從廣義上講，儲能即能量存儲，是指通過一種介質(zhì)或者設(shè)備，把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲起來，基于未來應(yīng)用需要以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程。從狹義上講，針對電能的存儲，儲能是指利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲起來并在需要時(shí)釋放的一系列技術(shù)和措施。
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那么，儲能目前在哪些領(lǐng)域應(yīng)用較多？有多少種儲能方式？儲能概念上市公司有哪些？今天，國際能源網(wǎng)小編隊(duì)儲能進(jìn)行了詳細(xì)梳理，以饗讀者。
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三大儲能領(lǐng)域——電力系統(tǒng)、汽車與家用
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在電力系統(tǒng)能源管理領(lǐng)域，儲能首選技術(shù)為抽水蓄能，化學(xué)電池中液流可能最先具有商業(yè)化條件，其次是鋰離子電池，鉛酸電池還需在技術(shù)上進(jìn)一步提高性能，而鈉硫電池長期被日本壟斷，在我國的商業(yè)化應(yīng)用前景存在較大不確定性。從國外示范研究來看，為穩(wěn)定電力供給提供均勻的功率輸出，需要配套大約新能源發(fā)電容量的20%，并有6-8小時(shí)存儲時(shí)間的電池儲能系統(tǒng)。預(yù)計(jì)到2020年，發(fā)電側(cè)和用電側(cè)合計(jì)需要7.58億千瓦的儲能設(shè)備。
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據(jù)預(yù)測，到2024年，全球儲能系統(tǒng)的安裝容量大約將達(dá)到45 GW/81GWh。雖然與全球發(fā)電總裝機(jī)容量相比，這部分儲能容量的規(guī)模顯得十分微不足道，但電力系統(tǒng)已經(jīng)因?yàn)閮δ芟到y(tǒng)的出現(xiàn)而發(fā)生了質(zhì)的變化。目前來看，電廠級儲能容量主要用于置換效率較低的發(fā)電容量。與此同時(shí)，快速增長的離網(wǎng)型儲能容量，也勢必將改變消費(fèi)者與電廠之間的關(guān)系。
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在電動車領(lǐng)域，具有應(yīng)用前景的儲能技術(shù)，以鋰離子電池為主，鉛酸電池也有一定市場。電動車領(lǐng)域需要4.53億千瓦的儲能設(shè)備。全球電動汽車市場規(guī)模呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的態(tài)勢，從 2011 年僅 6.80 萬輛，增長至 2015 年的 64.30 萬輛，年均復(fù)合增長率為 75.36%。根據(jù)真鋰研究的預(yù)測，未來隨著新能源汽車?yán)m(xù)航技術(shù)的不斷突破以及核心部件成本的逐步降低， 新能源汽車在全球乘用車市場于 2017年前后將有望實(shí)現(xiàn)規(guī)?；?，屆時(shí)，全球電動汽車市場規(guī)模也將迎來新一輪的爆發(fā)式增長。
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家庭儲能領(lǐng)域，也可以理解為一組為家庭儲存電能的大電池。對于絕大多數(shù)中國家庭來說，這還是一個(gè)比較陌生的家電產(chǎn)品。目前，全球主要的家庭儲能系統(tǒng)市場在美國和日本。美國人居所的面積通常比較大，家庭用電較多，擁有風(fēng)、光等新能源發(fā)電系統(tǒng)的家庭數(shù)量也多。由于用電量比較大，且峰谷電費(fèi)存在比較大價(jià)格差異，儲能系統(tǒng)通常被美國家庭用來在電價(jià)低的時(shí)段儲存電能并在高電價(jià)的時(shí)段使用，以達(dá)到節(jié)省電費(fèi)的目的。另外，在邊遠(yuǎn)地區(qū)，以及地震、颶風(fēng)等自然災(zāi)害高發(fā)的地區(qū)，家庭儲能系統(tǒng)被當(dāng)作應(yīng)急電源使用，免除由于災(zāi)害或其他原因?qū)е碌念l繁斷電帶來的不便。
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5大類、11種儲能技術(shù)
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一 、機(jī)械類儲能
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? ? 機(jī)械類儲能的應(yīng)用形式只要有抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。
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1、抽水蓄能
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電網(wǎng)低谷時(shí)利用過剩電力將作為液態(tài)能量媒體的水從低標(biāo)高的水庫抽到高標(biāo)高的水庫，電網(wǎng)峰荷時(shí)高標(biāo)高水庫中的水回流到下水庫推動水輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電。
