前言

2023（秋季）亞洲充電展于在8月23-25日在深圳福田會展中心3號館舉辦，匯聚數百家知名企業參展。此次展會以推動充電行業交流與發展，打造一個關于技術交流的平臺為目的，通過對行業的發展趨勢的交流和相互間的技術交流，尋找產業升級新機遇，研判未來趨勢，商討行業觀點并深化合作，結合國內外經濟發展情況，推動構建產業間的相互合作。

2023年08月25日，由充電頭網發起的2023（秋季）亞洲儲能大會在深圳福田會展中心舉行，大會秉承“十四五”規劃以來的碳達峰、碳中和等新型環保理念，會議期向打造粵澳港的新世界能源之都，在高速發展的前提背景下探討未來發展先路，向眾多與會者展示優秀先例，為目前的國內外清潔能源、環保能源的踐行做出良好示范。其中中南大學唐有根教授受邀出席，帶來了《新型儲能技術的發展與應用》為主題的精彩演講，分享近年來飛速發展的新型儲能技術，該行業是少有的高速成長的產業，充滿了商機和發展機遇。

擔任本次演講的嘉賓是中南大學教授、博士生導師 唐有根教授。

唐有根，中南大學教授、博士生導師，化學電源與材料研究所所長，化學電源湖南省重點實驗室主任，湖南省電池行業協會會長，湖南省電池材料與電池產業技術創新戰略聯盟理事長，中國儲能與動力電池及其材料專業委員會常務副主任兼秘書長，中國化學會電化學委員會委員，中國可再生能源學會氫能專業委員會委員，中國電池工業協會理事，新能源汽車國家大數據聯盟理事，《電池》、《功能材料》和《儲能科學與技術》編委。

本次演講由發展背景、電化學儲能技術、化學燃料儲能技術、新型儲能技術的應用及總結共5個部分組成。

能源危機、環境污染與雙碳目標。能源危機和環境污染是21世紀世界面臨的最重大問題。二氧化碳排放導致的霧霾、溫室效應而引發的全球氣候變化和環境污染，已成為影響人類生存與發展的全球性挑戰。2020年9月，習主席在聯合國大會說: 中國將提高國家自主貢獻力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力爭于2030年前達到峰值，努力爭取2060年前實現碳中和。“碳達峰”和“碳中和”目標已寫入國家十四五規劃和2035年遠景目標綱要。“碳中和”戰略將撬動中國百萬億級的市場，既是重大挑戰也是巨大機遇。

二氧化碳排放帶來的環境問題，雙碳目標推動能源結構轉型與調整。減少化石能源（石油、煤炭等）的使用，走綠色低碳的可再生能源發展道路，現已成為世界各國的共識。可再生能源（太陽能、風能、潮汐能等）存在的問題，例如光伏發電受天氣與季節影響很大，發電過程不連續不可控，需要大規模儲能系統。

儲能技術可以應用在電傳輸過程中的每個領域，例如新能源的發電儲能、調峰儲能、輸配電網、用戶分配等領域中實時功率平衡的作用，有效提高系統容量系數，增加能量吞吐和轉移。

儲能技術的主要類型分為物理儲能、電化學儲能、化學儲能、儲熱儲能。目前抽水蓄能規模最大，電化學儲能發展最迅速。

小時級以內的是短時儲能，小時級以上的是長時儲能，不同時間尺度對應的儲能技術，其中分鐘至小時級、小時級以上的時間尺度，可適用電池儲能的儲能類型。可用于平滑可再生能源發電、跟蹤計劃、出力、二次調頻、提高輸配電設施利用率的應用場景中。運行特點是充放電轉換頻繁S級響應速度，誕生可觀的能量。高安全性、一定的規模(1MW/10MWh以上)、高循環壽命 (萬次以上)，便于集成的設備形態。在小時級以上也適用電池儲能的儲能類型，在削峰填谷、負荷調節中進行大規模能量存儲，擁有高安全性、成本低、資源和環境友好等優點，支持大規模(100MW/1000MWhL1 -)、深充深放(循環壽命5000次以上)。

以上是不同類型短時儲能對比，分別是超級電容儲能、飛輪儲能、電化學儲能。圖表呈現出以上3種短時儲能的技術成本、場景應用方面的優勢。超級電容是功率型儲能器件，更適用于擾動事件出力和短時間快速出力。其在短時大功率、多次循環放電場景下更具經濟性，但無法滿足電網側小時或天時間的能源儲備，相比之下鋰離子電池儲能更適合小時級別(一般不超過6h)電網調頻調峰。

