储能行业分析报告2012

储能行业分析报告战略发展部2012.05目录1．储能技术发展概况 (3)1.1储能技术简介 (3)1.2国外储能产业发展情况 (5)1.2.1美国 (5)1.2.2日本 (8)1.2.3其他国家 (8)1.3中国储能产业发展情况 (9)2、储能技术分类 (10)2.1机械储能 (11)2.1.1抽水储能 (11)2.1.2.压缩空气储能 (15)2.1.3飞轮储能 (19)2.2电磁储能 (21)2.2.1超导储能 (22)2.2.2超级电容器储能 (23)2.3电化学储能 (24)2.3.1钠硫电池 (24)2.3.2锌溴液流电池 (25)2.3.3锂离子电池 (27)2.3.4铅酸电池 (28)2.3.5钒电池 (30)3储能技术比较 (36)3.1储能技术的基本特性简介 (36)3.2储能技术主要特性比较 (37)3.2.1存储容量与放电时间 (38)3.2.2能量转换效率与循环寿命 (39)3.2.3体积比能量与质量比能量 (40)3.2.4成本及经济性比较 (40)3.2.5比较小结 (41)4储能技术的市场需求分析 (43)1．储能技术发展概况1.1储能技术简介储能对于实现电网运营的安全可靠、经济高效是不可或缺的。

储能技术尤其大规模储能技术可以有效实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，不仅可以提高电力设备运行效率，降低供电成本，还能促进可再生能源的应用，提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动等。

目前，各种储能技术在技术成熟度、功率能量密度、产业化进程、应用领域等方面都存在差异。

可适用于风电的蓄能方式主要有以下三类：机械储能（如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等），电化学储能（如铅酸电池、钠硫电池、锂离子电池、液流电池、镍氢电池、超级电容器等），电磁储能（如超导电磁储能等）。

迄今为止，没有一种大规模储能技术堪称完美，各自都有自优点和难题。

在未来储能产业市场需求竞争中，多种储能技术都在大力发展，以期望在大规模风电储能应用中发挥作用。

目前我国已经商业化发展的大规模储能技术只有抽水蓄能技术。

抽水蓄能和压缩空气蓄能，容量可达上万兆瓦时，这两种技术都对自然环境要求很高，建设局限性大，且前期建设投资相当巨大，并且动态调节响应速度慢。

飞轮储能循环使用寿命长达20年，工作温区为－40～50℃，无噪声，无污染，维护简单，可连续工作，具有良好的发展前景，但是目前存在技术难点主要集中在转子强度设计、低功耗磁轴承、安全防护等方面，急需突破。

超导储能技术在20世纪90年代术已被应用于风力发电系统，本身具有一系列优点，但是价格比较昂贵，目前还没有进行商业化；超级电容器储能历经数10年的发展，已形成电容量0.5～1000F、工作电压12～400V、最大放电电流400～2000A的系列产品。

2005年，美国加利福尼亚州建造了1台450kW的超级电容器储能装臵，用以平滑950kW 风电机组输出功率。

其技术难点在于耐压能力仍然不够高，目前即使是陶瓷超级电容器的耐压水平最高也只能承受1kV左右，而且成本高。

近些年来，技术进步最快的还是电化学储能，铅酸电池是目前相比较而言最成熟的储电技术，具有价格低廉、安全性相对可靠的优点。

目前独立发电不并网的光伏电站和小型风电场用的主要使用的就是铅酸电池。

但它的循环寿命最短，约为500～l000次，不可深度放电，运行和维护费用高。

钠硫、液流及锂离子电池技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面取得重大突破，产业化应用的条件日趋成熟，而且也最适合我国大规模风电储能。

据了解，目前大容量储能电池一般通过两条技术路线实现，一种是通过单体电池串并联做成较大容量的电池储能产品，以大力发展的锂离子电池技术为主；另一种是专门开发大容量电池，国际上主流的技术是钠硫电池和液流电池。

钠硫电池能量密度高，循环寿命长，国际上电化学储能的成功案例都是使用这项技术。

基本由日本NGK公司对该项技术垄断，已经进入商业化运行，2009年的订单达到600MW，产品供不应求。

而我国钠硫电池技术还十分不成熟，上海硅酸盐研究所的钠硫电池也还在实验室阶段，而且工作时要保证300℃以上的工作温度，以及钠、硫两种元素大量聚集，可能会造成危险，所以没有特别成熟的技术，一般不会尝试使用。

液流电池具有功率容量相互独立、安全可靠性高、电解液可以循环使用、理论寿命很长等优点，但是其也具有能量密度低，体积大，占地面积巨大，对环境温度要求太高，价格贵，系统比较复杂等缺点。

目前应用最广、最成熟的液流电池是钒流电池，钒电池如果能成熟发展，将会很适合我国大规模风电储能，具有广阔的市场前景，但是目前兆瓦级的钒电池等液流电池还只是在试验室阶段，还没有进行商业化。

从世界储能技术横向比较，日本在钠硫电池、液流电池和改性铅酸电池储能技术方面处于国际领先水平，美国在锂离子电池制造及系统集成方面领先，并在电池寿命、性能、原材料以及理论研究等方面方案优于我国，但我国通过风光储输示范工程建设和运行，在储能集成控制技术应用上已经达到国际领先水平，同时将储能与风和光一起组合并进行商业运用，我国也是首开先河，前景广阔。

