1.中国开展新型储能的需要性
电力系统是我国当前最次要的碳排放源之一。将来电力系统建立的目标就是构建以新能 源为主体的新型电力系统，风电、光伏、水电、核电等无碳能源将逐渐代替化石能源成 为发电的主力。截至 2021 岁尾，我国电力总拆机 23.8 亿千瓦，此中风电光伏拆机别离为 3.3 亿千瓦以及 3.1 亿千瓦，火电拆机（含生物量）约 13 亿千瓦。根据对生齿改变、GDP 增长、电源拆机构造改变及电能替代、人均用电量增加等因素的综合揣测，我们估量至 2030 年，我国电力拆机规模将达 36 亿千瓦，此中风电 8 亿千瓦，光伏 10 亿千瓦，占比 约 50%。至 2060 年，我国电力拆机规模将达 90~95 亿千瓦，此中风电 33 亿千瓦，光伏 42 亿千瓦，占比超越 80%。
风电、光伏在为我们带来绿色低碳电力的同时，天然具有随机性、间歇性和颠簸性，对 电力系统的调剂才能提出了更高要求。凡是用净负荷（用电负荷减往光景出力后的净值） 的颠簸性特征参数（幅值、频次、改变速度）计算电力系统对调剂才能的需求。图 2 为 美国加州电力系统净负荷随新能源渗入率增加所闪现的改变。由图可见，随中午光伏出 力增加，净负荷降低，而跟着薄暮太阳落山，净负荷需求敏捷攀升，那就要求电力系统 具备午间降低出力、薄暮敏捷提拔出力的日内调剂才能。而跟着新能源占比增加，需要 调剂的功率改变幅度越来越大。
除上述日内调剂，净负荷在短时（秒至分钟）、长时（小时到日）和超长时（周、月、年） 几个差别时间标准的颠簸特征各别，对电网调剂而言，别离对应着调频、日内调峰和季 节性调峰等场景。在电力系统新能源拆机占比不竭上升的同时，火电、核电等可靠性电源占比却逐渐降低， 叠加极端天气对水电出力的影响，大大削弱赐与侧响应与调剂才能。此外，煤电、核电 的长时间深度负荷调剂可能对机组运行平安带来风险，也会增加额外的煤耗与碳排放。那些额外的赐与侧负荷调剂需求必需依靠清洁高效的储能拆机填补。除称心调剂才能需 求外，储能关于电网的电力传输与平安，还能起到减缓电网阻塞，供给备用和黑启动等 感化。关于发电侧，储能可以起到光滑新能源颠簸、进步新能源消纳的感化。而负荷侧 的储能拆机，可以大大提拔负荷侧的自我平衡才能和响应才能。
将来，我国电力系统的特征是以风、光、水、核做为主力电源，共同足量的储能拆机提 供调剂才能，以最小化原则保留化石能源拆机做为部门基荷和保底调剂，共同强大的电 网传输调度才能和智能高效的负荷侧响应才能，具备平安可靠、清洁高效、乖巧强韧等 几个特征的全新电力系统。储能在新型电力系统中将起到不成或缺的重要感化。
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在各类储能手艺傍边，抽水蓄能手艺成熟可靠、全生命周期储能成本低，是当前储能拆 机中的主力。截至 2021 岁尾，我国已投运的约 4600 万千瓦储能拆机中，抽水蓄能约为 3700 万千瓦，已开工建立的抽水蓄能电站超越 6000 万千瓦。虽然如斯，抽水蓄能电站存 在厂址抉择不乖巧、建立投资规模大、建立周期长等缺点或限造，难以通过手艺手段解 决。仅靠抽水蓄能，既无法称心近几年新能源拆机快速上涨所要求的储能拆机，也无法 称心将来电力系统对储能乖巧的时空设置装备摆设和多元化手艺参数的要求。那给了各类“新型 储能”足够的开展空间。我们认为，颠末“十四五”和“十五五”期间的足够培育提拔与发 展，将来的新型电力系统之中，成熟的“新型储能”手艺将与抽水蓄能“不相上下”，在 源-网-荷的各类利用场景下发扬重要的系统调剂和平安保障感化。
2.新型储能开展现状
2.1、拆机情状
截至 2021 岁尾，全球已投运储能项目拆机规模约 2.1 亿千瓦，同比增长 9%。此中，抽水 蓄能拆机规模约 1.8 亿千瓦，占比初次低于 90%。新型储能累计拆机规模 3000 万千瓦， 同比增长 67.7%，此中锂离子电池拆机约 2300 万千瓦，占据主导地位。在 3000 万千瓦的新型储能拆机中，美国是拆机量更大的国度，约 650 万千瓦，中国紧随 其后，拆机量约 580 万千瓦。其他新型储能拆机较多的国度包罗韩国、英国、德国、澳 大利亚和日本。
我国截至 2021 岁尾，电力储能拆机约 4600 万千瓦，比拟于 2020 年增长 30%，占全球电 力系统储能拆机量的 22%。2021 年全年新增电力储能拆机约 1000 万千瓦，此中抽水蓄能 增加约 800 万千瓦，新型储能拆机增加约 200 万千瓦。在新型储能的 580 万拆机中，锂 离子电池占比更高，接近 90%，折合拆机规模约 520 万千瓦。其余新型储能中，铅蓄电 池和压缩空气储能占比相对较大。从各省已投运新型储能拆机情状看，江苏省拆机量第一，已超越 100 万千瓦，广东省和 山东省次之，其余有较大拆机的省份包罗青海、内蒙古、湖南、安徽等。
2.2、手艺开展现状
新型储能所包罗的手艺类型浩瀚，根据能量存储体例差别次要分为机械储能、电磁储能、 电化学储能、化学储能和储热等几大类。每大类手艺傍边又有多种完全差别的手艺道路。根据放电时长，可将其分为功率型电储能、能量型电储能以及储热（冷）手艺。本陈述 次要总结和比照各类能量型电储能手艺的次要手艺经济性参数和开展现状，且因为锂离 子电池开展相对较为成熟，相关参考材料较多，故本陈述重点介绍压缩空气储能、重力 储能、液流电池储能、钠离子电池储能、氢储能等五种偏重于能量型利用的储能手艺， 对其手艺原理、手艺特征、关键手艺目标、经济性潜力、利用前景停止了详尽梳理阐发。