不同類型長時儲能對比，分別是抽水蓄能、壓縮空氣儲能、液流電池儲能、氫儲能、熔鹽儲熱共5種類型的長時儲能。圖表呈現出以上5種長時儲能的技術成本的技術、成本、場景應用方面的優勢。長時儲能作為容量性儲能方式，在整體電力系統的發輸配用環節擁有廣泛的應用空間。發電側可以實現大規模削峰填谷及調節負荷以及大規模容量儲存。電網側可賦能調峰電源，緩解高峰負荷需求，減少網絡擴容投入。對于用戶側則可以實現降低峰值用電成本，峰值套利。

第二部分是電化學儲能技術。

電化學儲能技術是一種高速成長的儲能技術。上圖是主要電化學儲能技術關鍵參數對比。目前，成熟度較高的鋰離子電池、全釩液流電池和鉛炭電池等電化學儲能技術都基本實現市場運營；鈉離子電池、鋅基液流電池、固態電池等新興電化學儲能技術也如雨后新筍般涌現，并以越來越快的速度實現從基礎研究到工程應用的跨越。

鋰離子電池發展至今30余年，給生活、生產甚至社會發展帶來了翻天覆地的變化。常用的鋰離子電池分為紐扣電池、圓柱電池、方形電池和軟包鋰離子電池。在充放電過程中，Li+ 在兩個電極之間往返嵌入和脫嵌，充電時，Li+從正極脫嵌，經過電解質嵌入負極，負極處于富鋰狀態；放電時則相反。

鋰離子電池因正極材料的不同，能量密度和屬性也會有所不同。鋰離子電池的種類有鈷酸理、錳酸鋰、磷酸鐵鋰、鎳鈷錳三元材料、鎳鈷鋁三元材料為正極的商品化電池體系。其中，鈷酸鋰電池成本高、能量密度高，主要應用領域為消費類電子產品；錳酸鋰電池成本低、循環穩定性差，可用于低速電動汽車、小型儲能以及電動工具等方面；磷酸鐵鋰電池、三元鋰電池適用于電動工具、電動汽車及大規模儲能領域。

不同正極材料鋰離子電池的性能指標，分別是鈷酸鋰、錳酸鋰、鎳鈷錳酸鋰、磷酸鐵鋰測試的電池性能指標，不同正極材料會導致產品的能量密度、使用壽命、成本、安全性等有所差異。錳酸鋰和磷酸鐵鋰比功率和安全性能好；鎳鈷錳酸鋰有最高的比能量。

磷酸鐵鋰電池 (LFP)是以磷酸鐵鋰 (LiFePo)作為正極材料，石墨作為負極材料的離子電池，單體額定電壓為3.2V。擁有循環壽命長、安全性能好、自放電率小、無記憶效應的優點，缺點是導電性差、克容量低、壓實密度低。磷酸鐵鋰刀片電池受到汽車市場的廣泛關注，已應用于BYD漢、唐等系列新能源汽車上。同時鋰離子電池儲能電站基本上都是使用磷酸鐵鋰電池。

以化學物質的價態變化進行能量的儲存。液流電池是一種新型的大規模高效電化學儲能 (電) 技術，通過反應活性物質的價態變化實現電能與化學能相互轉換與能量存儲。在液流電池中，活性物質儲存于電解液中，具有流動性，可以實現電化學反應場所 (電極)與儲能活性物質在空間上的分離，電池功率與容量設計相對獨立，適合大規模蓄電儲能需求。液流電池的核心組成部分是電解液中儲能活性物質發生氧化還原反應的場所 (電極)。根據液流電池中固相電極的種類不同，可將液流電池分為鉻鐵液流電池、全釩液流電池以及金屬/空氣液流電池等。

鉻鐵液流電池正極活性物質為Fe2+/Fe3+，負極溶液為Cr2+/Cr3+。擁有循環壽命長，最低可達到10000次；無爆炸可能，安全性高；電解質溶液毒性和腐蝕性低，穩定性好；環境適應性強，運行溫度范圍廣；儲罐設計，無自放電； 易于擴容，模塊化設計，電解液可循環，成本低廉的好處。缺點是工作電壓低，電堆比功率低。

全釩液流電池利用釩離子價態變化，實現電能存儲，技術成熟、壽命長、效率高、安全可靠。輸出功率和儲能容量可調，能滿足大規模蓄電儲能的需求。但V5+的溶解度較低，極大地限制了電池的能量密度；隨著溫度的升高會有V2O5沉淀析出，使得釩電池的工作溫度局限在10~40°C內。

鈉離子電池的工作原理與鋰離子電池相似，備受廣泛關注，一是鈉離子電池資源豐富，價格低廉，二是循環壽命長。

鈉離子電池的優勢是鈉鹽原材料儲量豐富，價格低廉，成本低，負極可采用鋁箔作為集流體，可降低成本和重量；由于鈉離子電池耐過放電特性，允許鈉離子電池充分放電。缺點是產業化配套不完善，現階段制備成本高，價格優勢不明顯。鈉離子電池應用于大規模儲能擁有非常大的發展前景和重要的戰略意義。