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目前，抽水蓄能機(jī)組在一個(gè)國家總裝機(jī)容量中所占比重的世界平均水平為3%左右。截至2012年底，全世界儲能裝置總?cè)萘繛?28GW，其中抽水蓄能為127GW，占99%。截至2016年年底，全國抽水蓄能電站機(jī)組容量為5032.5萬千瓦，運(yùn)行容量2338.5萬千瓦，在建容量2694萬千瓦，約占全國總裝機(jī)容量16.5億千瓦的3% 。(另在建8座，在建容量894萬千瓦)
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2、飛輪儲能
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在一個(gè)飛輪儲能系統(tǒng)中，電能用于將一個(gè)放在真空外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子即一個(gè)大質(zhì)量的由固體材料制成的圓柱體加速(達(dá)幾萬轉(zhuǎn)/分鐘)，從而將電能以動能形式儲存起來(利用大轉(zhuǎn)輪所儲存的慣性能量)。
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飛輪儲能多用于工業(yè)和UPS中，適用于配電系統(tǒng)運(yùn)行，以進(jìn)行頻率調(diào)節(jié), 可用作一個(gè)不帶蓄電池的 UPS，當(dāng)供電電源故障時(shí)，快速轉(zhuǎn)移電源，維持小系統(tǒng)的短時(shí)間頻率穩(wěn)定，以保證電能質(zhì)量 (供電中斷、電壓波動等)。
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在我國剛剛開始在配電系統(tǒng)中安裝使用。電科院電力電子研究所曾為北京306醫(yī)院安裝了一套容量為250kVA, 磁懸浮軸承的飛輪儲能系統(tǒng)，能運(yùn)行15秒，2008年投運(yùn)。
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3、壓縮空氣儲能
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壓縮空氣儲能采用空氣作為能量的載體，大型的壓縮空氣儲能利用過剩電力將空氣壓縮并儲存在一個(gè)地下的結(jié)構(gòu)(如地下洞穴)，當(dāng)需要時(shí)再將壓縮空氣與天然氣混合，燃燒膨脹以推動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。
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至今, 只有德國和美國有投運(yùn)的壓縮空氣儲能站。德國 Hundorf 站于1978年投運(yùn), 壓縮功率60MW，發(fā)電功率290MW(后經(jīng)改造提高到321MW), 壓縮時(shí)間/發(fā)電時(shí)間=4，2小時(shí)連續(xù)運(yùn)行，啟動過上萬次，啟動可靠率達(dá)97%。此外，德國正在建造絕熱型壓縮空氣儲能電站，尚未投運(yùn)美國Mcintosh, Alabama阿拉巴馬州, 1991年投運(yùn), 110MW,壓縮時(shí)間/發(fā)電時(shí)間=1.6，如連續(xù)輸出 100MW 可維持26小時(shí)，曾因地質(zhì)不穩(wěn)定而發(fā)生過坍塌事故。此外，美國正在建設(shè)幾座大型的壓縮空氣儲能電站，尚未投運(yùn)。
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近來壓縮空氣儲能的研究和開發(fā)熱度在不斷上升，國家電網(wǎng)公司已立項(xiàng)研究10MW壓縮空氣儲能。
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二、 電氣類儲能
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電氣類儲能的應(yīng)用形式只有超級電容器儲能和超導(dǎo)儲能。
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1、超級電容器儲能
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根據(jù)電化學(xué)雙電層理論研制而成的，又稱雙電層電容器，兩電荷層的距離非常小(一般0.5mm以下)，采用特殊電極結(jié)構(gòu)，使電極表面積成萬倍的增加，從而產(chǎn)生極大的電容量。
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超級電容器儲能開發(fā)已有50多年的歷史，近二十年來技術(shù)進(jìn)步很快，使它的電容量與傳統(tǒng)電容相比大大增加，達(dá)到幾千法拉的量級，而且比功率密度可達(dá)到傳統(tǒng)電容的十倍。超級電容器儲能將電能直接儲存在電場中，無能量形式轉(zhuǎn)換，充放電時(shí)間快，適合用于改善電能質(zhì)量。由于能量密度較低，適合與其他儲能手段聯(lián)合使用。
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2、超導(dǎo)儲能
