2025 年儲能技術(shù)10大發(fā)展趨勢

　　隨著“雙碳”目標(biāo)深入推進，我國新能源發(fā)電裝機保持較快增速，電力系統(tǒng)對新型儲能等調(diào)節(jié)資源需求快速增加。國網(wǎng)能源研究院新能源研究所日前發(fā)布的《新型儲能發(fā)展分析報告2024》顯示，我國新型儲能規(guī)模持續(xù)穩(wěn)步增長，新型儲能電站利用水平逐步提升，有效支撐新能源消納和電力保供。

　　數(shù)據(jù)顯示，截至2024年9月底，全國已建成投運新型儲能5852萬千瓦/1.28億千瓦時，較2023年底增長約86%。2024年1月至8月，全國新型儲能累計充放電量約260億千瓦時，等效利用小時數(shù)約620小時。2024年6至8月迎峰度夏期間，全國新型儲能累計充放電量118億千瓦時，約占1至8月充放電量的45%，有效支撐電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行和可靠供應(yīng)。7月，國家電網(wǎng)經(jīng)營區(qū)新型儲能實際可調(diào)最大電力3015萬千瓦，占當(dāng)時并網(wǎng)新型儲能規(guī)模的92%。

　　針對如何促進新型儲能參與電力保供，報告認(rèn)為，新型儲能在電力頂峰、安全支撐、備用保障等方面可發(fā)揮作用。建議統(tǒng)籌各類調(diào)節(jié)資源，優(yōu)化調(diào)度運行機制和市場機制，強化并網(wǎng)運行管理，促進新型儲能參與電力保供。

　　技術(shù)創(chuàng)新推動新型儲能呈現(xiàn)多元化發(fā)展趨勢。報告認(rèn)為，鋰離子電池儲能電芯以280Ah為主流，并向更大容量跨越、更長壽命、更高安全邁進，系統(tǒng)集成規(guī)模突破了吉瓦時級;全釩液流電池儲能處于百兆瓦級試點示范階段，電堆及核心關(guān)鍵原料等自主可控;壓縮空氣儲能處于示范建設(shè)向市場化過渡階段，推出首個300兆瓦級先進壓縮空氣儲能膨脹機，系統(tǒng)成本降低20%至30%，效率提高3%至5%;飛輪儲能在陣列式集成設(shè)計上取得進展，面向電網(wǎng)側(cè)調(diào)頻應(yīng)用的單站30兆瓦級示范項目正式投運;鈉離子電池儲能處于試驗試點階段，已通過自主創(chuàng)新首次將鈉離子電池技術(shù)應(yīng)用于百兆瓦級大容量儲能電站。

　　從全球來看，2025年儲能技術(shù)呈現(xiàn)十大發(fā)展趨勢：

　　先進鋰離子電池

　　鋰電池替代方案

　　短期響應(yīng)儲能裝置

　　電池儲能系統(tǒng) (BESS)

　　先進熱能存儲 (TES)

　　增強型氧化還原液流電池 (RFB)

　　分布式存儲系統(tǒng)

　　固態(tài)電池

　　儲氫

　　儲能即服務(wù)

　　一、先進鋰離子電池

　　鋰離子電池具有便攜性、充電速度快、維護成本低和用途廣泛等優(yōu)點。然而，它們極易燃燒，對高溫敏感，需要過充或完全放電保護，并且會隨時間老化。此外，電池制造所需組件的開采對環(huán)境影響巨大。

　　因此，初創(chuàng)公司正在對鋰離子電池進行改進，以提高其性能和壽命。為實現(xiàn)這一目標(biāo)，更輕、能量密度更高的材料(如鋰聚合物、鋰空氣、鋰鈦酸鹽和鋰硫)正在取代傳統(tǒng)的鋰鈷電極。此外，一些初創(chuàng)公司正在回收廢舊電池，推動循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。

　　Green Li-ion推動鋰離子電池回收

　　回收過程

　　Green Li-ion是一家新加坡初創(chuàng)公司，致力于回收鋰離子電池以生產(chǎn)電池正極材料。該公司采用模塊化處理廠，使用共沉淀濕法冶金技術(shù)，而非傳統(tǒng)工藝中的浸出試劑。這提高了正極材料的純度，同時縮短了生產(chǎn)時間。電池制造商可以利用這一解決方案來回收電池，而無需進行分類。

