儲能技術(shù)是指利用大容量且能實現(xiàn)快速充放電的儲能設(shè)施裝置或物理介質(zhì)將能量存儲起來的技術(shù)，主要有物理儲能、電化學(xué)儲能、儲熱和儲氫、電磁儲能等。其中機(jī)械儲能中的抽水蓄能由于技術(shù)最為成熟，同時也是目前儲能市場上應(yīng)用最廣、占比最高的技術(shù)，但是抽水蓄能對于地理條件的依賴度高。而電化學(xué)儲能是利用化學(xué)反應(yīng)直接轉(zhuǎn)化電能的裝置，是以鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池為主的電化學(xué)儲能技術(shù)。化學(xué)儲能作為新型儲能中裝機(jī)占比最高、應(yīng)用場景和功能最為豐富的儲能類型，關(guān)于電池技術(shù)路線的選擇經(jīng)歷過一段迷茫的歷程，從早期的鉛酸（炭）電池、磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池、鈉硫電池、液流電池等多元試驗示范到目前磷酸鐵鋰電池成為絕對主導(dǎo)，但與此同時，磷酸鐵鋰電池也并未成為“終極答案”，新的電池技術(shù)路線仍不斷涌現(xiàn)或衍變，電池技術(shù)路線的探索也仍在繼續(xù)。?電化學(xué)儲能在智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)中的應(yīng)用貫穿整個電力系統(tǒng)，在發(fā)電、輸電、用電等環(huán)節(jié)均有應(yīng)用領(lǐng)域。
電化學(xué)儲能技術(shù)優(yōu)劣勢分析
儲能產(chǎn)業(yè)的上游以電池制造為主，包含正負(fù)級材料、電解液、隔膜等；中游是儲能系統(tǒng)的集成商，包括整個儲能系統(tǒng)的設(shè)計以及電池組、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、儲能變流器等多個子系統(tǒng)選型；經(jīng)過EPC整包廠商建設(shè)后，供發(fā)電側(cè)、電網(wǎng)側(cè)、用電側(cè)等領(lǐng)域應(yīng)用使用。儲能領(lǐng)域參與企業(yè)眾多，主要包括以寧德時代、中儲國能、億緯動力為代表的儲能技術(shù)提供商，以上能電氣、科華數(shù)能、索英電氣為代表的儲能PCS提供商和以海博思創(chuàng)、電工時代、科華數(shù)能為代表的儲能系統(tǒng)集成商等。電池儲能系統(tǒng)標(biāo)準(zhǔn)柜，包括鋰離子電池組、標(biāo)準(zhǔn)柜體、電池管理系統(tǒng)、能量管理系統(tǒng)、儲能變流器、并離網(wǎng)切換柜、數(shù)據(jù)顯示屏等。除此之外還包含照明系統(tǒng)、門禁系統(tǒng)、 消防系統(tǒng) （ 滅火材料 、自動滅火系統(tǒng) 、火災(zāi)報警系統(tǒng) 、安全泄壓系統(tǒng)） 、溫控系統(tǒng)（ 空氣溫度調(diào)節(jié)系統(tǒng) 、通風(fēng)排風(fēng)系統(tǒng)）等輔助設(shè)備。除了電池環(huán)節(jié)以外，溫控系統(tǒng)和消防系統(tǒng)對于電化學(xué)儲能的安全運(yùn)行起著重要的作用。2017年前，除山西等少數(shù)地區(qū)的火電調(diào)頻項目商業(yè)化應(yīng)用外，電化學(xué)儲能的發(fā)展總體來說屬于試驗示范階段，行業(yè)對各類儲能電池特性處于摸索階段。
