時光如流水，不等任何人。一不留神，平臺已經存在一年了，激動的在群里到處發紅包，為什么？引用《道德經》的話說：道生一、一生二、二生三、三生萬物。用現在通俗的話講：好的開始是成功的一半。儲能市場里，我是一個耍著魯班牌斧頭的工匠，希望通過不同方式的叫賣，吸引行業內外人士的關注。

　　這篇文章，我將對儲能本身做個知識性的歸納與總結。

　　儲能是個好行業，朝陽產業，是個需求呼喚產品的產業。儲能重在儲，它表征充裕和安全。農村老家，家庭婦女樂于在廚房多存點干柴，可抵御刮風下雨時的無柴可燒；城市里，極端天氣來臨之前，媳婦習慣多接一盆水，可預防突發停水而不至于無飯可做；辛苦工作的人偏愛把錢存入銀行，避免未來生活意外對家庭的沖擊……如此等等，都是儲存帶來的好處，電力也不例外。有了儲能，新能源可以自由并網，風機可以隨意轉動而不限電，微網系統讓社區更安全，智能電網不在流于概念，能源互聯將會輕松實現，有了儲能，我們更可以像在淘寶網上買衣服一樣購買電能。儲能是新能源代替化石能源的關鍵一環，是能源利用方式變革的支點。

　　一、什么是儲能？什么是電力儲能？

　　定義是對概念的內涵所做的簡要而精準的描述，甚至具有哲學的高度，一著不慎便淪為笑話，比如柏拉圖老師說“兩腿而無毛者即為人”，他的學生端給他一盤香辣烤雞，兩腿而無毛！大思想家尚且認栽，何況我們。

　　什么是儲能？搜了不少資料，我本人認同以下表述：從廣義上講，儲能即能量存儲，是指通過一種介質或者設備，把一種能量形式用同一種或者轉換成另一種能量形式存儲起來，基于未來應用需要以特定能量形式釋放出來的循環過程。從狹義上講，針對電能的存儲，儲能是指利用化學或者物理的方法將產生的能量存儲起來并在需要時釋放的一系列技術和措施。

　　二、為什么需要儲能？

　　儲能是戰略型產業，質疑聲不斷，有人曾當著我的面直接說儲能沒有前途滔滔不絕于耳十分鐘，他基于一個現象：中國經濟發展不景氣，電網供應已經過剩，小電廠大量關閉，過剩時期電網沒必要把電儲存起來或者購買來自儲能設備的電。這種思想有問題，這里掃盲一下，中國電力面臨的問題不是多與少而是結構比例，比如降低火電比例，增加清潔能源發電比例。你一定很吃驚，中國目前70%以上的電力供應來自燃煤，燃煤帶來的環境問題不必多講，只追加一個例子，在環保部形同虛設的日子里，不少電廠篡改數據，比如調節煙塵傳感器參數，調至合格區域內，數據很漂亮，領導也不傻，通過與氣象衛星云圖對比，原形畢露！現在環保部今非昔比，在南京即使有工廠偷排氣體，也能通過玫瑰圖準確定位源頭。習大大G20杭州會上主動向聯合國提交了中國人大《巴黎協定》批準書，我要說，這表現出國家節能減排的決心，但是任務艱巨，比如中國承諾2020年新能源發電比例達到15%，2030年到20%，2016年快過完了，這個比例不到11%，可以預見未來幾年，中國還將有一大批的風電和光伏項目要實施，除此之外，新能源汽車也是實現節能減排的一個重要手段，個人感覺，我黨在減排方面的承諾還未落空過。但以上措施把傳統的大電網逼到了死胡同，電網遇到了致命的問題——波動性。為了維穩，我們棄掉了光伏、風電甚至水電。目前困局在于，新能源并網無門，微網與分布式應用鮮有突破，智能電網呼吁多年一直裹足不前，能源互聯更是掛在天邊的彩虹。美好的前景讓我們義無反顧，同時挑戰隨即迎面撲來，行業呼喚著儲能技術。

　　1、新能源的接入

　　新能源相對煤和石油等化石能源而言，包括風電、光伏、水電、潮汐能等我就拿風能和太陽能舉例。下面的餅狀圖是2015年世界各國新增裝機容量以及累計裝機容量的對比，紅色為中國數據，可謂占據半壁江山，風電市場，中國說第二，別國不敢說第一，數據為證：15年全球風電累計裝機容量432GW，中國總裝機為145.2GW，占世界的33.6%！再看15年新增裝機量，世界新增63GW，中國為30GW，占比高達48.4%；光伏市場更是舉世矚目，還是15年，全球累計裝機256GW，新增59GW，國內15年累計裝機43GW，占比17%，新增17GW，占比29%，對比風電的比例，可以看出，光伏還有很大發展空間。（數據來源于國外預測機構）