手艺原理。压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage，简称 CAES)，是机械储能的一种形式。在 电网低谷时，操纵充裕的电能，带动压缩机消费高压空气，并将高压空气存进储气室中， 电能转化为空气的压力势能；当电网顶峰或用户需求电能时，空气从储气室释放，然后 进进膨胀机中对外输出轴功，从而带动发电机发电，又将空气的压力势能转化为电能。CAES 储能系统中的高压空气在进进膨胀机做功前，需要对高压空气停止加热，以进步功 率密度。根据加热的热源差别，能够分为燃烧燃料的压缩空气储能系统（即补燃式传统 压缩空气储能）、带储热的压缩空气储能系统和无热源的压缩空气储能系统。
先辈绝热压缩空气储能系统（AA-CAES）在传统 CAES 系统的根底上，引进蓄热手艺， 操纵蓄热介量收受接管压缩阶段产生的压缩热，并将高温蓄热介量贮存起来，在释能阶段时 高温蓄热介量通过换热器对高压空气停止预热。蓄热系统取代了燃烧室的填补燃烧来加 热空气，从而到达减小系统能量缺失、进步效率的目标。此外，有些 AA-CAES 系统摘用 液态压缩空气存储在储罐中的形式，脱节了天然前提的限造。
2.2.1、压缩空气储能
压缩空气储能手艺在本陈述所讨论的新型储能手艺中属于相对停顿较快、手艺较 为成熟的手艺，已进进 100MW 级示范项目阶段。早期压缩空气储能系统依靠燃气补燃和天然储气洞窟，但目前已无需补燃，并可 以利用人造储气空间。压缩空气储能手艺与燃机手艺同宗同源，次要痛点在于设备造造和性能提拔。大 型压气设备、膨胀设备、蓄热设备、储罐等设备的性能提拔是效率、经济性和可 靠性提拔的关键。十四五期间压缩空气储能系统效率有看提拔至 65%~70%，系统成本降至 1000~1500 元/kW·h。“十五五”末及之后系统效率有看达 70%及以上，系统成 本降至 800~1000 元/kW·h。
手艺好坏势。压缩空气储能系统具有容量大、工做时间长、经济性能好、充放电轮回多等长处。压缩空气储能系统合适建造大型储能电站(100MW)，放电时长可达4小时以上，适协做为长时储能系统。压缩空气储能系统的寿命很长，能够储/释能上万次，寿命可达40年以上；而且其效率更高能够到达70%摆布。压缩空气储能手艺与蒸汽轮机、燃气轮机系统同宗同源，手艺通用性强，设备开发根底较好，建形成本和运行成本随便掌握，具有很好的经济性。
财产链及成本：压缩空气储能的上游次要是原素材与核心部件(模具、铸件、管 道、阀门、储罐等)的消费加工、拆配、造造行业，属于机械工业的一部门，但 涉及压缩空气储能自己特征和性能要求，对根底部件的设想、加工要求较为严厉。中游次要是关键设备(压缩机、膨胀机、燃烧室、储热/换热器等)设想造造、系统 集成掌握相关的行业，属于手艺密集型的高端造造业，具有多学科、手艺穿插等 特征。下流次要是用户对压缩空气储能系统的利用和需求，涉及常规电力输配送、 可再生能源大规模接进、散布式能源系统、智能电网与能源互联网等多个行业领 域。
现阶段百兆瓦级压缩空气储能功率成本约为 4000-6000 元/kW，能量成本约为 1000-2500 元/kWh，轮回效率可达 65-70%，运行寿命约为 40-60 年。压缩空气系统初投资成本次要包罗系统设备、地盘费用和基建等。系统设备包罗了压缩 机机组、膨胀机机组、蓄热系统（换热器、蓄热器、蓄热介量、管道）、电气及掌握设备、 储气室等。
2.2.2、液流电池
液流电池具有容量大、平安性好、功率与容量解耦等长处，适协做为大规模长时 储能的抉择。全钒液流电池是目前最为成熟的液流电池系统，钒的多价态特征使得其面对的技 术问题起码，手艺最为成熟。但次要活性物量钒的成本占系统成本比例高，限造 了其造价的下降。全钒液流电池目前国内停顿较快，5MW/10MWh 项目已平安不变运行 8 年以上。200MW/800MWh 项目已进进调试阶段。其他形式液流电池目前多处于 kW~MW 级此外示范阶段。
全钒液流电池成本目前在 2500~3500 元/kWh 区间。若考虑钒电解液残值占原值 的 70%，以及 8 小时以上的长时储能，价格有看下降至 800-1400 元/kWh。但近 一年来，五氧化二钒价格大幅上涨，使得其成本压力大增。锌基、铁基等系统具有活性物量储量大、价格低的特征。但面对的工艺问题，科 研问题较多，相对全钒电池来讲手艺更为复杂，需要更长的时间停止研发示范。
从理论上讲，离子价态改变的离子对能够构成多种氧化复原液流电池。根据液流形式分 类，液流电池可分为双液流电池和单液流电池。根据堆积和相变与否，可分为堆积型电 池和不堆积型电池。根据活性素材分类，可分为全钒液流电池，锌基液流电池（锌溴、 锌铁、锌镍、锌空气等），铁铬液流电池、全铁液流电池等等。比拟全钒液流电池，其他 液流电池手艺成熟度稍低，仍然面对活性物量的堆积、电解液互窜、功率密度低、容量 和能量无法完全解耦、析氢和析氧等问题。
五氧化二钒和隔阂占据了原料成本的 60~80%。且跟着储能时长增长，五氧化二钒成本所 占比例逐步增加。五氧化二钒市场目前是典型的现货市场，短期钒价颠簸会间接影响全 钒液流电池造价，因而，相对不变的钒价有利于液流电池行业的成本掌握。固然全钒液流电池初始投进成底细对较高，但是全钒液流电池的电解液性能衰减较慢， 通过在线或离线再生后可轮回利用，且电解液中钒的价值持久存在（残值相对较高），其 可轮回操纵和残值率较高的特征关于初始投进成天职摊和后续年度运维成本等具有必然 优势。
