1.3　储能技术发展现状

当前,发达国家已经走在储能技术与产业发展的前列,通过政府扶持、政策导向、资金投入等多种方式积极促进产业发展,意图建立行业技术标准,抢占全球储能技术和市场制高点。欧盟许多发达国家和东南亚的多个国家也出台了一系列投资补贴和税收优惠等政策,鼓励投资和引进储能技术、建设各类储能项目,研究和开发前沿储能技术,并在发电及输配电、离网孤岛应用及智能微电网中积极推广和应用储能技术。以美国、德国、日本为代表的海外储能市场已全面启动,开始进入第一轮爆发增长期。

根据中关村储能产业技术联盟全球储能项目库的不完全统计(图1⁃3),截至2019年12月底,中国已投运储能项目累计装机规模为32.4GW(含物理储能、电化学储能和熔融盐储热),同比增长3.6%。其中,抽水蓄能的累计装机规模最大,为30.3GW,同比增长1.0%,其次是电化学储能,累计装机规模为1709.6MW,同比增长59.4%,熔融盐储热项目的累计装机规模位列第三,达到420MW,同比增长90.9%。在不同种类的储能技术中,由于电化学储能具有响应时间短、反应灵敏度高、容量规模覆盖度宽的技术特征,近年来得到产业界大量关注与积极应用,呈现出快速增长的发展趋势。

图1⁃3　各类储能技术的装机情况

(数据来源:中关村储能产业技术联盟项目库,截至2019年)

世界上第一个有记载并且有实物存在的电化学储能装置,是由Alessandro Volta于1799年发明的一次电池——伏特电池。该电池分别以铜和锌层作为正极和负极,中间以浸泡在盐水中的厚纸板或布层隔开。伏特电池能够产生稳定电压和电流,虽然续航时间短、电解液易泄露、内阻较大,但为后续一次电池(如锌铜电池、锌锰干电池)的发明奠定了基础。由于一次电池的续航能力较短,1859年,Gaston Planté发明了第一个二次电池,即铅酸电池。该电池以铅化合物和金属铅分别作为正极和负极材料,硫酸溶液作为电解液。此后,人们还在传统铅酸电池的基础上对负极进行了改进,在铅膏中加入了活性碳材料使其成为铅碳电池,提高了充放电速度、比容量和循环寿命。随着人们对能量密度需求的不断提高,多种二次电池被开发出来,如镍基电池、镍铬、镍铁、镍锌和镍金属氰化物等;锌/氯、锌/溴电池;金属空气电池;1912年,Gilbert Newton Lewis提出了锂电池概念,但是直到20世纪后期,第一批锂电池才开始商业化;1966年,福特汽车公司提出了钠硫电池的概念;1973年,NASA的研究人员探索铁铬液流电池技术,到目前为止液流电池超过二十多个种类,逐渐从实验室规模发展至商业化。