鉛碳電池是一種電容型鉛酸電池，是從傳統的鉛酸電池演進出來的技術，它是在鉛酸電池的負極中加入了活性碳，能夠顯著提高鉛酸電池的壽命。

第三部分是化學燃料儲能技術。

氫能源為主的氣體燃料儲能技術，氣體燃料儲能是以電能生產氣體燃料進行儲能的技術，也稱電轉氣技術。電轉氣系統利用電能電解水產氫；氫氣直接利用，或間接轉化為合成氣、甲烷、液化石油氣等；這些氣體可直接燃燒產熱、或經發電機、或燃氣輪機再轉化回電力。

甲醇能源和氨能源為主的液體燃料儲能技術，利用電解制造的氫氣來合成液體燃料儲存能量，如甲醇和氨。液態燃料比氣態燃料容易存放和運輸，且安全性相對較高。可用于交通燃料、工業使用、發電、家用等領域中。

金屬能源的固體燃料儲能技術，金屬(如鋰、鋅、鋁等) 作為固體儲能燃料，可通過電化學反應轉化為電能，反應產物通過電解/沉積過程儲備能量重新得到相應的金屬，實現電能的儲存。有鋅錳電池、鋅離子電池、鋅空氣電池、鋅鎳電池為主的鋅金屬應用體系。以鋁金屬作為固體儲能燃料的應用體系有鋁空氣電池、鋁離子電池兩種。除此以外還有鎂電池、鐵電池等。

鋁空氣燃料電池是一種金屬能源的固體燃料儲能技術，以鋁為負極，空氣中的氧為正極，氫氧化鈉或氫氧化鉀水溶液為電解質。鋁空氣燃料電池的優勢是能量轉換比高、無污染、不燃爆、低碳；原材料充足并可循環利用，運行成本低，制做和使用無污染，綠色環保；能量密度高，比能量超過500Wh/kg，是現有實用電池體系中最高的；在安全性、性價比、技術應用與操作以及維護等性能上遠遠優于同類產品。

第四部分是新型儲能技術的應用。

新型儲能技術在我國儲能領域獲得了廣泛的應用。截至2022年底，全球已投運電力儲能裝機規模23720萬千瓦。其中抽水蓄能裝機約18800萬干瓦；新型儲能裝機規模約4920萬干瓦。

截至2022年底，我國已運行儲能項目裝機規模5370萬干瓦，其中抽水蓄能4500萬干瓦；新型儲能裝機規模870萬干瓦。

到2025年，新型儲能由商業化初期步入規模化發展階段，裝機規模達 3000 萬千瓦以上，具備大規模商業化應用條件。到2030年，新型儲能全面市場化發展，抽水蓄能裝機規模達1.2億干瓦左右。

新型儲能技術的發展和技術進步。新型儲能進入規模化發展新階段，截止2022年，新增投運新型儲能項目規模約7GW，累計裝機規模約13.1GW/27.1GWh。 鋰離子電池主導地位進一步提升，新增投運項目中，鋰離子電池儲能占比達97%。累計裝機占比達到94%，較2021年提升3.1個百分點。

新型儲能產業規模不斷壯大，全國鋰離子電池行業總產值突破1.2萬億元，鋰離子電池產量達750GWh，同比增長超過130%，其中儲能型鋰電池產量突破100GWh。不同技術路線產業鏈成熟程度不一，鋰離子電池儲能已形成較為完備的產業鏈，壓縮空氣儲能、液流電池儲能通過試點示范項目逐步實現規模化應用，產業鏈快速發展，其他新型儲能技術產業鏈體系尚待成形。

鋰離子電池儲能技術的應用，2016年7月，比亞迪率先建成了我國第一座MW級磷酸鐵鉀電池儲能電站，用于平抑峰值負荷以及光伏電站的穩定輸出。基于磷酸鐵鋰電池在成本和穩定性方面的綜合優勢，以磷酸鐵理為正極材料的鋰離子電池在儲能領域的使用較廣泛。2022年底全國累計投運鋰離子電池儲能項目12.54GWh，占比89.21%，其中磷酸鐵鋰電池占比88.72%; 2022年新增投運鋰離子電池儲能項目6.80GWh，占比86.51%。

液流電池儲能技術的應用，2020年12月24日，國家電投集團公司的250千瓦/1.5兆瓦時鐵鉻液流電池光儲示范項目投產運行。沽源戰石溝光伏電站將通過與鐵-鉻液流電池儲能發電運行相結合的方式，有效降低光伏電站場用電量、提高光伏電站穩定性，實現光儲系統的長期穩定運行。