公司及示范项目。全钒液流电池已具有较多示范项目。大连融科储能在 2012 年施行了其时全球更大规模的 5MW/10MWh 的辽宁卧牛石风电场全钒液流储能系统，率先在国表里实现了手艺财产化。该项目设想寿命是 10~15 年，运行后能量效率几乎没有明显衰减，庇护成本低，运行成 效显著，进一步验证了全钒液流电池手艺上的成熟性。尔后，更多更大规模的全钒液流电池示范项目投进建立和运行。目前我国全钒液流电池 已进进百兆瓦级手艺的示范利用阶段。
大连国度示范项目、湖北全钒液流电池储能项目、 大唐中宁共享储能项目均到达百兆瓦级。大连液流电池储能调峰电站国度示范项目是国度能源局批复的首个 100MW 级大型电化 学储能国度示范项目，该电站为“200MW/800MWh 大连液流电池储能调峰电站国度示范 项目”的一期项目，摘用大连化物所自主研发的全钒液流电池储能手艺。一期工程 100MW/400MWh 级全钒液流电池储能电站于 2022 年已完成主体工程建立，并进进单体 模块调试阶段，估量本年将投进贸易运行。
国电投襄阳高新储能电站项目由国度电投湖北绿动中钒新能源有限公司在湖北襄阳高新 区投资建立。于 2021 年 8 月 29 日开工，估量 2022 年前落成。此中，投资 19 亿元的 100MW 全钒液流电池储能电站项目，建立用空中积约 120 亩，估量五年内全数达产后，共实现 产值 20.95 亿元，税收 5200 万元。除全钒液流电池外，目前我国也开展了其他类型液流电池的示范利用，但项目容量普及 较小，尚处于示范利用前期阶段。
2.2.3、钠离子电池
钠离子电池具有理论成本低、特征与锂离子电池附近、平安性好等长处，适 合在对成本要求苛刻的利用场景下替代成本较高的锂离子电池。钠离子电池的正 负极素材所需资本在地壳储量丰富，散布平均，且开摘愈加经济环保，被业界认 为是比锂离子电池更具经济性的电池手艺。目前钠离子电池手艺次要分为三条道路，即层状过渡金属钠离子氧化物、普 鲁士蓝、聚阴离子类钠离子化合物，三条道路均由行业龙头企业规划，均处于实 验室向大规模财产化转化的阶段。目前我国在钠离子电池范畴处于世界领先地位，中科海钠、宁德时代、立方 新能源等企业均已实现钠离子电池的初步量产，并推出了成熟的产物线。
性能参数方面，各领先钠离子电池消费商所开发产物的能量密度已超越 140Wh/kg，仍在向锂离子电池当前程度靠近。在碳酸锂价格（当前价格 50 万元 /吨）居高不下的今天，碳酸钠的价格始末庇护在 2000 元/吨，电芯成本连结在 0.4~0.5 元/Wh，行业估量钠离子电池最末成本将比锂离子电池低 20~40%。钠离子电池在尝试室情况下展示出了较高的平安性能，同时与锂离子电池工 艺兼容，现有消费厂商转型愈加随便。
正极素材成本在电芯成本中占主导地位，参考 2022 年上半年数据，铜铁锰层状氧化物估 计成本约为 2.9 万元/吨，镍铁锰层状氧化物约为 4.2 万元/吨，普鲁士白类为 2.2~2.6 万元 /吨。负极素材硬碳根据厂商赐与链资本价格区别较大，在 10~20 万元/吨不等，目前诸多 厂商声称硬碳成本有较大下降空间。电解液成本同样也是电池成本的重要构成部门，钠 离子电池电解量盐一般为六氟磷酸钠（NaPF6），参考目前碳酸钠 0.3 万元/吨的成本，电 解液成本估量低于 2 万元/吨。钠离子电池正负极均能够利用铝箔做为集流体，目前价格 在 3~4 万元/吨。
2.2.4、重力储能
固体介量的重力储能是近期重力储能贸易化的次要开展标的目的，水介量的新型重力 储能手艺尚停留在理论研究阶段，除传统抽蓄外的新型水介量重力储能目前尚未 有贸易化的产物。Energy Vault 摘用的提拔砌块做为存储电能的体例已掌握较为成熟的手艺，并已 起头利用于小规模示范项目中，但尚未呈现大规模利用，其手艺成熟度有待示范 项目标验证。若能有较胜利的示范，砌块重力储能具有可扩展性高、度电成本较 低的优势，在中长时储能中有相对宽广的利用前景。矿井重力储能操纵烧毁矿井停止能量存储，矿井高差凡是比人工修建物更大，如 果将数百米深的烧毁矿井操纵摆设重力储能，其储能效率和储能密度均可以超越 以人工修建高差摆设重力储能的体例。
2.2.5、氢储能
手艺原理。氢储能属于化学储能，化学储能操纵电能将低能物量转化为高能物量停止存储，从而实 现储能。目前，常见的化学储能次要包罗氢储能和将氢进一步合成燃料（甲烷、甲醇等) 储能。那些储能载体自己是能够间接操纵的燃料，因而，化学储能与前述其他电储能技 术（输进、输出均为电能）存在明显区别：假设末端能够间接操纵氢、甲烷等物量，如 氢燃料电池汽车、热电联供、化工消费等。久远看，能够那些储能载体性量不变的特征， 在需要时将其转化为电力系统的电能。目前，在化学储能手艺中，氢储能相对成熟，依托电解水造氢设备和氢燃料电池（或掺 氢燃气轮机）实现电能和氢能的彼此转化。储能时，操纵充裕电能电解水造氢并存储， 释能时，用氢燃料电池或氢发电机发电。
氢储能需要完成电—氢—电的转换，涉及“造、储、运、用”四个环节，整个过程较为 复杂。在造氢环节，电造氢手艺包罗碱性水电解（ALK）、量子交换膜水电解(PEM)、阴离子交 换膜水电解(AEM)以及固体氧化物水电解（SOEC）四种。前三种为常温（60~90℃）电 解槽，SOEC 为高温（600~1000℃）电解槽。碱性电解槽操纵在水中加进的碱性电解量 增加水的导电性，进步电解效率。其构造简单、手艺成熟、价格廉价，是目前支流的电 解水造氢办法，缺点是效率较低，电解槽效率约为 75%，系统效率为 60~70%，同时受 限于隔阂机械强度，功率乖巧调剂速度有限。量子交换膜手艺操纵量子交换膜取代了原 有的隔阂和电解量，因为量子交换膜薄且量子迁徙速度快，可以明显减小电解槽的体积 和电阻，使电解槽效率到达 80%摆布。
