1.1 锂离子电池储能应用前景广阔

21世纪是新能源革命蓬勃发展的时代。大力发展可再生能源，是人类解决资源短缺、能源危机和环境污染等问题的必然之路。我国自然资源丰富，大力发展风能、太阳能等可再生能源发电技术，是国家能源战略的基本内容之一。根据《巴黎协定》提出的到21世纪末平均气温较工业化前水平上升幅度控制在2℃之内的目标，全球需要在2065～2070年左右实现碳中和。中国是全球碳排放量最大的国家（2020年末占比32%），面临的减排压力更大。2020年9月22日，国家主席习近平在第七十五届联合国大会一般性辩论上宣布：“中国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和。”碳中和导向下全面绿色低碳转型战略目标为：2025～2030年，非化石能源占一次能源消费比重达到25%；2030～2035年，能源结构持续优化，整体能源结构呈现煤炭、油气、非化石能源“三分天下”的格局。图1-1所示为未来我国能源结构变化。

图1-1 未来我国能源结构变化

然而，可再生能源发电的大规模并网问题一直是制约其发展的关键。新能源配套储能，是目前世界上公认的消纳可再生能源最有效的途径之一。储能技术可以解决发电与用电的时差矛盾及间歇式可再生能源发电直接并网所造成的冲击，在离网的太阳能、风能等可再生能源发电应用中也具有不可或缺的重要作用。目前，已开发的储能技术可分为物理储能和化学储能两大类。物理储能主要包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能和超导磁储能等。化学储能主要包括铅酸电池、锂离子电池、钠离子电池、液流电池和钠硫电池储能等。其中，化学储能因其功率和能量可根据不同应用需求灵活配置、响应速度快和不受地理资源等外部条件的限制等优势，应用前景最为广阔。图1-2所示为截至2020年年底我国各储能类型占比，除抽水蓄能外，电化学储能占比最高。

随着电化学储能技术的不断进步及其成本的降低，以锂离子电池为主的电化学储能技术近年来得到了迅速发展。相比铅酸、钠硫等电池储能技术而言，锂离子电池储能技术具有能量密度高、转换效率高、自放电率低、使用寿命长等优势。图1-3所示为截至2020年年底我国各类电化学储能技术占比，其中锂离子电池占比最高，接近90%。

图1-2 截至2020年年底我国各储能类型占比

图1-3 截至2020年年底我国各类电化学储能技术占比

锂离子电池可以根据其正极材料分为不同的类型，常用的类型包括钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和三元材料电池等。表1-1所示为当前主流的商业化锂离子电池性能对比。其中，磷酸铁锂电池因其具有高安全性、长寿命以及低成本的特点，是大规模储能应用中最具潜力的电池类型之一，目前已经建设完成的和在建的锂离子电池储能电站大多采用磷酸铁锂电池。因此，本书将重点以磷酸铁锂电池为例，进行储能电站安全性相关研究。

表1-1 当前主流的几种商业化锂离子电池性能对比

（续）