例如2011年投運(yùn)的國網(wǎng)張北風(fēng)光儲項目，選用磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池、全釩液流電池、鉛炭電池等電池技術(shù)路線進(jìn)行示范驗證；2011年投運(yùn)的深圳寶清儲能電站選用鈦酸鋰電池、磷酸鐵鋰電池進(jìn)行示范驗證。通過示范項目對各類電池性能和運(yùn)行特性進(jìn)行分析總結(jié)，為儲能電池的商業(yè)化應(yīng)用奠定了基礎(chǔ)。與此同時，電動汽車產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展，磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池為主的鋰電池通過規(guī)模化和產(chǎn)業(yè)化帶來了性能的提升和成本的快速下降，特別是磷酸鐵鋰電池，其具有能量密度高、充放電次數(shù)多、轉(zhuǎn)換效率高、安全等方面的優(yōu)勢，同時，伴隨著產(chǎn)業(yè)化的優(yōu)勢，磷酸鐵鋰電池成本也在快速下降，查閱相關(guān)數(shù)據(jù)，磷酸鐵鋰電池單位瓦時成本從2010年的3.75元/Wh左右下降到2020年底的0.7元/Wh左右，價格的指數(shù)級下降疊加其性能的提升使得磷酸鐵鋰電池具備全壽命周期成本的優(yōu)勢，逐步成為市場的主導(dǎo)選擇。據(jù)CESA儲能應(yīng)用分會發(fā)布的《2022儲能產(chǎn)業(yè)應(yīng)用研究報告》統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，2021年，中國新增電化學(xué)儲能技術(shù)中，鋰離子電池儲能技術(shù)裝機(jī)規(guī)模達(dá)1830.9MW，功率規(guī)模占比高達(dá)99.3%；鉛蓄電池儲能技術(shù)裝機(jī)規(guī)模2.2MW；液流電池儲能技術(shù)裝機(jī)規(guī)模10.0MW；其它電化學(xué)儲能技術(shù)裝機(jī)規(guī)模1.52MW。儲能系統(tǒng)主要由四個部分組成，電池和電池管理系統(tǒng)（BMS），儲能變流器（PCS）以及對整個系統(tǒng)進(jìn)行監(jiān)控以及通訊的系統(tǒng)。從系統(tǒng)成本看，電池成本構(gòu)成儲能系統(tǒng)成本的50%-60%，PCS占比20％，BMS占比5％，EMS占比5％－10％，其它配件5％。電化學(xué)儲能總成本趨于快速下降。根據(jù)BNEF測算，以初始投入運(yùn)行20MW/80MWh的項目為例，2021年總成本約為282$/KWh；2025年預(yù)計降為203$/KWh，相比2021年下降28%；2030年總成本預(yù)計為165$/KWh，相比2021年下降41%。投資成本的下降將帶動儲能經(jīng)濟(jì)性提升。1）溫控系統(tǒng)在鋰電池運(yùn)行過程中起著重要作用15°C—35°C之間的范圍是電池實現(xiàn)全部性能的最佳工作溫度范圍。該溫度范圍也是電池運(yùn)行最有效、最可靠和最安全的溫度范圍，超出標(biāo)準(zhǔn)范圍會減小電池容量、減慢化學(xué)反應(yīng)速度并增加生命周期成本。受制于鋰電池運(yùn)行對溫度的要求，溫控系統(tǒng)對鋰電儲能系統(tǒng)的良好運(yùn)行極為重要。目前主要的溫控方案包括一體式頂出風(fēng)空調(diào)+風(fēng)管精確送風(fēng)方案、分體式冷熱通道隔離方案、頂置式空調(diào)+風(fēng)管精確送風(fēng)方案、一體式下出風(fēng)方案、風(fēng)冷冷水型溫控方案等。2）儲能溫控系統(tǒng)主要包含風(fēng)冷 、液冷兩大類儲能溫控系統(tǒng)技術(shù)路線目前主要是風(fēng)冷（采用空氣介質(zhì)）、液冷（液體介質(zhì)）兩大類。溫控系統(tǒng)的選擇具有非標(biāo)定制化特點(diǎn)，儲能應(yīng)用場景較多，包括電站、工商戶用等，不同場景需要不同的解決方案。2021年儲能溫控系統(tǒng)主要以風(fēng)冷為主，液冷憑借更精準(zhǔn)的溫控能力和更高的綜合性能或成為大勢所趨，占比不斷提升。目前空冷主機(jī)的單位價值為 0. 3—0.4 億元 /GWh ， 液冷主機(jī)的單位價值為和0. 6—0.7億元 /GWh 。