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超導(dǎo)儲能系統(tǒng)是由一個(gè)用超導(dǎo)材料制成的、放在一個(gè)低溫容器(cryogenic vessel) (杜瓦Dewar )中的線圈、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)(PCS)和低溫制冷系統(tǒng)等組成。能量以超導(dǎo)線圈中循環(huán)流動的直流電流方式儲存在磁場中。
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超導(dǎo)儲能適合用于提高電能質(zhì)量，增加系統(tǒng)阻尼，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性能，特別是用于抑制低頻功率振蕩。但是由于其格昂貴和維護(hù)復(fù)雜，雖然已有商業(yè)性的低溫和高溫超導(dǎo)儲能產(chǎn)品可用，在電網(wǎng)中應(yīng)用很少，大多是試驗(yàn)性的。SMES 在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用取決于超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展 (特別是材料、低成本、制冷、電力電子等方面技術(shù)的發(fā)展)。
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三、 電化學(xué)類儲能
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電化學(xué)類儲能主要包括各種二次電池，有鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池等，這些電池多數(shù)技術(shù)上比較成熟，近年來成為關(guān)注的重點(diǎn)，并且還獲得許多實(shí)際應(yīng)用。
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1、鉛酸電池
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鉛酸電池是世界上應(yīng)用最廣泛的電池之一。鉛酸電池內(nèi)的陽極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中，兩極間會產(chǎn)生2V的電勢，這就是鉛酸電池的原理。
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鉛酸電池常常用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源，以往大多數(shù)獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)配備此類電池。目前有逐漸被其他電池(如鋰離子電池)替代的趨勢。
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2、鋰離子電池
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鋰離子電池實(shí)際上是一個(gè)鋰離子濃差電池，正負(fù)電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物構(gòu)。充電時(shí)，Li+從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，此時(shí)負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài);放電時(shí)則相反，Li+從負(fù)極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極，正極處于富鋰態(tài)，負(fù)極處于貧鋰態(tài)。
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由于鋰離子電池在電動汽車、計(jì)算機(jī)、手機(jī)等便攜式和移動設(shè)備上的應(yīng)用，所以它目前幾乎已成為世界上應(yīng)用最為廣泛的電池。鋰離子電池的能量密度和功率密度都較高，這是它能得到廣泛應(yīng)用和關(guān)注的主要原因。它的技術(shù)發(fā)展很快，近年來，大規(guī)模生產(chǎn)和多場合應(yīng)用使其價(jià)格急速下降，因而在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越多。鋰離子電池技術(shù)仍然在不斷地開發(fā)中，目前的研究集中在進(jìn)一步提高它的使用壽命和安全性，降低成本、以及新的正、負(fù)極材料的開發(fā)上。
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3、鈉硫電池
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鈉硫電池的陽極由液態(tài)的硫組成，陰極由液態(tài)的鈉組成，中間隔有陶瓷材料的貝塔鋁管。電池的運(yùn)行溫度需保持在300℃以上，以使電極處于熔融狀態(tài)。
