电池系统工程，是迄今为止全球最大规模的全钒液流电池储能系统应用示范工程。该储能电池系统工程将与国电龙源卧牛石50 MW风电场配套，实现跟踪计划发电、平滑输出、提高电网对可再生能源发电的接纳能力。该液流电池系统采用模块化设计，单个电堆的额定输出功率为22 k W，由16个22 k W电堆组成352 k W的单元模块系统，再由352 k W的单元模块系统构建5 MW液流储能电池系统。

2.2 其他电池储能技术

1）2013年6月，南都电源公司通过大幅提高铅酸电池循环寿命及高倍率充放电等特性，实现了铅酸电池技术的重大突破，该技术成果成功用于新能源存储应用的2V-REX系列铅炭电池，以及混合动力应用的12V系列铅炭电池的开发。

2）用于储能系统的钠硫电池和液流电池已经得到应用。国内钠硫电池的主要开发者是上海市电力公司和中科院上海硅酸盐研究所，其产业化目标分三阶段进行：第一阶段将加大原钠硫中试基地已开展的各项科研攻关力度，提高单体电池性能；第二阶段规划贯通具备5～10 MW级生产能力的产品中试线，配合国家、上海市的示范项目，建立兆瓦级储能示范电站；第三阶段是贯通50 MW生产线，达到产业化目标。目前国内液流电池主要供应商是普能公司，全球液流电池领先企业加拿大VRB公司已被其收购。国内大连融科、上海神力等公司目前也在研发生产液流储能系统产品。

4）作为风电和光伏发电以及智能电网重要组成部分的储能系统应用方面，2011年12月，国家风光储输示范项目一期工程在河北省张北县投运。该示范项目储能系统由5套组成，其中1套为液流电池系统，规格为2 MW×4 h，另外4套为磷酸铁锂电池系统。这标志着国内储能系统已出现由磷酸铁锂电池与钠硫电池、液流电池并列的储能电池主流解决方案。

3 储能技术应用中存在的缺失

作为可再生能源发展的关键环节，刚刚起步的我国储能应用存在4个缺失［7－8］：

1）技术缺失，国内仅对电池技术有所研究，对其他载体的研究不够，仅对材料和单一装置有所研究，对系统应用和管理的研究不够，没有或少有针对整个产业的一揽子解决方案，技术路线尚不清晰；

2）标准缺失，个别产品有标准，但整个产业的标准化体系尚未建立，更谈不上根据标准对产品进行检测和认证；

3）应用示范项目缺失；

4）政策缺失，储能作为可再生能源应用的重要辅助环节，所受重视程度不足，尚没有专门的规划。

4 结语

储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微网以及电动汽车发展不可或缺的支撑环节，我国风能、太阳能发电等新能源发电技术应用已走在世界前列，但在风电、光伏发电等领域，由于缺少化学大容量储能电池等储能技术的支持，应用受到制约。

本文分析了我国储能技术在发展中存在的主要问题、发展方向与政策支持，虽然各类储能技术不断实现突破，但短时期内还将存在“多种储能技术并存，共同发展”的格局，重点介绍了目前国内多家企业研制开发和应用这些新能源储能电池的进展情况。

［1］ Viridity and Jefferson to Build Large-Scale Energy Storage，environmentalleader［EB／OL］，［2011-4-21］，http：／／www.environmentalleader.com／2011／04／18／viridity-and-jefferson-to-build-large-scale-energy-storage.

［2］ Gerald Ondrey，ABB commissions dynamic energy storage installation in the U.K.，Chemical Engineering News［J］.［2011-5-23］.

［3］ Gerald Ondrey，SGL Group supplies key component for 1-MWh energy storage system，Chemical Engineering［J］［2011-6-1］.

［4］ Leclanchéand Schüco cooperate for Lithium-ion solar energy storage solutions，Greencarcongress，［2011-6-13］.http：／／www.evdriven.com／energy-storage／lithium-ion／technology／.

［5］ NEC introduces Li-ion household energy storage and control system，greencarcongress［EB／OL］，［2011-7-14］，http：／／www.greencarcongress.com／2011／07／nec-20110713.html.

［6］ Mitsubishi Heavy develops containerized large-scale Li-ion energy storage system，greencarcongress［EB／OL］，［2011-6-16］，http：／／www.greencarcongress.com／2011／06／mhi-20110616.html.

［7］ Meeting future electrochemical energy storage requirements with heterogeneous nanostructured electrode materials，greencarcongress［EB／OL］，［2010-11-28］.http：／／www.greencarcongress.com／2010／11／liu-20101128.html.

［8］ Strain-graded silicon nanoscoops for high power Li-ion battery anodes，greencarcongress［EB／OL］，［2011-1-2］.http：／／www.greencarcongress.com／2011／01／strain-gradedsilicon-nanoscoops-for-high-power-li-ion-battery-anodes.html.