因为目前量子交换膜价格较高，且被水浸润时酸 性较强，电极只能摘用耐酸的铂等贵金属，因而量子交换膜电解造氢成底细对高贵。阴 离子交换膜电解槽构造与量子交换膜电解槽类似，次要构造由阴离子交换膜和两个过渡 金属催化电极构成，一般摘用纯水或低浓度碱性溶液用做电解量。阴离子膜交换膜是AEM 电解水系统中的重要构成部门，也是该手艺与 PEM 手艺更大的区别，其感化是将阴离子 OH−从阴极传导到阳极，同时阻隔气体和电子在电极间间接传递。固体氧化物电解槽技 术操纵固体氧化物做为电解量，在高温（600~1000℃)情况下，让水蒸气通过多孔的阴极， 氢离子获得电子后成为氢气，氧离子通过固体氧化物在阳极失往电子成为氧气。因为高 温情况下离子活性加强，因而其电解效率更高，能够到达 90%。该办法还处于试验研究 阶段。
此外，还能够将绿氢通过合成氨工艺或氢造甲醇工艺转化为氨或甲醇停止贮存，利用时 再通过氨催化裂解和甲醇催化裂解造氢，或间接将氨、甲醇停止利用。液氨的沸点为 -33.5℃，甲醇的沸点为-64.8℃，因而液化及贮存成本远低于氢，另一方面氨和甲烷的合 成及裂解手艺成熟，只需针对可再生能源造氢工艺停止部门优化调整。更重要的是，合 成甲醇所用二氧化碳可通过碳捕集手艺（CCUS）获得，实现消费过程“负碳排”，在减 碳角度具有较大优势。
氢发电手艺次要包罗氢发电机和氢燃料电池两种。氢发电机次要以氢气（或与天然气的 混合气)为燃料，操纵内燃机原理，颠末吸气、压缩、燃烧、排气过程，带动发电机产生 电流输出。氢燃料电池是操纵电解水的逆反响，把氢的化学能通过电化学反响间接转化 为电能的发电安装。比拟而言，燃料电池发电效率更高、噪声小、没有污染物排放且容 易实现小型化，开展前景愈加宽广。
氢燃料电池次要分为碱性燃料电池、量子交换膜燃料电池、固体氧化物燃料电池等类型。碱性燃料电池（AFC）是燃料电池系统中最早开发并获得胜利利用的一种，凡是以氢氧 化钾做为电解量，多用于宇宙探测飞翔等特殊用处的动力电源。量子交换膜燃料电池由 量子交换膜、电催化剂、气体扩散层、双极板等部门构成，具有工做温度低、启动快、 功率密度高档优势，是目前开展最快、在氢能汽车和氢能发电范畴利用最广的燃料电池。固体氧化物燃料电池属于高温燃料电池，具有全固态电池构造，其综合效率高，对燃料 的适应性广，适用于热电联供，目前研究的焦点在于电池构造的优化和造备手艺的改进。
手艺好坏势。化学储能与前述其他电储能手艺存在明显区别：假设末端能够 间接操纵氢、甲烷等物量，如氢燃料电池汽车、热电联供、化工消费等，那些储能载体 没必要再转化为电力系统的电能，能够进步整体用能效率。若必需将氢、氨、甲烷再转化 为电能，因为工艺链条较长，其能量操纵效率较低，固定投资高，经济性较其他储妙手 段较差。
化学储能更合适发电侧长周期、大容量过剩的利用场景，例如在水电的丰水期，大规模 光伏项目标发电顶峰等。因为能够继续将电能转化为氢、氨和甲醇等物量，在运输才能 相婚配的前提下，化学储能在储能功率和储能容量上都有极为明显优势。氢或其他合成燃料是具有实体的物量，相关于间接储电，存储更随便实现。例如，氢的 单元量量热值高达 1.4×108J/kg，储氢能量密度高，可以实现大规模储能。化学储能的缺 点是电—电转换效率低，储运设备成本高，而且氢、甲烷等燃料属于易燃易爆品，存储 过程存在必然的平安隐患。化学储能涉及造取、贮存、发电三个环节，以氢储能为例， 次要包罗电造氢、氢储运和氢发电。
氢储运成本次要受存储体例、运输体例和运输间隔等因素影响。气态储氢(3~35MPa)单次 成本为 2~3 元/kg，液态储氢单次成本为 20~25 元/kg，合成氨储氢单次成本为 6~8 元/kg。公路运输高压气态氢成本每吨为 80~100 元/km, 公路运输高压气态氢成本每吨为 10~15 元/km 海运液氢成本每吨约 0.5 元/km。内径 500mm 设想压力 4MPa 的氢气管道输氢成本 每吨约 0.5~1 元/km。发电单位，以量子交换膜燃料电池为例，其电堆造价为 2000~4000 元/KW，电堆成本约 占系统总成本的 60%。贵金属催化剂和全氟磺酸膜价格高贵，是推高燃料电池造价的主 要原因。降低催化剂中铂的用量、开发非贵金属催化剂及价格低廉的非氟量子交换膜是 降低成本的关键。
2.2.6、其他先辈储能手艺
固态锂离子电池。手艺原理。固态电池是一种以固体素材构成电极与电解量的锂离子电池手艺，其工做原理与传统（液 态）锂离子电池不异，均属于“摇椅式电池”范围，既通过可逆氧化复原反响，使得锂 离子在正负电极之间频频游走，实现电能的贮存或释放。固态电池的正极可由碳、钛酸盐、金属锂极及其合金构成，负极可由金属氧化物、硫化 物、钒氧化物等构成，目前钠硫电池（金属钠为负极、硫为正极、β-氧化铝管为固态电 解量）手艺道路更具代表性。