1.2国外储能产业发展情况目前，在全球储能市场中，抽水蓄能技术应用规模排名第一，其次是压缩空气储能。

抽水蓄能方面，美国、日本、西欧都有较大规模的工程应用，至2010年底，我国抽水蓄能装机容量已达16345MW，跃居世界第三。

压缩空气储能方面，自1978年首台商业运行的压缩空气储能机组出现至今，已有30余年的商业化运营经验，全球装机容量已达3GW，美国、日本、瑞士技术领先。

飞轮储能已在调频电站、高温超导磁悬浮中得以应用，技术上美国、日本领先。

1.2.1美国美国在金融危机之后，已将大规模储能技术定位为振兴经济、实现能源新政的重要支撑性技术。

根据美国复苏与再投资法案，美国政府在2009年上半年已拨款美元用于支持包括大规模储能在内的电池技术研发。

在美国能源部制定的关于智能电网资助计划中，安排的储能技术项目就达到了19个。

伴随新能源产业的快速发展，绿色电力对传统电网造成愈加严重的冲击。

电网规模的储能技术应用作为最优化解决方案逐渐受到各个大力发展新能源的国家的重视。

目前，杜克能源正在安装世界上最大的36MW风电储能系统，以配备其153MW装机容量的Notrees风电项目，从而实现平滑电力输出、谷电峰用的效果。

在美国德克萨斯州，有将近11000MW的发电量来自于风电。

由于储能技术还不足以普遍应用，当地电网运营商不得不依赖燃气发电厂进行调频。

由于储能技术还不够经济，杜克能源Notrees风电项目所安装的储能电池系统得到了美国能源部提供的2200万美元资金支持。

以保障该项目的顺利实施。

该储能电池系统采用了Xtreme的高级电池技术。

美国能源部为促进储能技术研发而设立1.58亿美元的专项激励基金的这一行动产生了连锁效应，引发了产业界对电池、压缩空气储能、飞轮储能等其他储能技术高达7.8亿美元的投资。

2010年9月29日，加州州长施瓦辛格签署众议院法案（AB）2514号，得益于2514号法案的效果，加州已经开始着手进行储能标准组合的研究。

根据安永会计事务所的报告，美国，储能技术在今年第二季度共吸引投资总额1.503亿美元。

与去年同期相比增加4%，其中最大的一笔投资是通用压缩储能公司（GeneralCompressionInc）获得的5450万美元的投资。

这家开发创新型的大规模压缩空气储能系统的公司（GeneralCompressionInc）位于马萨诸塞州，成立于2006年。

在2011年6月7日获得融资总额达5450万美元。

该公司的第一个项目目前正在德克萨斯州建设，合作方为康菲石油公司。

虽然在过去的几年内，储能技术成本已经得到了显著下降，但总体看来，当前的储能技术离可再生能源接入的要求依然有很长的距离。

举个例子来看，在总投资4360万美元的杜克能源Notrees风电储能项目中，每千瓦的储能成本依然高达1211美元($43.6million/36,000kilowatts=$1,200)，但我们可接受的目标是400美元。

美国麻省理工学院化学材料系教授DonaldR.Sadoway曾经对此表示：在这一新兴市场领域，储能技术的价格成本很高。

一个MW级的储能系统的总体成本显然比单体电池的成本高出很多，这涉及到多方面的技术因素。

抽水蓄能无疑是最为经济的储能方式，压缩空气储能的经济性也被看好。

但两者均受制于地理环境而无法得到全方位的应用。

而较为传统的锂电池在大规模电网储能领域的应用一直备受争议。

但锂电鼻祖A123似乎对其产品在电网储能领域的应用十分自信。

和A123有良好合作关系的AES储能公司副总裁JohnZahuranci对中国储能网海外特约记者表示：当我们按比例放大单个项目时，我们发现其储能成本明显下降。

AES储能公司正在安装一个32MW的锂电储能系统，以配套其100MW的LaurelMountain风电场（AES西佛吉尼亚州32MW风电储能项目开建）。

该锂电储能系统应用的就是A123的储能系统，A123宣称其大规模储能系统的锂电池组一致性问题得到了很好的解决，当前全球有多个项目使用了A123的大规模锂电储能系统。

美国在锂离子电池、液流(锌溴电池)、改进铅酸电池、超级电容器储能、飞轮储能等储能技术上优势明显。

Altairnano公司和A123公司已具备开发兆瓦级锂离子电池储能机组的能力，后者已投资建设了目前世界上运行的最大锂离子储能系统，装机容量达2MW。

ActivePower和BeaconPower是全球为数不多的能提供飞轮储能商用产品的公司，后者建设的20MW调频电站已运行多年，波音公司已将飞轮储能技术应用到高温超导磁悬浮中。

液流电池(锌溴电池)领域有ZBB、PremiumPower等全球知名企业；Axion公司在铅酸一超级电容复合电池技术开发与产品研发方面优势显著；超级电容器方面有Maxwell公司；美国超导公司则是目前全球唯一一家可提供超导储能产品的企业。

此外，美国建有世界上最大的压缩空气储能电站，装机容量290MW，目前GE公司正在开发容量为829Mw的更为先进的压缩空气储能电站。

1.2.2日本日本经济产业省(METI)主管新能源利用与储能领域，对新能源和储能领域影响力最大的组织为新能源产业技术综合开发机构(NED0o日本一直重视发展储能技术及储能在可再生能源领域的应用，重点支持过的电池技术包括铅酸电池、液流电池、钠硫电池、锂离子电池等，目前在钠硫电池、液流电池等多个电池技术领域都处于世界领先的地位。

东京电力公司在钠硫电池系统开发方面国际领先，2004年在日立自动化系统工厂安装了当时世界上最大的钠硫电池系统；日本住友电工、Meidensh具备提供工业化钒电池产品的实力，并建设了一些示范性项目；由NEDO资助的铅酸电池与光伏发电配合使用示范项目中，铅酸电池储能系统总储能容量达到4．95MW；索尼、三洋、AESC公司等都在大力发展锂离子电池技术。