全釩液流電池的應用，由博融控股集團與中科院大連化學物理研究所于2008年共同組建的，主營全釩液流電池業務，在國內外已實施累計超250MW項目。2019年1月交付了湖北棗陽10MW光儲用項目一期3MW光伏+3MW/12MWh全釩液流電池儲能系統。2021年3月初，襄陽市全釩液流儲能產業簽約儀式于湖北省襄陽市舉行。

以上是截止2022年中國全釩液流電池部分投運項目，其中2022年，大連融科的大連液流電池儲能調峰電站國家示范項目(一期)100MW/400MWH。

鈉離子電池儲能技術的應用，在小儲和家儲擁有很好的發展前景。中科院物理研究所、中科海鈉于2019年制備了30kW/100kWh 鈉離子電池儲能系統。2021年6月28日，由華陽新材料科技集團有限公司 (下稱“華陽集團”)與北京中科海納科技有限責任公司共同打造的全球首套1MWh鈉離子電池儲能系統，在山西綜改示范區投運。該系統結合市電、光伏和充電設施形成微網系統，可根據需求與公共電網智能互動。

金屬燃料儲能技術，擁有非常大的市場前景，國內外均有不同開發方案。中南大學與云南美的客車制造有限公司合作研發電動車用鋁燃料動力電池已進行12M電動大客車試運行，電池堆總功率50KW，電池能量1200KWh。

物理儲能技術中的抽水蓄能，擁有非常廣的應用。抽水儲能必須配備上、下游兩個水庫(上、下池)，低谷時抽水儲能，將下游水庫的水抽到上游水庫儲存:高峰時利用儲存在上游水庫中的水發電。截至2020年年底，我國抽水蓄能發電裝機容量3149萬千瓦，抽水蓄能發電量為335億千瓦時。我國抽水蓄能電站投產和在建容量均居世界第一。

物理儲能技術中的飛輪蓄能，在谷值負荷時，由電網提供電能帶動飛輪高速旋轉，以動能的形式儲存能量，電能轉換為機械能;出現峰值負荷時，高速旋轉的飛輪作為原動機拖動電機發電，機械能轉換為電能。飛輪儲能在浙江省配電網中首次示范應用是在2021年11月25日，坎德拉 (深圳)新能源科技有限公司飛輪儲能系統浙江湖州濱湖光儲充電站示范工程交付使用。

物理儲能技術中的壓縮空氣蓄能，在全世界均有應用和發展。壓縮空氣儲能電站是一種調峰用燃氣輪機發電廠，利用電網負荷低谷時的電力壓縮空氣，并將其儲藏在壓力7.5MPa的高壓密封設施內，在用電高峰釋放出來驅動燃氣輪機發電。以上是我國張家口百兆瓦壓縮空氣儲能國家示范項目，是國際上規模最大、效率最高的先進壓縮空氣儲能示范系統，可配合風電、光伏、區域電網等聯合運行。

鹽穴壓縮空氣蓄能是利用鹽穴資源，主要是鹽化工和井鹽企業在進行應用。在電網負荷低谷時將空氣壓縮并通入鹽六腔體儲存，電網負荷高峰時將高壓空氣釋放發電。該技術具有規模大、成本低、壽命長、環境友好等優點，是最具發展潛力的大規模儲能技術之一。

第五部分是總結。

儲能技術作為能源革命的關鍵支撐技術已經在眾多領域示范和商業化應用，儲能技術未來發展的前景極其廣闊。多種新型儲能技術均已進入產業化階段，很多新的儲能技術迭代發展。新型儲能技術可實現大規模電力儲能，新型儲能技術的發展對于我國未來能源戰略發展具有重大意義。

以上是中南大學唐有根教授《新型儲能技術的發展與應用》的精彩演講，感謝觀看。

充電頭網總結

由中南大學唐有根教授分享的新型儲能技術，是應對能源危機、環境污染的重要方法之一，可再生能源發電過程不連續不可控，需要大規模儲能系統來減少能源浪費和二氧化碳的排放。新型儲能技術的應用，可以使電網的功率更加平衡，有效提高系統容量系數，增加能量吞吐和轉移。目前，抽水蓄能規模最大，電化學儲能技術發展最快。

在電化學儲能技術方面，鈉離子電池、鋅基液流電池、固態電池等新興電化學儲能技術以越來越快的速度實現從基礎研究到工程應用的跨越。化學燃料儲能技術主要有氣體燃料儲能技術、液體燃料儲能技術、固體燃料儲能技術，其固體燃料儲能技術中的鋁空氣燃料電池，在安全性、性價比、技術應用與操作以及維護等性能上遠遠優于同類產品。儲能技術作為能源革命的關鍵支撐技術，在不斷更新迭代，已經實現在不同領域的應用，發展前景非常廣闊，能夠撬動中國百萬億級的市場，既是重大挑戰也是巨大機遇，同時也中國實現"雙碳"目標的重要一環。