　　Echion Technologies生產(chǎn)鋰離子電池負(fù)極材料

　　不同電池性能對比

　　總部位于英國的初創(chuàng)公司Echion Technologies生產(chǎn)用于超快速充電的鋰離子電池負(fù)極材料。該公司的負(fù)極材料采用專有的混合鈮氧化物(XNO)技術(shù)，包括設(shè)計含有分散鋰離子的微晶。這使得快速充電無需使用納米級粉末。由于其高能量密度，這些負(fù)極材料的應(yīng)用范圍從消費電子到電動汽車行業(yè)。

　　二、鋰電池替代方案

　　鋰離子電池不夠環(huán)保，且難以滿足日益增長的鋰需求。這些局限性促使企業(yè)尋找替代電池材料，為下一代儲能技術(shù)提供動力。例如，鋅空氣電池是一種可行的替代方案，因為鋅供應(yīng)豐富、性質(zhì)穩(wěn)定且毒性較低。

　　另一種高效的替代方案是鈉硫電池。這些電池使用壽命更長，充放電循環(huán)次數(shù)更多，能量密度高，且由相對廉價的材料制成。其他一些有前景的電池化學(xué)體系包括鋁離子電池、鎂離子電池、鎳鋅電池和硅基電池。

　　Offgrid Energy Labs開發(fā)鋅基電池技術(shù)

　　印度初創(chuàng)公司Offgrid Energy Labs開發(fā)了ZincGel，這是一種專有電池技術(shù)。它使用高導(dǎo)電性鋅電解質(zhì)和碳基正極。鋅電解質(zhì)具有自修復(fù)、溫度穩(wěn)定和不易蒸發(fā)的特性，從而保證了更長的使用壽命。此外，由于缺乏副反應(yīng)和氣體析出，確保了高庫侖效率和往返效率。兩輪電動車制造商利用這項技術(shù)作為鋰離子電池的安全、環(huán)保、不可燃和可持續(xù)替代品。

　　Altris生產(chǎn)鈉電池正極材料

　　Altris是一家瑞典初創(chuàng)公司，生產(chǎn)Fennac，一種用于鈉離子電池的正極材料。該公司使用專利的低溫低壓合成技術(shù)生產(chǎn)它。它提供了一種低成本、可持續(xù)的替代方案，以替代其他電極材料(如合金和硬碳)，同時不犧牲性能。電池生產(chǎn)公司使用這一解決方案將其應(yīng)用于現(xiàn)有生產(chǎn)線，并發(fā)現(xiàn)其在光致變色窗戶等應(yīng)用中也有用途。

　　三、短期響應(yīng)儲能設(shè)備

　　超級電容器、飛輪和超導(dǎo)磁儲能等設(shè)備已經(jīng)存在很長時間了。當(dāng)前的電池技術(shù)利用其潛力，在較短的時間內(nèi)提供高功率密度。盡管它們放電迅速，但在系統(tǒng)擾動、負(fù)載變化和線路切換等瞬態(tài)期間，它們能提高電網(wǎng)的質(zhì)量和可靠性。

　　它們還能防止因電壓不穩(wěn)定而導(dǎo)致的電網(wǎng)崩潰。此外，幾家初創(chuàng)公司將短期響應(yīng)儲能設(shè)備(SDES)集成到燃料電池應(yīng)用中，以改善電動汽車的充放電循環(huán)。許多城市還將其儲能系統(tǒng)與短期響應(yīng)儲能設(shè)備相結(jié)合，并注意到整體儲能和充電循環(huán)有所改善。

　　EEXION生產(chǎn)超級電容器

　　以色列初創(chuàng)公司EEXION利用超級電容器進行儲能。該公司的專有產(chǎn)品Energize-N’-Go是一種經(jīng)過化學(xué)處理的電池，使用純碳材料實現(xiàn)比可充電電池更快的充電速度。其可回收性和近乎無限的充放電循環(huán)次數(shù)使其非常適合電動出行應(yīng)用。

　　GODI生產(chǎn)混合電容器

　　GODI是一家印度初創(chuàng)公司，生產(chǎn)生物廢料衍生的混合電容器材料。該公司的電容器結(jié)合了活性炭和石墨烯，可提供快速充電所需的短期峰值功率。該解決方案從電池擴展到模塊級別，在汽車、可再生能源和再生制動等領(lǐng)域有應(yīng)用。

　　四、電池儲能系統(tǒng)

　　盡管可再生能源技術(shù)比以往任何時候都更高效、更經(jīng)濟，但其本質(zhì)上具有高度間歇性。因此，它們需要互補解決方案來填補供應(yīng)缺口。長期儲能解決方案確保可再生能源在發(fā)電廠擴建中占主導(dǎo)地位，同時超越傳統(tǒng)能源來源。