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日本的NGK公司是世界上唯一能制造出高性能的鈉硫電池的廠家。目前采用50kW的模塊，可由多個(gè)50kW的模塊組成MW級的大容量的電池組件。在日本、德國、法國、美國等地已建有約200多處此類儲能電站，主要用于負(fù)荷調(diào)平、移峰、改善電能質(zhì)量和可再生能源發(fā)電，電池價(jià)格仍然較高。
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4 、全釩液流電池
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在液流電池中，能量儲存在溶解于液態(tài)電解質(zhì)的電活性物種中，而液態(tài)電解質(zhì)儲存在電池外部的罐中，用泵將儲存在罐中的電解質(zhì)打入電池堆棧，并通過電極和薄膜，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能，或?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
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液流電池有多個(gè)體系，其中全釩氧化還原液流電池(vanadium redox flow battery, VRFB)最受關(guān)注。這種電池技術(shù)最早為澳大利亞新南威爾士大學(xué)發(fā)明，后技術(shù)轉(zhuǎn)讓給加拿大的VRB公司。在2010年以后被中國的普能公司收購，中國的普能公司的產(chǎn)品在國內(nèi)外一些試點(diǎn)工程項(xiàng)目中獲得了應(yīng)用。電池的功率和能量是不相關(guān)的，儲存的能量取決于儲存罐的大小，因而可以儲存長達(dá)數(shù)小時(shí)至數(shù)天的能量，容量也可達(dá)MW級，適合于應(yīng)用在電力系統(tǒng)中。
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四、熱儲能
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在一個(gè)熱儲能系統(tǒng)中，熱能被儲存在隔熱容器的媒質(zhì)中，以后需要時(shí)可以被轉(zhuǎn)化回電能，也可直接利用而不再轉(zhuǎn)化回電能。
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熱儲能有許多不同的技術(shù)，可進(jìn)一步分為顯熱儲存(sensible heat storage)和潛熱儲存(latent heat storage)等。顯熱儲存方式中，用于儲熱的媒質(zhì)可以是液態(tài)的水，熱水可直接使用，也可用于房間的取暖等，運(yùn)行中熱水的溫度是有變化的。而潛熱儲存是通過相變材料( Phase Change Materials, PCMs)來完成的，該相變材料即為儲存熱能的媒質(zhì)。
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由于熱儲能儲存的熱量可以很大，所以在可再生能源發(fā)電的利用上會有一定的作用。熔融鹽常常作為一種相變材料，用于集熱式太陽能熱發(fā)電站中。此外，還有許多其他種類的儲熱技術(shù)正在開發(fā)中，它們有許多不同的作用。
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五、化學(xué)類儲能
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化學(xué)類儲能主要是指利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體。
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利用待棄掉的風(fēng)電制氫，通過電解水，將水分解為氫氣和氧氣，從而獲得氫。以后可直接用氫作為能量的載體，再將氫與二氧化碳反應(yīng)成為合成天然氣(甲烷)，以合成天然氣作為另一種二次能量載體。
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將氫與二氧化碳合成為甲烷的過程也被稱作為P2G技術(shù)(power to gas)。 德國熱衷于推動此項(xiàng)技術(shù)，已有示范項(xiàng)目在德國投入運(yùn)行。以天然氣為燃料的熱電聯(lián)產(chǎn)或冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)已成為分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的重要組成部分，在智能配電網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用，氫和合成天然氣為分布式發(fā)電提供了充足的燃料。
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三十家上市企業(yè)，上半年業(yè)績?nèi)绾危?br /> ?
截止目前，各儲能領(lǐng)域基本都有企業(yè)登陸股市，這其中鋰離子電池企業(yè)數(shù)量居多，在2017年上半年，多數(shù)企業(yè)都取得了不錯的業(yè)績，這與我國新能源汽車市場持續(xù)走高的市場行情相一致，下面我們來看這30家企業(yè)的業(yè)績情況。
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原文來源：國際能源網(wǎng)