手艺特征。平安性能好是固态电池相关于传统（液态电解量）锂电池的更大优势，其固态电解量不 可活动，热不变性好，抗损坏才能强，在破损前提下不会产生漏液及易燃易爆气体，极 大改进了锂电池所面对的平安性问题。理论能量密度高也是行业存眷固态电池的重要原因。理论上，固态电解量比照液体有着 更大的素材密度，从而意味着更高的能量密度，目前固态电池的尝试室数据已超越 400 Wh/kg，显著优于锂电池均匀程度。别的凭仗其电解量极佳的物理与化学不变性，尝试室 前提下固态电池也展示出了低温性能好以及轮回寿命长等特征。目前因为消费手艺、PACK 工艺、电极素材接触面导电性等方面的问题，招致到达量产标 准的固态电池能量密度尚不及成熟锂离子电池。因为财产链不成熟以及工艺复杂等原因， 固态电池当前成本远超液态锂离子电池。
2.3、新型储能手艺经济性综合评判
我们能够从多个手艺目标以及经济目标比照各类储能手艺，评估其在差别利用场景的适 费用，并做为揣测其将来开展标的目的的重要参考数据。评判储能系统的手艺经济参数次要 包罗：设想功率/能量、初始投资成本、全生命周期运维成本、轮回次数、轮回效率、放 电深度、年均匀轮回衰退率以及全生命周期平准化度电储能成本(LCOS)等。表 6 给出本 陈述切磋的几种新型储能手艺当前的手艺经济参数程度，并与抽水蓄能、锂离子电池和 铅蓄电池停止了比照。
3.新型储能政策情况
3.1、国度政策
“十三五”是我国储能财产化开展的起点。2017 年 9 月，国度开展变革委、科技部、工 业和信息化部、能源局结合发布的《关于促进储能手艺与财产开展的批示定见》是我国 储能财产第一份综合性政策文件，明白了储能开展的重要意义、总体要求、重点使命和 保障办法，间接鞭策了储能财产开展热潮。在文件的批示下，十三五期间储能开展使命 根本完成，建成了一批差别手艺类型、差别利用场景的示范项目，掌握了多项自主常识 产权核心关键手艺，多种新型储能手艺完成了从尝试室到贸易示范的转化。但必需指出， 因为 2019 年 5 月，国度发改委、国度能源局结合签发的《输配电订价成本监审办法》中 明白储能的成本费用不克不及计进输配电价，在相当水平上减缓了储能拆机的规模化开展。
针对新型储能开展，2021 年 7 月，国度开展变革委、国度能源局结合印发《关于加快推 动新型储能开展的批示定见》（以下简称《批示定见》）提出，以实现碳达峰碳中和为目 标，将开展新型储能做为提拔能源电力系统调剂才能、综合效率和平安保障才能，支持 新型电力系统建立的重要行动，以政策情况为有力保障，以市场机造为底子依托，以技 术改革为内生动力，加快构建多轮驱动优良场面，鞭策储能高量量开展。“到 2025 年， 实现新型储能从贸易化初期向规模化开展改变，拆机规模达 3000 万千瓦以上。”，那是国 家政策层面第一次明白储能拆机目标。特殊强调，要明白新型储能独立市场主体地位、 健全新型储能价格机造、健全“新能源+储能”项目鼓励机造。
2022 年 3 月，国度开展变革委、国度能源局结合印发《“十四五”新型储能开展施行方 案》（以下简称《施行计划》），对《批示定见》中所提出的目标和使命进一步明白和细化。要求“到 2025 年，新型储能由贸易化初期步进规模化开展阶段，具备大规模贸易化利用 前提。新型储能手艺立异才能显著进步，核心手艺配备自主可控程度大幅提拔，原则体 系根本完美，财产系统日趋齐全，市场情况和贸易形式根本成熟。此中，电化学储能技 术性能进一步提拔，系统成本降低 30%以上；火电与核电机组抽汽蓄能等依托常规电源 的新型储能手艺、百兆瓦级压缩空气储能手艺实现工程化利用；兆瓦级飞轮储能等机械 储能手艺逐渐成熟；氢储能、热（冷）储能等长时间储能手艺获得打破。”
《施行计划》 强调了以规划为引领、以立异为驱动、以市场为主导、以机造为保障、以平安为底线的 开展构想。强调了新型储能手艺要多元化开展并对峙示范先行。明白了新型储能在电力 市场中的独立市场主体地位，鼓舞各方对拓宽电站收益开展进一步摸索
3.2、国度政策
在国度《“十四五”新型储能开展施行计划》之后，江苏、山东、宁夏、青海、浙江、河 南等多个省份均于 2022 年提出了各自的十四五新型储能施行计划，施行计划中大都明白 了新型储能重点开展的利用场景，从电力市场和挪用层面针对新型储能赐与明白的政策 撑持，部门省份还明白了储能的租赁价格及辅助办事价格。例如江苏省 2022 年 8 月发布 的施行计划中要求：（1） 鼓舞新能源电站以自建、租用或购置等形式设置装备摆设储能，发扬储能“一站多用”的 共享感化。积极撑持各类主体开展共享储能等立异贸易形式的利用示范。新能源企业与 储能企业签定租赁协议，按年度付出储能租赁费，鼓舞签定持久协议或合同。
（2） 成立电网侧储能电站容量电价机造，研究摸索将电网替代性储能设备成本收益纳 进输配电价收受接管。独立建立并向电网送电的新型储能电站，其响应充电电量不承担输配 电价和政府性基金及附加费用。（3） 完美适应新型储能开展的电力市场系统，鞭策新型储能以独立电站、储能聚合商、 虚拟电厂等多种形式参与辅助办事，鼓舞配建新型储能与所属电源结合参与电力市场。摸索成立独立储能做为新型市场主体参与中持久和现货市场交易机造，并供给调频、黑 启动等辅助办事，发扬其移峰填谷和高峰发电感化。
河南省 2022 年 8 月发布的施行计划中要求：（1） 共享储能电站容量原则上不低于 10 万千瓦时。新建市场化并网新能源项目,按要 求配建或购置必然比例储能规模。共享储能容量租赁费用 200 元/千瓦时·年，鼓舞签定 10 年长协。（2） 独立调峰抵偿费上限暂为 0.3 元/千瓦时，研究开展备用、爬坡等辅助办事。在电力现货市场运行前,独立储能放电上彀时做为发电市场主体参与市场中持久交易,签 订高峰时段市场所约;用电时,可做为电力用户享受峰谷分时电价.示范项目每年完全挪用 不低于 350 次。独立储能电站向电网送电的,其响应充电电量不承担输配电价和政府性基 金及附加。
