隨著新能源發電在電力結構中占比的提升,新型儲能技術正經歷著前所未有的發展。據統計,截至2023年底,中國已累計投運的新型儲能項目裝機規模達到了驚人的3139萬千瓦/6687萬千瓦時,其平均儲能時長為2.1小時。而在2023年,新增的裝機規模更是約2260萬千瓦/4870萬千瓦時,較2022年底增長了超過260%,這一增長近10倍于“十三五”末的裝機規模。此外,2023年國內儲能領域吸引了大量投資,119家初創企業成功融資,合計融資事件達142起,融資金額超過230億元,其中超過億元以上的融資事件占比超過30%。這些數字清晰地展示了儲能行業在投融資領域的活躍度和吸引力。

新型儲能被譽為“電力系統中的‘充電寶’”,其能夠在用電低谷時儲存電能,而在用電高峰時釋放電能。隨著波動性、間歇性的新能源電力的持續增長,這種“充電寶”的作用將變得日益關鍵。同時,為了滿足不同場景的需求,新能源對儲能技術的選擇也需逐漸多樣化。
電化學儲能占據主導地位,多元化發展尚待突破
新型儲能技術涵蓋了新型鋰離子電池、液流電池、熔鹽、飛輪、壓縮空氣、氫儲能等多種類型。目前,中國的新型儲能行業管理體系已初步建立,示范試點建設也在加速進行。隨著產業規模的不斷擴大,新型儲能技術多元化發展的趨勢也逐步顯現。
然而,盡管新型儲能技術逐漸步入規模化發展階段,且多元化趨勢逐漸顯現,但目前來看,電化學儲能仍然占據主導地位,其他新型儲能技術則受到市場和資本的冷遇。據《中國新型儲能發展報告2023》顯示,在已投產的新型儲能裝機中,鋰離子電池儲能占比高達約94.5%。
中國的新型儲能技術仍處于發展初期,不同技術路線的新型儲能所對應的產業鏈成熟度存在較大差異。電化學儲能之所以“一枝獨秀”,一方面是因為全球電池行業的高速發展推動了電池行業的黃金時代,另一方面則是因為電池的成本經過長時間的積累和科技創新,從而推動了電化學儲能的發展。
電化學儲能具有更高的能量密度和更成熟的產業鏈配套。相較于其他新型儲能技術,電化學儲能在場景應用、技術、成本、建設周期、轉換效率及選址要求等方面都更具優勢,具有高度的靈活性、安全性和性價比。
對于發展成熟度問題,在電化學儲能的產業鏈配套方面,中國已基本實現了國產化。在成本占比較高的變流器及電池環節,中國整個產業鏈在全球市場上具備明顯的優勢。隨著原材料價格的逐步緩解以及制造成本的快速下降,未來以鋰電池為代表的電化學儲能有望進一步擴大市場份額。
成本競爭與技術替代性
從不同類型儲能的成本競爭來看,近兩年來鋰電池上游材料價格波動劇烈,碳酸鋰材料價格增幅高達12倍,導致下游儲能設備價格上升超過20%。這使得資本對鈉離子電池等材料替代性技術以及電力系統所需的長時儲能技術的關注度持續高漲。然而自2023年上半年以來,碳酸鋰價格出現暴跌,截至4月中旬,電池碳酸鋰市場價格較年初下降了約66%,鋰電儲能設備中標價格隨之下跌,這對其他儲能技術路線的應用也造成了一定的影響。
新型儲能的多元化發展
面對新能源發展和電力系統轉型的需求,新型儲能的多元化發展成為必然選擇。國家能源局近期發布的《關于加強新型電力系統穩定工作的指導意見(征求意見稿)》提出,應因地制宜推動各類型、多元化儲能的科學配置,以形成多時間尺度、多應用場景的電力調節能力,從而改善新能源出力特性和負荷特性,支撐高比例新能源外送。
為推動新型儲能的多元化發展并拓展多種儲能形式的應用,應結合各地區資源條件以及對不同形式能源的需求,推動長時間電儲能、氫儲能、熱(冷)儲能等新型儲能項目的建設。這有助于促進多種形式儲能的發展并支撐綜合智慧能源系統的建設。