據(jù)不完全統(tǒng)計，2011-2021年全球共發(fā)生50起儲能電站起火爆炸事故，事故的主要原因在于電池管理系統(tǒng)缺陷、鋰電池內(nèi)部熱失控等，因此消防系統(tǒng)作為儲能柜剛需起到預(yù)警和消災(zāi)的作用。消防系統(tǒng)主要由火災(zāi)探測器、火災(zāi)控制器、聲光報警器、通訊控制器、聲光報警及手動開關(guān)和滅火裝置等組成。系統(tǒng)在火災(zāi)隱患期和發(fā)生初期，能夠及時探測到火災(zāi)險情并發(fā)出預(yù)警、報警信號，達(dá)到預(yù)定火災(zāi)確定條件時，自動啟動滅火裝置，將火災(zāi)消滅在萌芽狀態(tài)，從而達(dá)到保護(hù)儲能集裝箱安全的目的。消防系統(tǒng)的價值量約占到儲能柜整體價值的2%--4%，約為4-- 16萬/MWh。中國市場儲能發(fā)展迅速，2021年中國儲能裝機(jī)功率達(dá)43.44GW，其中抽水儲能占比最大，占中國儲能的86.5%；其次為電化學(xué)儲能，占中國儲能的11.8%。
2021年中國市場儲能分布結(jié)構(gòu)（GW）在中國5.12GW電化學(xué)儲能技術(shù)中，以鋰離子電池儲能技術(shù)為主，裝機(jī)規(guī)模為4658.9MW/8254.2MWh，占比達(dá)91%，其次鉛蓄電池儲能技術(shù)裝機(jī)規(guī)模279.5MW/1632.2MWh，占比5.5%。
2021年中國電化學(xué)儲能行業(yè)裝機(jī)規(guī)模分布2021年中國電化學(xué)儲能新增裝機(jī)功率1844.6MW，其中99.3%為鋰離子電池儲能技術(shù)，新增裝機(jī)功率1830.9MW，其次0.5%為液流電動儲能技術(shù)。
2021年中國電化學(xué)儲能新增裝機(jī)功率新能源+儲能為中國電化學(xué)儲能技術(shù)新增裝機(jī)功率最主要的應(yīng)用場景，2021年占比45.4%，其次電源側(cè)輔助服務(wù)占比28.9%，電網(wǎng)側(cè)儲能21.7%。
2021年中國電化學(xué)儲能技術(shù)新增裝機(jī)功率應(yīng)用場景分布根據(jù)2022年3月發(fā)布的《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中提到：到2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)模化發(fā)展階段、具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件。其中，電化學(xué)儲能技術(shù)性能進(jìn)一步提升，系統(tǒng)成本降低30%以上。預(yù)計2025年中國電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模達(dá)40GW，2030達(dá)110GW
中國電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模預(yù)測（GW）根據(jù)中國化學(xué)與物理電源行業(yè)協(xié)會數(shù)據(jù)：2021年全球電化學(xué)儲能裝機(jī)功率由2020年新增裝機(jī)功率6847.4MW至20.4GW，占儲能總裝機(jī)功率的10.02%。
2020-2021年全球電化學(xué)儲能裝機(jī)功率2021年美國電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模居全球首位，達(dá)6361.7MW，其中新增裝機(jī)功率占全球新增總量的5成；其次中國為第二電化學(xué)儲能市場，裝機(jī)規(guī)模達(dá)5117.1MW，新增裝機(jī)功率占全球的26.9%。
2021年全球主要地區(qū)電化學(xué)儲能裝機(jī)規(guī)模（MW）原文始發(fā)于微信公眾號（光伏產(chǎn)業(yè)通）：新能源+儲能方興未艾，鋰離子儲能電池產(chǎn)業(yè)蓬勃發(fā)展！
