電化學儲能技術助力可再生能源發展

涂強1 左麗梅1 彭盼2

（1. 天津財經大學金融學院  2.中國科學院大學經濟與管理學院）

電化學儲能是一種利用電化學原理來儲存和釋放能量的技術，主要通過電池或電化學電容器等設備實現能量的儲存和轉換。作為一種主流儲能技術，電化學儲能具有能量密度高、響應速度快、環境適應性強、可重復使用等特點，被廣泛應用于電動車、電網儲能、可再生能源儲存等多個領域。經過多年培育發展，電化學儲能技術已經成為我國新型儲能的主流技術。隨著全球能源轉型持續推進，可再生能源裝機量持續上升，能源系統對電化學儲能的需求日益增強。2024年我國電化學儲能裝機仍保持高速增長態勢，2024年1—6月，全國電力安全生產委員會19家企業成員單位新增投運電站142座，總裝機10.37吉瓦/24.18吉瓦時，同比增長40%。電網側獨立儲能新增裝機6.85吉瓦，同比增長100%以上；電源側新能源配儲新增裝機3.37吉瓦。

一、電化學儲能技術促進可再生能源發展的潛力巨大

我國是世界上最大的能源生產國和消費國，也是全球可再生能源快速大規模增長的領先者。電化學儲能作為解決可再生能源間歇性和不穩定性的重要手段，其技術進步對于促進可再生能源發展具有重要意義。

（一）電化學儲能技術發展促進可再生能源集成

近年來，風電和光伏等間歇性可再生能源已成為我國新增裝機的主導力量。截至2024年6月，我國風電、光伏發電累計裝機容量分別突破5億千瓦和7億千瓦。可再生能源的大規模利用對電力系統的調節能力提出更高要求。電化學儲能系統能夠在能源產出高峰期儲存過剩能量，并在能源產出低或需求高的時段釋放這些能量，以有效維護能源生產與消費間的平衡，促進可再生能源集成。截至2024年6月，我國投運的電化學儲能電站達到1100座（在運1002座、總裝機34.80吉瓦/73.88吉瓦時，停用98座、總裝機0.57吉瓦/1.16吉瓦時）；此外還有在建電站267 座，總裝機13.61吉瓦/26.66吉瓦時。2024年，清潔能源消費量在能源總消費量中的比重超過27%，未來仍會持續上漲，電化學儲能促進可再生能源消納的潛力也將進一步擴大。據中關村儲能產業技術聯盟（CNESA）估計，理想場景下，預計2030年新型儲能累計裝機規模將達到313.9吉瓦，2024—2030年復合年均增長率（CAGR）為37.1%，年平均新增儲能裝機規模為39.9吉瓦。

（二）電化學儲能技術發展保障電力系統穩定

電化學儲能技術具有布置靈活和應用場景廣泛的特點，能夠實現從分布式部署到集成至較大電力系統的多樣化配置。電化學儲能電站的功率覆蓋范圍從千瓦級至百兆瓦級，可直接部署于能源消費點或可再生能源生成點附近，有助于減少能量在傳輸過程中的損失，提高能源的整體利用效率，并能有效地適應及平衡局部電網的需求與供給，從而優化區域電力供應結構。電化學儲能同時具有較高的能量密度和功率密度，其代表技術如鋰離子電池儲能、鈉離子電池的系統效率最高均可達到95%。相比于其他儲能方式，電化學儲能調頻需要的調控容量更少，調頻效率更高，其調頻效率約為火電機組的6至25倍。電化學儲能系統能在幾毫秒至幾秒內響應電網需求變化，提供或吸收功率，這一點是傳統儲能方式如抽水蓄能無法比擬的。這種快速響應性為電網頻率控制提供了更高的效率和精確度，使得電化學儲能系統特別適合管理可再生能源的短期波動，大幅增強了電網的穩定性和可靠性。