　　隨著越來越多的清潔能源接入電網(wǎng)，電力基礎(chǔ)設(shè)施更好地適應(yīng)需求變化。中斷風(fēng)險也顯著降低。此外，大規(guī)模可再生能源儲能提高了能源系統(tǒng)的整體韌性，并加速了向清潔能源的轉(zhuǎn)型。

　　Albion Technologies智能電池儲能系統(tǒng)

　　總部位于英國的初創(chuàng)公司Albion Technologies為可再生能源提供商、開發(fā)商和電網(wǎng)運營商提供電池儲能系統(tǒng)(BESS)。該公司的產(chǎn)品Smart BESS是一個集裝箱式系統(tǒng)，可延長電池壽命，并提供超過90%的可用能量。該解決方案靈活且?guī)缀蹩梢栽谌魏蔚胤讲渴穑⒖膳c其他單元集成，以滿足不同的電力和能源需求。

　　Smart BESS配備了所有必要組件，如電池、逆變器、暖通空調(diào)、防火保護和輔助系統(tǒng)。它符合英國國家電網(wǎng)G99標(biāo)準(zhǔn)，能夠儲存來自可再生能源的清潔能源，從而減少二氧化碳排放和石油消耗。

　　Genista Energy磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)

　　Genista Energy是一家總部位于英國的初創(chuàng)公司，設(shè)計基于磷酸鐵鋰的電池儲能系統(tǒng)。它由一個裝有多個電池組的大型集裝箱組成。該公司將多個此類集裝箱互連，以獲得一個可擴展的系統(tǒng)，為偏遠地區(qū)提供電力。Genista Energy為工業(yè)和商業(yè)建筑提供電力，同時提供可再生能源管理和柴油發(fā)電機的替代品。

　　五、先進熱能存儲

　　無論是季節(jié)性還是短期，熱能存儲都是平衡高比例可變可再生能源電力生產(chǎn)的一種重要且經(jīng)濟的方式。熱能存儲的過程包括向儲能系統(tǒng)提供熱量，以便在稍后時間移除和使用。傳統(tǒng)上，供暖公司會在隔熱罐中儲存熱水或冷水，以在需求增加時使用，從而管理區(qū)域供暖和區(qū)域制冷的峰值。

　　然而，近幾年的發(fā)展展示了使用新介質(zhì)(如熔鹽、共晶材料和相變材料)來儲存熱能。熱能存儲最常見的應(yīng)用是在太陽能熱系統(tǒng)中。這克服了間歇性可再生能源的挑戰(zhàn)，使夜間也能使用儲存的太陽能。

　　HeatVentors提供基于相變材料(PCM)的熱能存儲

　　匈牙利初創(chuàng)公司HeatVentors生產(chǎn)基于相變材料的熱能存儲系統(tǒng)。該公司的產(chǎn)品HeatTank利用相變材料的熔化和凝固來儲存熱能。使用這些相變材料還可以通過平衡冷卻和加熱系統(tǒng)的效率來節(jié)省空間、能源和成本。提供供暖、通風(fēng)和空調(diào)(HVAC)系統(tǒng)的公司能夠利用這一解決方案來提高穩(wěn)定性和峰值性能管理。

　　Cowa Thermal Solutions生產(chǎn)膠囊式熱能儲存罐

　　Cowa Thermal Solutions是一家瑞士初創(chuàng)公司，生產(chǎn)用于熱能儲存的膠囊式熱能儲存罐。該公司的解決方案BOOSTER CAPSULES使用天然鹽作為原材料。與普通水儲存罐相比，膠囊式儲存罐的儲存容量是其三倍，且不會損失容量或穩(wěn)定性。因此，加熱罐變得能量密集，對主電源的依賴性降低。分布式能源行業(yè)結(jié)合光伏(PV)系統(tǒng)可以利用這一解決方案提供連續(xù)供暖。

　　六、增強型氧化還原液流電池

　　氧化還原液流電池可用作燃料電池或可充電電池。它們由兩個相互連接的儲罐組成，每個儲罐都包含電解質(zhì)液體和帶相反電荷的電極，離子通過一個膜從一個儲罐傳遞到另一個儲罐。氧化還原液流電池的使用壽命比鋰電池更長，因為電流從一個儲罐流到另一個儲罐不會使膜降解。

　　此外，由于其靈活的系統(tǒng)設(shè)計和易于擴展性，它們在可再生能源的大規(guī)模集成方面具有巨大潛力。該領(lǐng)域的發(fā)展重點集中在開發(fā)具有成本效益且能量密度更高的新型氧化還原化學(xué)體系。