4.新型储能开展趋向
4.1、新型储能手艺开展趋向
所有新型储能手艺都围绕进步平安性、降低成本、提拔性能参数（能量密度、储能时长、 储能效率、轮回寿命），以及加强情况友好性四个标的目的停止改进和开展。锂离子电池次要通过改动电极素材来提拔电池性能。当下行业里呈现的高镍电池、锰酸 锂电池为过渡金属标的目的的立异代表，而锂硫电池则为氧化物标的目的的立异代表。
通过电解 液和隔阂的改性提拔平安性。除素材道路外，构造道路次要通过电池物理构造的立异来 实现电池性能提拔，从电芯构造、PACK 工艺、插箱构造等方面进手，进步空间操纵率、 摘用新型平安手艺，从系统层面实现电池在经济性、能量密度与平安性方面的提拔。该 标的目的的典型代表有比亚迪的“刀片电池”以及宁德时代的 CTP“麒麟”电池。能够估量 在不久的未来，锂离子电池能量密度将打破 400wh/kg。此外，摘用固态电解量的固态电 池有更高的理论能量密度和更好的平安性。目前固态电池的尝试室数据已超越 400wh/kg， 也展示出了低温性能好以及轮回寿命长等特征，前景非常看好。
压缩空气储能将来的研发标的目的是改进核心器件，优化储能系统设想，研究新型储气手艺 与设备，实现设备模块化与规模化，进步系统效率和利用寿命，提拔单元体积的储气密 度以及降低成本。估量 2025 年前，先辈绝热压缩空气储能手艺到达成熟程度，完成百兆 瓦项目示范。后续进一步研究适用于深冷液化空气储能的宽范畴、高温离心压缩机，研 发高压高速级间再热式透平、纳微构造复合储热蓄冷素材。目标是将系统效率提拔至 70% 以上，功率成本降至 5000~6000 元/kw。操纵洞窟的大规模压缩空气的储能度电成本降至 0.15 元/以下，成为长时储能的可选手艺。
液流电池需出力处理能量密度低、储能效率低、成本高档问题，除此之外还需要处理系 统可靠性和情况污染防治等问题。对应的手艺难点次要是高性能离子膜和高电导率电极 素材手艺、系统可靠性设想及集成手艺、关键素材工程造备手艺、系统污染防控及收受接管 操纵手艺等。开展离子交换膜、电极等关键素材研发和改进，开发高电导性双极板素材， 研究新型非氟离子传导膜和锌基等新系统电池。进一步将效率提拔至近 80%，功率密度 到达 40w/kg，系统建立成本降至 1800~2000 元/kwh 以下。固体介量重力储能尚未有胜利的大功率项目示范，需通过示范项目验证系统可靠性，解 决系统主动化不变运行等问题。后期应进一步降低综合造价，提拔能量转换率以及提拔 系统的可扩展性。除固体介量重力储能外，海水蓄能、海下储能球以及矿洞抽蓄属于尚 在研发或初步示范中的先辈手艺。
钠离子电池财产链构造与锂离子电池类似，但财产规划还处于初级阶段，尚无大规模电 力系统储能项目开工建立。与锂离子电池比拟，钠离子电池原素材丰富，综合成本降低 约 20%，但电池能量密度较低，财产链配套尚不完美，因而开展趋向次要集中在能量密 度提拔以及通过财产链建立降低成本两个方面。铅炭电池在传统铅酸电池的负极活性物量中加进碳添加剂，全面提拔了传统铅酸电池的 性能表示，同时因为较低的成本，使其在规模化电力储能方面又博得新的开展时机。未 来的铅炭电池手艺开展将集中在副反响掌握、铅炭电极在充放电过程中的构造改变以及 铅炭电池的最末失效形式上。跟着它的性能改进提拔，铅炭电池仍可能有所做为。
氢储能的全过程包罗两次能量形式的转化，形成整体效率偏低。可再生能源发电造氢、 储氢、氢发电环节都需要通过新手艺的研发进步效率。氢的密度低，大规模储氢也存在 占空中积大、对容器要求高档难点，需要重点研发高能量密度的储氢形式。电造合成燃 料目前还处于试验示范阶段，对电间接复原二氧化碳消费各类产品的反响机理还不明白， 还存在反响过程能耗较高、经济性差等缺点，次要的手艺难点是反响过程的前提掌握、 催化剂的造备等。2030 年前，量子交换膜电堆有看实现贸易化利用。低温液化储氢手艺、 高储氢密度、低成本的金属储氢手艺，纯氢或高比例氢与天然气混输管道手艺均有看实 现打破。氢储能目标系统目标效率应到达 40%~50%（此中电解系统效率到达 80%，发电 系统效率到达 55%），实现百兆瓦级工程试点，做为长时大能量储能，能量投资成本降至 35~40 元/kWh。
4.2、储能“十四五”规划及示范项目
经统计，当前已有十六个省公布了“十四五”期间新型储能拆机规划目标，总量已接近 4800 万千瓦。示范项目方面，各省在总结前期新型储能示范项目标根底上，2022 年批准的新型储能示 范项目标数量和拆机均大幅增加，总量约 18GW/37GWh。阐发已公布的示范项目信息，磷酸铁锂电池仍占据了绝对优势的拆机份额，此外，钛酸锂电池、铅蓄电池、AGM 铅酸 铅碳电池、液流电池、熔盐储能、液态空气、氢储能、铝离子电池、钠离子电池、重力 储能均有示范项目上榜。时长方面，次要以 1 小时及 2 小时的储能要求为主。但关于非 锂离子电池项目，会设置装备摆设 4 小时以上的时长要求。冀北电网要求较为特殊，均要求 4 小 时储能时长。此外青海省出力示范压缩空气储能和氢储能。
