钜大LARGE | 点击量：677次 | 2022年12月03日
电池的多种储能技术和产业的发展趋势
2.3锂离子电池依然是当前储能领域研究热门
电动汽车成为带动锂离子电池技术研发的重要因素。当前，对于锂电池，正极材料磷酸铁锂和镍钴锰三元材料是研究重点，负极材料纳米硅和石墨烯是研究热点，正负极材料类型越来越多，应用范围越来越广。锂离子电池作为当前电动汽车的主流电池，能量密度尚有待提高。目前电动汽车电池能量密度最高约为170W·h/kg，续航里程最多可达400km。家用锂电池储能系统已经商业化。
2.4锂硫电池是目前最接近产业化的高能量密度电池
锂硫电池理论上能量密度超过2700W·h/kg，实际能量密度能达到400～600W·h/kg。目前国外达到商用水平的锂硫电池能量密度已达到300W·h/kg。我国已经研制出能量密度高于600W·h/kg的锂硫二次电池，处于国际先进水平。锂—空气电池、铝空气电池、镁电池等高能量密度电池成为当前攻关重点。
2.5氢燃料电池应用规模逐渐扩大
符合Exic IIB T4 Gc防爆标准
充电温度：0~45℃
-放电温度：-40~+55℃
-40℃最大放电倍率：1C
-40℃ 0.5放电容量保持率≥70%
氢燃料电池依然是燃料电池发展主流方向，相关技术已基本达到产业化要求，且小规模应用于火车、乘用车、自行车、叉车、小型直升机等交通工具。乘用车续航里程达到500～700km，100km能耗仅相当于3.3L汽油。目前部分国家利用化石燃料改质制氢成本跟汽油大致相当。可再生能源制氢、生物制氢和常温常压陆路输氢成为研究重点。
2.6储热市场受重视程度逐渐提高
目前，储热技术发展迅速，部分热储能技术已经非常成熟，特别是显热储能，但市场规模依然不大，主要是由于热储能成本高，社会对热储能缺乏足够重视。据估算，储热系统可为全球节约30%～40%能源。业界正在研究利用储热电池吸收车内热量或捕存太阳热能，将热能转换为电能，为车厢供热制冷，降低电动汽车电池成本，预计能提高汽车续航40%以上。
3储能产业及技术展望
3.1太阳能、风能发电装机容量快速增长，发电成本继续下降
统计过去20年太阳能、风能装机容量，太阳能装机容量每两年翻一番，风能装机容量每4年翻一番，全球太阳能装机容量从2005年的5.1GW增长到2015年的227GW，风能装机容量从2005年的59GW增长到2015年的433GW。预计2025年、2030年太阳能装机容量将分别达到1500GW、2400GW，同期风能装机容量将分别达到1200GW、2000GW(图3、图4)。储能技术作为支撑可再生能源并网的关键技术，市场潜力巨大。
晶体硅光伏电池价格持续降低，价格从1977年的76美元大幅下降至2015年的0.3美元。过去5年太阳能、风能发电成本下降了50%～60%。当前太阳能光伏发电、陆上风电在部分国家已具有竞争力。按照目前的发展趋势，预计到2025年风电、光伏发电将在很多国家成为最便宜的发电方式。
3.2家庭储能将呈快速增长趋势
近5年来，家庭储能在德国、美国、澳大利亚、日本等国家获得快速发展，据HIS、REN最新发布的数据显示，全球家庭光伏发电电池储能装机容量2020年有望达到1000MW，2020年后，储能系统将成为电力生产运营的必备部分，而工业、商业，尤其是居民家庭储能的增长速度会明显高过电网储能，2025年储能技术应用有望进入大规模发展期。
3.3电池技术未来
10年有望取得重大突破目前，电动汽车电池的能量密度范围为80～180W·h/kg，从当前电池的研发进展及产业投资、相关扶持政策来看，未来10年电池技术有望取得重大突破，能量密度有望达到300～350W·h/kg，从而使得电动汽车续航里程达到600～800km(图5)。
3.4电动汽车市场前景广阔
电动汽车电池成本目前占整车成本的1/3～1/2，过去5年锂电池组成本已下降了55%，至2020年有望再下降40%。随着电动汽车电池能量密度提高带来的续航里程增加，加之成本不断下降，全球电动汽车销量有望呈指数上升(图6)。
4结论
当前在全球倡导大力发展清洁能源的时代背景下，开发能量密度更高、循环寿命更长、系统成本更低、安全性能更好的储能技术已经成为各国研究支持计划的一个重要方向。在可再生能源产业、电动汽车产业和能源互联网产业快速发展的推动下，储能产业有望呈爆发性增长态势。可再生能源电力储存成本将持续降低，储能系统性能和技术成本会进入一个良性循环发展新阶段。目前的电池储能成本、能量密度距离人们的期望值还有一定距离，从当前的研究成果来看，电池技术有望迎来重大突破，市场前景广阔。储能技术突破叠加全球能源转型加速，将会给全球油气行业带来巨大压力。
