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目前主流储能技术有两种，分别是以磷酸铁锂电池为代表的锂电储能和技术最成熟、使用规模最大、成本最低的抽水蓄能。钠离子电池、全钒液流电池、氢燃料储能等新型储能技术开始腾飞，并加速商业布局。本文将从电化学储能的定义、组成、类型等方面介绍电化学储能。

 

什么是电化学储能

电化学储能是指利用化学电池储存电能并在需要时释放电能的储能技术和措施。根据技术类型，储能可分为电化学储能、机械储能、电磁储能、化学储能、热能储能等。

其中，电化学储能具有能量密度高、技术成熟度高、使用寿命长、经济性长等优点，是最具潜力的储能技术。目前，电化学储能技术是关键的发展方向，而锂离子电池作为最好的可充电电池，是电化学储能科技发展的重点。电化学储能技术的大规模应用需要满足三个基本要求：

● 高安全性

● 高性价比

● 低污染

 

电化学储能系统的组成

电化学储能系统主要由电池组、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）和储能逆变器（PCS）组成。

 

 

电池

根据要求，储能电池的能量密度大于145Wh/kg，电池组的能量密度高于110Wh/kg。循环寿命大于5000次，容量保持率大于80%。当前的电化学储能技术，特别是锂电池储能技术已经进入了一个新的革命周期。

大电池、高压、水冷/液冷等新产品、新技术层出不穷。能量存储系统继续向大容量发展。同时，钠离子电池凭借其成本优势可能在未来占据一席之地。从成本来看，电池组成本占比最大，约占整个电化学储能系统的70%，其次是储能逆变器和电池管理系统，各占10%左右。

在功能上，电池组通常由多个并联的电池模块组成，每个电池模块由多个串联或并联的电芯组成，这是电化学储能系统的核心，主要负责储能系统中电能的存储和释放。

 

电池管理系统

它主要监测电池组充放电过程中的各种数据，如温度、电流、电压和充电状态（SOC），并在数据异常时发出报警信号，以确保储能系统的安全稳定运行。

 

能源管理系统

它主要由基本功能和应用功能组成。基本功能指计算机、操作系统、EMS支持系统等；应用功能包括数据采集、数据分析、网络监控和能源调度。

 

储能逆变器

储能逆变器由DC/AC双向转换器、控制单元等组成，可以控制电池的充放电，并负责交流和直流的转换。目前，电池储能系统主要采用集中式PCS，多个电池并联会造成电池组之间的不平衡。

时间长了，并联电池组中的一些电池的实际输出会不足，而另一部分则会超过使用率；串PCS可以实现集群级管理，提高系统寿命，并提高整个生命周期的放电能力。大规模应用的趋势已经得到了体现。

 

 

电化学储能技术有哪些类型

目前，锂离子电池和铅酸电池是最成熟的商业应用，而钠离子电池、锌离子电池、液流电池等新兴电化学储能技术仍处于发展初期。

 

锂离子电池

它由正极、负极、隔板、电解液和电池外壳组成。正极材料直接决定电池的容量，是最关键的材料。根据正极材料的不同，锂离子电池主要分为钴酸锂电池、锰酸锂电池，镍钴锰三元锂电池和磷酸铁锂电池。

 

钠离子电池

能量通过碱金属离子在正极和负极材料中的嵌入和脱嵌入来存储。钠离子的离子半径大于锂离子，相对原子质量更大，理论比容量更低。但其原材料资源丰富，成本仅为锂的1/70。

由于钠和铝金属在低电位下不会发生合金化反应，因此也可以使用廉价轻便的铝箔作为钠离子电池的负极集电体，从而进一步降低电池的材料成本，提高能量密度。

 

锌离子电池

以金属锌为负极的新型二次电池克服了传统有机锂电池和铅酸电池毒性大、易燃、循环寿命低、生产成本高等缺点。它可以继续提供具有高安全性的稳定电源。锌离子电池的能量密度为250Wh/kg，与锂离子电池相当。

 

 

液流电池

一种新型的大规模电化学储能技术，可以通过液体活性物质的可逆状态变化来储存和输出电能。液流电池有很多种，包括铬铁液流电池、锌溴液流电池和全钒液流电池，其中全钒液液流电池最为成熟。

 

金属空气电池

一种特殊的燃料电池，通过空气中金属和氧气之间的氧化和还原反应产生电能。金属空气电池主要有锂空气电池、铝空气电池、镁空气电池等，铝空气电池的电解液为水电解液，无爆炸危险，安全性能好。

电池放电过程中产生的铝离子与氢氧根离子结合形成沉淀，可以回收利用。当电池电量耗尽时，只需更换水电解液和金属铝块即可继续使用，省去了长期充电的麻烦。

 

铅碳电池

由传统铅酸电池改进而来的电容式铅酸电池具有超电容、高功率、长周期的优点，但通过在泡沫铅阳极中添加具有电容性能的活性炭，也保留了铅酸电池的高能量密度。

 

电化学储能产业链及主要企业

电化学储能产业链与其他产业一样，由上游、中游和下游组成。许多储能电池公司在这一领域做得很好。

 

上游

电化学储能产业链上游，主要是各种原材料供应商，包括阴极和阳极电极材料、电解质、电池隔膜、电子元件、特种辅助材料等。

据统计，电化学储能产业链上游公司主要包括：容百科技、天齐锂业、贝特瑞、杉杉、比亚迪、CATL等。

 

 

中游

电化学储能产业链的中游主要是储能系统集成和安装制造商，包括电池组、电池管理系统（BMS）、能源管理系统（PMS）、储能逆变器（PCS）、硬件系统、软件系统和其他电气设备。

据统计，处于电化学储能产业链中间的公司主要包括：CATL、比亚迪、科工电子、协能、阳光电源、南都电源、派能科技、EVE、中科海钠等。

 

下游

电化学储能产业链下游，主要覆盖发电侧、电网侧和用户侧等各种具体应用场景，如新能源电站、通信基站、数据中心、传统电站、电网公司、工商业储能、家用储能等。据统计，电化学储能产业链下游公司主要包括小米、CATL、比亚迪、国家电网、南方电网等。