新型储能拆机规模揣测。如前所述，锂离子电池在当前新型储能市场中仍占绝对统治地位，铅蓄电池固然是相对 较旧的手艺，但是手艺成熟、成本低，在备用电源等利用场景仍占据必然市场份额。包 括压缩空气、液流电池、重力储能、钠离子电池、氢（氨）储能等在内其他新型储能技 术尚处于开展初期，“十四五”后三年的示范能否胜利，是决定其将来开展前景的重要时 间窗口。连系国度新型储能总体规划、各省新型储能规划以及锂电池以外其他新型储能示范项目 意向签约情状和各类建立周期，我们给出了新型储能将来十年拆机规模开展揣测，中国 将来十年新型储能拆机规模将超越 1.3 亿千瓦。
2022 及 2023 年在政策及市场的双重驱动下，新型储能市场会有发作式增长，年拆机均会 超越 1200 万千瓦，市场规模约为 2021 年的 5~6 倍。2024 年及 2025 年，估量拆机能量会不变在 1000~1200 万千瓦之间，至 2025 年，揣测的新型储能总体拆机量中值约 4800 万 千瓦。在各储能手艺的拆机量划分方面，估量锂离子电池（以磷酸铁锂为主）的市场会 面对压缩空气、液流电池、重力储能等其他储能手艺的必然挤压，在新增拆机量中的占 比以及累积拆机量占比会继续走低，从目前占比约 90%降低至 80%四周。
在几种新型储能傍边，除氢（氨）储能属于超长时利用，开展相对较慢之外，其他几种 储能手艺的 2022 年至 2025 年的复合增长率均可能超越 70%。此中重力储能的复合增长 率更高，从当前的尚未完成示范，至“十四五”末期拆机有看达 140 万千瓦。2025 年压 缩空气储能的拆机绝对值更高，约 280 万千瓦。液流电池拆机量紧随压缩空气之后，2025 年预期拆机可达 230 万千瓦。其他储能的增长相较于前面几种相对较慢，但也有约 40% 的复合增长率。
“十五五”期间，新型储能总体的拆机增长预期较为确定，且跟着手艺成熟、产能释放， 年新增拆机量可接近 2000 万千瓦，至“十五五”末期到达约 1.4 亿千瓦。锂离子电池的 新增和累计拆机占比将进一步降低，至“十五五”末期累计拆机占比可能降至 65%。其 他各类新型储能手艺需要以各安适“十四五”示范期间的成本和性能参数表示，与锂离 子电池储能争夺市场。
5.新型储能开展面对的问题
1.锂离子电池任重道远，动力电池需求兴旺，成本居高不下
新型储能各手艺道路相较而言，锂离子电池手艺成熟度更高，利用也最普遍，但其度电 储能成本仍在 0.6 元/千瓦时以上，1h-2h 储能时长的小规模示范利用尚可依靠补助和政策 倾斜加以平衡，跟着储能拆机量的提拔，2h 以上的长时储能需求量增大，如许的成本水 平将招致系统成本大幅增加。电动汽车对锂离子电池的需求日渐增加。综合相关机构揣测，到 2035 年，全球电动汽车 动力电池关于锂离子电池的需求超越 3500gWh，与此同时，金属锂的全球已探明储量约 2200 万吨，我国储量仅约 150 万吨，兴旺的需求除了对锂资本提出挑战，也形成锂离子 电池成本居高不下，当前锂离子电池尚无法称心电动汽车动力电池的需求，更难以支持 上亿千瓦级的储能市场。
2.新型储能示范（首台套）项目落地施行困难重重
示范项目代表着立异手艺的初次规模化现实利用，特殊是首台套项目标建立，没有可参 照比照的成熟案例，相关手艺原则、平安原则等往往缺失或与现有原则纷歧致，在项目 立项审批时会触及到良多原有规章轨制的空白，处所政府和主管部分在项目审批过程中 欠缺根据难以决策，使得利用新手艺的项目落地难度增大，倒霉于新型手艺的开展和示 范。市场关于立异手艺也存在较多“鄙视”现象，出于躲避未知风险的考虑，相关项目市场 招标会对汗青功绩等提出明白要求，示范（首台套）项目难以通过市场化体例鞭策落地；另一方面，示范（首台套）项目存在较多的不确定性，需要通过现实项目停止验证和优 化，经济性无法包管，难以获得市场和投资者的喜爱，在资金、利用场景、审批流程等 多重因素造约下，项目落地困难重重。
3.新型储能价格机造未成立，贸易形式仍有待摸索
“双碳”目标引发了电力系统构造的深度变化，电力赐与可靠性、电网平安不变运行、 新能源高效操纵等成为将来电力系统开展的主线，储能做为提拔系统调剂才能、促进新 能源消纳的重要办法，是新型电力系统中不成或缺的构成部门，电力系统中增加储能已 成为共识，但没有完美的价格机造支持，额外增加的储能设备欠缺投资收受接管渠道，难以 吸引更多的本钱投进，无法实现财产的不变可继续开展。当前只要部门省份对独立共享储能成立了较为明白的市场规则，但相关规则根本只着眼 当下，无法持久适用。对新能源项目设置装备摆设的储能拆机来说，其受调度机造与回报机造均 不明白，不只不克不及发扬储能拆机的感化、更无投资收受接管机造和渠道。关于用户侧储能， 除峰谷差套利外尚无其他盈利形式。总体来看，合适国内储能财产开展的市场机造和商 业形式仍有待进一步摸索。
4.新能源设置装备摆设储能原则缺失，监管难度加大
跟着对储能在电力系统中重要性的熟悉不竭加深，新能源项目要求设置装备摆设储能逐步成为常 态。自 2020 年起，处所各省关于新能源项目设置装备摆设储能的政策要求力度已逐步加强。没有 价格机造的支持，储能设备的设置装备摆设属于纯成本开收，关于平价上彀后盈利才能有限的新 能源发电项目形成极大压力，从现实情状来看，目前欠缺统筹规划和治理，小规模的储 能难以实正发扬感化，形成资本的极大浪费。
新型储能的市场开展速度快于原则和监管束度系统的建立速度，使适当前储能行业监管 难度加大，个别处所为了招商引资，要求新能源必需设置装备摆设储能，增加项目投资成本，项 目业主为降低成本利用低价劣量产物，形成低端手艺凭仗价格挤压先辈手艺、参数虚标 做假等劣币摈除良币的现象，严峻影响行业安康开展。
5.新型储能在国度法令层面的撑持不敷