　　XL Batteries提供基于鹽水的液流電池

　　美國初創(chuàng)公司XL Batteries提供基于鹽水的非腐蝕性液流電池。該公司使用來自廉價工業(yè)原料的有機分子來儲存電池中的電荷。由于充電和放電過程中，溶解的電荷儲存分子在單獨的堆疊中流過電極，因此可以實現(xiàn)獨立調(diào)整大小。與釩液流電池相比，這種基于溫和鹽水的化學(xué)體系也使電池更便宜。公用事業(yè)行業(yè)利用這項技術(shù)作為昂貴鋰離子電池的替代品。

　　StorEn Technologies開發(fā)釩液流電池

　　StorEn Technologies是一家美國初創(chuàng)公司，致力于開發(fā)釩液流電池技術(shù)。釩的特性允許生產(chǎn)僅包含一種電活性元素的電池，而不是兩種，從而消除了金屬交叉污染的問題。它們克服了鋰電池衰減和容量損失的問題。StorEn Technologies的電池非常適合從電網(wǎng)和偏遠地區(qū)的可再生能源中獲取電力的電信塔電池。

　　七、分布式儲能系統(tǒng)

　　能源生產(chǎn)和儲能系統(tǒng)傳統(tǒng)上遵循集中化架構(gòu)。這增加了在高能源需求期間電網(wǎng)故障的風(fēng)險，可能會破壞能源供應(yīng)鏈。而分布式儲能系統(tǒng)則通過允許單個設(shè)施在現(xiàn)場生產(chǎn)能源并保留以滿足自身需求來解決這一挑戰(zhàn)。

　　能源生產(chǎn)商還能夠?qū)⒍嘤嗟哪茉闯鍪劢o電網(wǎng)。分布式儲能解決方案(如電動汽車、微電網(wǎng)和虛擬電廠(VPPs))避免了煤炭、石油和天然氣能源生產(chǎn)的擴張。此外，它們通過整合本地儲能解決方案(如屋頂太陽能電池板和小型風(fēng)力渦輪機)來實現(xiàn)對可再生能源的更大依賴。

　　MET3R推進車輛到電網(wǎng)(V2G)管理

　　比利時初創(chuàng)公司MET3R助力車輛到電網(wǎng)(V2G)管理。該公司的平臺ZenCharge、ZenSite和ZenGrid利用人工智能(AI)優(yōu)化車隊充電并減少充電站點對電網(wǎng)的影響。此外，它們還提供有關(guān)電動汽車充電相關(guān)負(fù)載管理的信息。能源配電公司利用該公司的平臺來監(jiān)控低壓網(wǎng)絡(luò)上分布式能源資產(chǎn)(DERs)的狀態(tài)。

　　Karit提供虛擬電廠

　　澳大利亞初創(chuàng)公司Karit提供虛擬電廠。該公司將多個分布式能源資產(chǎn)(如發(fā)電和儲能系統(tǒng))整合成一個虛擬電廠。通過整合分布式能源資產(chǎn)，能源零售商確保向客戶高效供電，同時將多余能源投入市場。能源零售商和多站點組織使用虛擬電廠來實現(xiàn)預(yù)測性儲能和管理。

　　八、固態(tài)電池

　　傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)極易燃燒，且在極端溫度下電荷保持率低，運行效率低下。為解決這些挑戰(zhàn)，固態(tài)電池用可促進離子遷移的固體化合物取代了易燃的液態(tài)電解質(zhì)。目前，初創(chuàng)企業(yè)使用聚合物和有機化合物等高離子電導(dǎo)率的電解質(zhì)。此外，固體電解質(zhì)支持在電池制造中使用高電壓、高容量的材料。這實現(xiàn)了更高的能量密度、便攜性和保質(zhì)期。由于固態(tài)電池具有更高的功率重量比，因此也是電動汽車的理想選擇。

　　Solid State Battery (SSB) Incorporated聚合物基固態(tài)電解質(zhì)

　　SSB Incorporated是一家美國初創(chuàng)企業(yè)，生產(chǎn)聚合物基固態(tài)電解質(zhì)材料。該公司的固態(tài)電解質(zhì)結(jié)合了聚合物和離子材料，以提高離子遷移率。與傳統(tǒng)液態(tài)電解質(zhì)相比，該材料具有更高的能量密度，同時提高了電化學(xué)和熱穩(wěn)定性。這種固態(tài)隔板使得這些電解質(zhì)可以被封裝進鋰電池中，并應(yīng)用于汽車或飛機等大型設(shè)備。