二、電化學儲能促進可再生能源發展的挑戰

盡管電化學儲能促進可再生能源發展的潛力巨大，但是電化學儲能的應用在當前階段仍面臨著許多嚴峻挑戰。

（一）電化學儲能度電成本相對較高，電池原材料供應具有不確定性

成本問題是制約電化學儲能商業化、規模化發展的主要瓶頸之一。在已投運電化學儲能項目中，鋰離子電池占據主導地位。截至2024年6月底，新型儲能項目規模在我國儲能裝機總規模中占比達到46.6%，其中鋰離子電池在新型儲能中占比為96.4%，鋰離子電池的度電成本約為0.30～0.65元/千瓦時，這一成本明顯高于抽水蓄能成本（0.21～0.25元/千瓦時）。此外，電化學儲能在原材料供應上高度依賴鋰資源。鋰元素在地殼中豐度僅為0.0017%，目前全球探明的可供開采的鋰資源儲量僅能滿足14.8億輛電動車。我國鋰資源儲量在全球占比僅為7.62%，所需的鋰原料60%以上依賴進口。隨著全球電氣化進程的加快以及電化學儲能裝機容量的持續增長，鋰資源的短缺壓力將進一步加劇。

（二）儲能電池產品標準化亟待推進，安全隱患突出，回收再利用難度大

當前，大容量電芯競爭激烈，市場上儲能電池產品的尺寸、形狀、容量、電壓各異，不具有通用性。這不僅增加了儲能電站在選型和采購過程中的困難，也制約了儲能電池企業的規模化生產及成本優化。2024年1—6月，全國累計發布了309款新型儲能產品，涵蓋了容量從280安時到314安時甚至到500安時、600安時等各不相同的29款電芯產品，其中陜西奧林波斯電力能源有限公司發布的自主研發的3777安時的電芯，成為全球容量最大的磷酸鐵鋰單體電池。對儲能電站而言，這種產品規格的不一致性和不通用性，會導致系統的容量基礎衰減和使用周期縮短；對儲能電池制造商而言，會制約電池的規模化生產及成本優化。不一致的產品規格還會增加生產過程中質量控制的難度，不僅提高了檢測成本，還可能因為質量問題增加產品的安全風險。例如液流電池、鉛酸電池在水溶液過壓電解后會產生析氫爆炸，鋰離子電池工作溫度達到極限時，氧化劑和還原劑均易與電解液發生大量生熱的化學反應而產生爆炸現象。電池種類繁多，也將加大退役電池回收再利用的難度。

三、相關對策建議

（一）支持供應鏈優化和技術創新，推動電化學儲能成本進一步降低

可再生能源滲透率的上升要求電化學儲能突破成本瓶頸，進一步商業化、規模化發展。一要加大對鋰資源的勘查力度，更有效地協調資源開發與生態保護的平衡，增強對鋰礦勘探的激勵措施，通過組織管理創新，全面推動鋰礦勘探技術和電化學儲能效率的突破。二要針對高性能、高安全性、低成本的電池材料開展關鍵技術攻關，增加對替代電池材料的研發投資，例如鈉離子電池。三要鼓勵產學研合作，在工業應用背景下開展科學研究，加速前沿技術和成果的商業化進程，以實現電化學儲能技術的快速發展和廣泛應用。

（二）聚焦電化學儲能安全管理，完善電化學儲能行業標準

科學的行業標準體系對于增強電池安全性和兼容性、實現電化學儲能全生命周期成本與收益的最大化至關重要。一要推動電化學儲能行業標準化，加強主管部門與行業協會間合作，科學制定涵蓋電化學儲能技術行業政策、規范標準、評價體系的國家標準、行業標準、團隊標準。二要精確掌握標準介入的時機，主管部門及相關標準化工作組織應積極與技術開發者、制造商進行溝通，開展標準預研工作，為標準制定和修訂做好充分準備，特別是在技術即將大規模應用的初期，及時介入相關標準的制定，確保新技術的安全性。三要持續更新儲能標準體系，加強電化學儲能標準體系與現行能源電力系統和相關安全要求的銜接，保證新技術與現有系統的高效整合。

（三）促進儲能電池回收再利用，提高資源循環利用率

鋰離子的回收和再利用不僅能最大限度地減少對環境的負面影響，還能進一步促進電化學儲能應用。一要完善電池回收制度，明確電池生產商的回收責任，如實施生產者責任延伸制度，要求電池制造商對其產品全生命周期的環境影響負責。二要構建電池回收利用體系，加強電池回收技術研發資金投入，攻克當前電池回收過程中的技術難題，提高回收效率和安全性。三要加強電池回收利用相關知識普及和宣傳教育，進一步推動電池回收體系的有效運作。