虽然近年来国务院、各部委和各级处所政府关于开展储能的政策密集出台，一再强调发 展储能（特殊是新型储能）的重要性，但欠缺顶层设想和统筹规划、原则缺失等系列问 题。目前新型储能财产正面对贸易化开展初期向规模化开展的关键期间，需要政策做出 更强有力的撑持。自 2010 年《中华人民共和国可再生能源法（批改案）》提出了“电网企业应开展和利用 储能手艺”的原则性要求，至此再未从立法层面临储能做出规定，相对归纳综合的要求无法 对储能企业参与市场活动供给明白的批示和标准感化。固然在《电力中持久交易市场规 则》等政策中明白撑持储能企业是电力交易市场的独立主体，但详细的权力义务等交易 规则并未明白，仍表现出明显的原则性和批示性特征，储能企业的独立市场地位仍未实 正落实，亟需从法令层面赐与明白定位，为新型储能财产开展供给法令保障。
6.新型储能财产开展的若干定见
1.尽快将电动汽车做为挪动储能电站纳进新型储能范围
电动汽车不只是交通东西，更是挪动的储能东西，截行 2022 年 6 月，中国纯电动汽车保 有量已超越 810 万辆，预期本年超越 1000 万辆，电动汽车将来在新型电力系统利用场景 丰富，目前手艺上已实现车网双向的电力充放。鞭策电动汽车做为挪动储能东西纳进新 型储能范围，构建虚拟电厂参与新型电力系统，为电网供给削峰填谷等办事，将对保障 电力系统不变性、发扬电动汽车的储能价值产生重要意义。将来应从政策层面鞭策电动 汽车电力反哺电网、电力实时结算等政策瓶颈，实现电动汽车储能效益。
2.简化新型储能项目审批流程
积极鼓舞立异手艺的试点示范。聚焦各类利用场景，存眷多元化手艺道路，开展严重科 技立异、差别手艺道路、差别场景和区域的试点示范，并加强试点示范项目标跟踪监测 与阐发评估。关于通过试点示范项目获得预期功效或经权势巨子专家组论证通过的严重立异 手艺，从金融、市场等方面赐与进一步撑持。政策保障试点示范项目顺敏捷地。足够熟悉新型储能在新型电力系统中的重要地位，将 新型储能试点示范项目列进国度或地域重点撑持的科研项目方案，特殊是自主立异手艺 或首台套工程，开垦项目审批绿色通道或特事特办简化项目审批流程，鼓舞各地因地造 宜开展新型储能政策机造变革试点，斗胆先行先试。撑持新型储能相关的先辈集成造造 财产落地，培育提拔和延伸新型储能上下流财产，鞭策全财产链开展。
3.加快成立新型储能价格机造，摸索多元贸易形式
成立和完美新型储能价格机造。政府主管部分应针对新型储能财产的客看开展阶段，对 储能的购电价格、放电价格、输配电价格以及结算体例等方面造定明白的交易电价政策， 抵偿储能所产生的经济效益和情况效益。现阶段以鼓励新型储能手艺及财产开展为主， 为将来新型储能开展做好政策研究储蓄。在经济根底较好、市场化水平高的地域，加快 摸索施行储能容量。电费机造。考虑增加新的辅助办事品种，连系现实情状切磋快速调频、爬坡、惯量支持、 备用等各类辅助办事品种的设立。
强化新型储能独立市场主体地位。基于新型储能关于电力系统的容量支持与调峰才能， 以及应急供电保障和延缓输变电晋级革新需求的才能，撑持新型储能做为独立市场主体 间接参与中持久交易、现货和辅助办事等各类电力市场，使其可以在各类市场中停止灵 活交易，足够发扬其乖巧性和系统价值。立异贸易形式。基于新型储能独立市场主体地位，鞭策开展规模化独立储能和共享储能， 逐渐代替新能源发电项目零丁配套的储能项目，在前提具备的地域开展贸易形式立异试 点，连系差别手艺道路和差别地域特征，沉着量租赁费用、峰谷套利、辅助办事、容量 电价抵偿等方面摸索新型储能项目标赢利形式，积极引导社会本钱的投进，鞭策新型储 能财产的可继续开展。治理部分和市场参与者，应有足够的自信心和耐烦，撑持各类贸易 形式摸索和开展。
4.因地造宜开展新型储能，分类造定各项原则
因地造宜鞭策新型储能良性开展。各地应以现实需求为导向，开展新型储能财产顶层设 计，统筹规划新型储能建立规模、建立原则和空间规划，制止无效投资和反复投资，杜 绝因政策与市场不配套引发的资本浪费和以次充好等恶劣现象，政府主管部分应加快新 型储能项目标监管系统建立，加强对储能安装消费、检测认证、建立安拆和运营的量量 监视和平安监管，确保有效投资和行业的安康开展。加快新型储能原则系统建立。基于新型储能手艺仍普及处于研发和示范的现实情状，技 术原则仍有较大不确定性，应起首从平安性、不变性、工做效率、情况友好性等方面建 立新型储能的示范建立原则，并逐渐完美各新型储能手艺道路的手艺原则，加快成立以 储能全生命周期性能表示为核心的原则系统，并随行业开展更新迭代。
5.强化新型储能法令地位，加快鞭策《中华人民共和国可再生能源法（批改案）》修订
鞭策新型储能立法保障。重视新型储能做为新兴主体在电力系统中的重要感化，以及新 型储能欠缺高位阶、有效劳法令标准的现实情状，加快鞭策《中华人民共和国可再生能 源法（批改案）》的修订，从立法层面明白新型储能在实现“双碳”目标、能源转型和新 型电力系统中的战术地位，对新型储能规划建立、投资运营、挪用消纳、价格机造等内 容供给法令根据和保障。继续完美新型储能相关政策。从鞭策行业快速开展和标准行业安康开展的角度，不竭结 合财产开展现实供给政策批示，从市场准进、审查批复、市场监管、鼓励政策等层面临 现有储能政策停止进一步细化和完美。各省市根据本身特征，在国度宏看政策批示下提 出契合本身开展现实的新型储能政策并鞭策落实，引导行业的良性可继续开展。
陈述出品方/做者：长城证券，于夕朦
精选陈述来源：【将来智库】