　　Theion固態(tài)晶體硫電池

　　Theion是一家德國初創(chuàng)企業(yè)，開發(fā)固態(tài)晶體硫電池。該公司使用直接晶體印花(DCi)技術(shù)從熔融硫中開發(fā)出晶片。其專有的固態(tài)聚合物電解質(zhì)在這些晶片的空隙中運作，其中鋰金屬箔作為陽極。

　　與傳統(tǒng)電池相比，該解決方案的優(yōu)勢包括長循環(huán)壽命、快速充電、低電池成本和安全性。Theion的技術(shù)可用于智能手機和計算機電池，也可用于汽車和飛機的儲能系統(tǒng)。

　　九、儲氫

　　氫是所有化學(xué)燃料中單位質(zhì)量熱值最高的，同時也是可再生和環(huán)保的。它可以以氣體或液體的形式物理儲存。作為氣體儲存通常需要高壓罐，而作為液體儲存則需要超低溫環(huán)境。為了經(jīng)濟地儲存氫，初創(chuàng)企業(yè)正在設(shè)計創(chuàng)新的工藝和儲罐。在儲存類型方面，最近的趨勢表明正在向氫在固體表面的吸附和通過化學(xué)反應(yīng)儲存轉(zhuǎn)變。氫儲存的應(yīng)用范圍廣泛，從作為汽車的清潔燃料到為建筑提供便攜式電力供應(yīng)。

　　GRZ Technologies固態(tài)氫電池

　　瑞士初創(chuàng)企業(yè)GRZ Technologies生產(chǎn)固態(tài)氫儲存系統(tǒng)。該公司將氫以原子形式儲存在金屬結(jié)構(gòu)中。這確保了更高的安全性，同時提供了高體積密度和更長的使用壽命。標(biāo)準(zhǔn)化的堆疊為交通運輸行業(yè)提供了理想的儲存容量，以獲得固定和便攜式電力。

　　Hydrogen First復(fù)合氫壓力容器

　　Hydrogen First是一家波蘭初創(chuàng)企業(yè)，設(shè)計復(fù)合纏繞式氫壓力容器。這種扁平容器具有等張形形狀，其厚度上設(shè)有加固筋以儲存壓縮氫。其設(shè)計有助于減少碳纖維的使用，從而降低氫儲存的重量和成本。這些扁平復(fù)合容器在航空航天和汽車行業(yè)中有應(yīng)用，用于以氣態(tài)、液態(tài)、超臨界或超低溫形式儲存氫。

　　十、儲能即服務(wù)

　　安裝儲能基礎(chǔ)設(shè)施涉及多項設(shè)置成本，而長期擁有則會導(dǎo)致資本鎖定和資產(chǎn)閑置。儲能即服務(wù)使企業(yè)能夠在零資產(chǎn)投資和低實施成本的情況下獲得可靠的電力供應(yīng)。它使設(shè)施能夠評估儲能解決方案的價值。

　　這種方法還在市場條件變化時提供了最大的靈活性。此外，儲能即服務(wù)有助于公用事業(yè)公司進行擁塞管理、季節(jié)性高峰需求管理和應(yīng)對電網(wǎng)基礎(chǔ)設(shè)施故障。而且，電網(wǎng)連接薄弱或沒有電網(wǎng)連接的偏遠地區(qū)消費者將從電網(wǎng)靈活性和效率的提高中受益。

　　Hybrid Greentech簡化儲能管理

　　丹麥初創(chuàng)企業(yè)Hybrid Greentech提供基于人工智能的儲能管理平臺HERA。它結(jié)合長期優(yōu)化模型和短期機器學(xué)習(xí)模型來決定儲能資產(chǎn)的最佳運行方式。

　　這能夠在早期概念開發(fā)階段進行詳細(xì)的運營成本(OPEX)建模，以確保做出最佳投資決策。混合發(fā)電廠、微電網(wǎng)和電動出行公司等多種行業(yè)都利用這項技術(shù)進行先進的儲能分析。

　　Renon India生產(chǎn)智能電池管理系統(tǒng)(BMS)

　　Renon India是一家印度初創(chuàng)企業(yè)，開發(fā)智能電池管理系統(tǒng)ARK。它通過電壓測量和溫度感應(yīng)對電池進行被動均衡。這確保了電池組的功能安全性、效率和性能。這些ARK系統(tǒng)適用于在商業(yè)和工業(yè)應(yīng)用中儲存太陽能的電池。

作者：