1.3　儲能技術發展現狀

當前,發達國家已經走在儲能技術與產業發展的前列,通過政府扶持、政策導向、資金投入等多種方式積極促進產業發展,意圖建立行業技術標準,搶占全球儲能技術和市場制高點。歐盟許多發達國家和東南亞的多個國家也出臺了一系列投資補貼和稅收優惠等政策,鼓勵投資和引進儲能技術、建設各類儲能項目,研究和開發前沿儲能技術,并在發電及輸配電、離網孤島應用及智能微電網中積極推廣和應用儲能技術。以美國、德國、日本為代表的海外儲能市場已全面啟動,開始進入第一輪爆發增長期。

根據中關村儲能產業技術聯盟全球儲能項目庫的不完全統計(圖1?3),截至2019年12月底,中國已投運儲能項目累計裝機規模為32.4GW(含物理儲能、電化學儲能和熔融鹽儲熱),同比增長3.6%。其中,抽水蓄能的累計裝機規模最大,為30.3GW,同比增長1.0%,其次是電化學儲能,累計裝機規模為1709.6MW,同比增長59.4%,熔融鹽儲熱項目的累計裝機規模位列第三,達到420MW,同比增長90.9%。在不同種類的儲能技術中,由于電化學儲能具有響應時間短、反應靈敏度高、容量規模覆蓋度寬的技術特征,近年來得到產業界大量關注與積極應用,呈現出快速增長的發展趨勢。

圖1?3　各類儲能技術的裝機情況

(數據來源:中關村儲能產業技術聯盟項目庫,截至2019年)

世界上第一個有記載并且有實物存在的電化學儲能裝置,是由Alessandro Volta于1799年發明的一次電池——伏特電池。該電池分別以銅和鋅層作為正極和負極,中間以浸泡在鹽水中的厚紙板或布層隔開。伏特電池能夠產生穩定電壓和電流,雖然續航時間短、電解液易泄露、內阻較大,但為后續一次電池(如鋅銅電池、鋅錳干電池)的發明奠定了基礎。由于一次電池的續航能力較短,1859年,Gaston Planté發明了第一個二次電池,即鉛酸電池。該電池以鉛化合物和金屬鉛分別作為正極和負極材料,硫酸溶液作為電解液。此后,人們還在傳統鉛酸電池的基礎上對負極進行了改進,在鉛膏中加入了活性碳材料使其成為鉛碳電池,提高了充放電速度、比容量和循環壽命。隨著人們對能量密度需求的不斷提高,多種二次電池被開發出來,如鎳基電池、鎳鉻、鎳鐵、鎳鋅和鎳金屬氰化物等;鋅/氯、鋅/溴電池;金屬空氣電池;1912年,Gilbert Newton Lewis提出了鋰電池概念,但是直到20世紀后期,第一批鋰電池才開始商業化;1966年,福特汽車公司提出了鈉硫電池的概念;1973年,NASA的研究人員探索鐵鉻液流電池技術,到目前為止液流電池超過二十多個種類,逐漸從實驗室規模發展至商業化。