電化學儲能、熔鹽儲熱、壓縮空氣、飛輪儲能、氫儲能等眾多儲能技術路線實際上可以分為容量性和功率型兩類,分別對應調峰和調頻的需求。具體而言:
熔鹽儲熱和壓縮空氣特別適合未來支撐更長時間維度的儲能需求,它們應適應新型電力系統中新能源高滲透率的特點,甚至能滿足天/季度的儲能需求。
飛輪儲能的響應速率更高,更適合于調頻等場景的需求。
新興的氫能作為一種化工原料、燃料和儲能形式,其應用場景更加廣闊,不僅在儲能領域有應用需求,還在化工、交通等領域展現出更廣闊的發展前景。
由于各種儲能技術各有優缺點且使用場景不同,因此引導市場和資本促進儲能的多元化發展需基于技術的快速發展,并結合地域優勢和投資回報率,實現經濟效益與社會效益的均衡發展。
隨著新型儲能的迅猛發展和廣泛應用,鋰電池儲能系統因其出色的能量存儲能力、長久的使用壽命和環保特性,已經在電力儲能領域占據了重要地位。然而,隨著其普及程度的提升,鋰電池的安全隱患也逐漸浮出水面。特別是氣體泄漏問題,已成為導致火災、爆炸等重大安全事故的潛在風險。因此,開發一套高效的氣體檢測與預警系統,針對鋰電池儲能系統進行專門的安全防護,已成為當務之急。
氣體傳感器在儲能安全中的應用
事實上,在儲能安全領域,我國已經制定了國標《電化學儲能電站安全規程》(GB/T 42288-2022),并已于2023年7月1日起正式施行。近日,國家標準《電力儲能系統 并網儲能系統安全通用規范》征求意見。后續更有一批安全標準,如電化學儲能電站生產安全預案編制導則(GB/T 42312-2023)、電化學儲能電站應急演練規程(GB/T 42317-2023)、電化學儲能電站危險源辨識技術導則(GB/T 42314-2023)以及電化學儲能電站檢修規程(GB/T 42315-2023)將實施。
根據不同的儲能介質和技術路徑,儲能主要可以被歸類為五大類:機械儲能、電化學儲能、電磁儲能、熱儲能和氫儲能。其中,電化學儲能包含了多種電池類型,如鋰電池、鉛酸電池、鈉硫電池和液流電池等,是目前應用范圍最廣、發展潛力zui大的電力儲能技術。
電化學儲能系統的熱管理是其產業鏈中的關鍵環節。在電化學儲能中,鋰電池占據主導地位,因此,鋰電池的熱失控是引發儲能系統安全事故的主要原因之一。
由于鋰電池熱失控會析出H2、CO、烷烴類等可燃氣體,在電池空間設置可燃氣體傳感器已逐步成為國內外標準的要求,例如國標GB 51048、美標NFPA 855同樣提出相關要求。
工采網提供一氧化碳傳感器TGS5141,該傳感器具有靈敏度高、可靠性好、壽命長等優點,非常適用于電池熱失控檢測。

對于氫儲能,盡管氫儲能技術具有廣泛的應用前景,但我們也必須正視其存在的安全風險。由于氫氣的高能性和易燃性,以及在儲存和運輸過程中可能出現的泄漏問題,氫氣泄漏可能導致能源浪費,并存在引發火災和嚴重爆炸事故的隱患。因此,目前氫氣主要在大型應用場景中使用,并且需要使用專業性的設備以確保安全。
對于氫氣儲能安全中氫氣泄漏檢測,工采網推薦半導體氫氣傳感器TGS2616-C00和TGS2615-E00:TGS2616-C00是日本FIGARO研發的半導體原理傳感器,響應快速、功耗低、體積小,TGS2616-C00 內含全新開發的敏感素子,受酒精等干擾氣體的影響極小,而對氫氣具有較高的選擇性。非常適合用于檢測氫氣濃度變化。可以檢測10-3000ppm范圍的氫氣濃度。
TGS2615-E00是半導體原理傳感器,響應快速、功耗低、體積小,TGS2615-E00 為了消除酒精等大分子干擾氣體的影響而設置了過濾層,顯示出對氫氣極高選擇性的靈敏度特性。一般不帶過濾的傳感器都會受到干擾從而誤報,因此TGS2615-E00非常適用于氫氣泄漏監測。