　　對行業外的人來講，風光發電越多，新能源占比越高，國家越清潔，然而波動性的存在讓想法事與愿違。請看一張曲線對比（曲線來自哈佛Azziz教授的PPT），曲線顯示的是在3周時間內風電、光伏以及電網負荷變化情況。先說電網，像一個勤勞的古代農民，日出而作，日落而息，耕田而食，鑿井而飲，規規矩矩，規規律律，老少無欺，十年如一日；其次是光伏負荷，屬于三心二意，心猿意馬型，雖有安分作息之形式，然身在曹營心在漢，禁不住外界的紅塵紛擾，心中波濤起不停，高低敏迷，不知西東；最無奈是風電，放蕩形骸、天馬行空之類，毫無規矩可言，更像是一個蔑視課堂的學生，想來就來，說走就走！假若火電、風電和光伏是電網的三個兒子，不用想，受寵的是肯定是火同學，挨批的一定是光同學，挨揍的必然是風同學！

　　如果缺少消納能力，過多的新能源將會對電網造成嚴重的影響，大了講，工廠的各種設備將會因為負荷的頻發波動而縮短壽命；小了講，負荷波動會導致家里的照明忽亮忽暗，有燒毀風險。這里我有過親身經歷，在我小學四五年級的時候，家里通了電，看見燈泡的光亮，全家果斷甩掉了煤油燈，甚是高興，唯一困惑的是燈泡總是壞掉，我曾在半夜開燈，燈光超乎尋常的亮，刺眼的感覺現在還有印象，但緊接著啪一聲，燈絲燒斷，一片黑暗。所以有人問電力波動有什么危害，我的第一印象就是燒燈泡。

　　電力有了波動怎么辦？我們可以有以下幾種辦法：

　　（1）棄之不用，對新能源電力并網亮紅燈，這是一種電網無能為力的體現勞民傷財；

　　（2）上更大規模的火電，增大基數，相對降低新能源比例；

　　（3）加大電力外送，將本地用不完的負荷通過特高壓輸送到需求地區，把問題打包轉移，到人民最需要的地方去；

　　（4）智能管理，電網對電力用戶進行實時統計與預測，優化設備運行時間短，以應對電網波動，有稱之為電網智能化，比如德國，利用強大的電網調度功能，可保證30%的新能源電力自由上網，奇跡；

　　（5）增加儲能，通過削峰填谷或調峰手段，實現新能源電力的穩定輸出。

　　方法（1）丟車保帥，采用丟棄來實現電網穩定，無奈事實已經發生，毫不夸張，三北地區平均每三塊光伏板有一塊不給發電，每兩臺風機有一臺停歇。趴的都是固定資產，我負責過一些資產管理，清楚每年折舊的價值有多高。方法（2）是掩耳盜鈴，自欺欺人，如此操作理論上消納了更多的新能源，實際卻大幅增加了煤炭發電量，能源結構非但不會優化，反而會惡化，筆者只能評價為別有用心，遺憾的是，專家學者集體啞火，火電如火如荼，我不禁想起武漢東湖剛炸掉的變形金剛大樓，存活16年，理由是破壞東湖風貌，大樓的設計者是一名院士，設計之初就心知肚明，為什么還能蓋起來？其中的原因類似。方法（3）是權宜之計，擊鼓傳花似的做法無益于問題解決。方法（4）是緩兵之計，誰都知道這個做法一定會碰到飽和點，但做了總比不做好，它時刻考驗著調度者的智慧。方法（5）可徹底解決波動性，儲能好比一個大水缸，只要缸內有水，上部進水量的波動不影響下部出水流量的穩定性，波動問題徹底解決。

　　2、微網與分布式能源

　　中國人獨愛“大”字，老子說：“道大天大地大人亦大”，劉邦回農村老家時唱“大風起兮云飛揚”，王維詩句“大漠孤煙直，長河落日圓”，教科書講我國地大物博。中國電網也不例外，可謂“天網恢恢”。然而，要想做到疏而不漏，還需要微網來輔助。

　　微網概念并非憑空想象，而是來源于實際需求。電網雖然很發達，一旦發生故障，用戶會立刻面臨無電可用的境界，特別是在地震，海嘯，山體滑坡等區域性自然災害之后，主干線故障之后，災區瞬間與世隔絕，電視不能看、電話撥不出、手機沒信號，幾乎與世隔絕。這種災難在日本很頻繁，島國感受最深，他們對微網的研究或投入很早很積極。在我老家，電力供給嚴重不足，拉閘限電時有發生，有兩年春節大年夜居然停電，看不成春晚，這讓我很是郁悶。走在發達的城市路上，常常思考解決之道，以至于在接觸微網這個概念時，有種相識已久的感覺。

　　怎么理解微網？它有什么特點？

　　簡單說就是電源和負載組成的一個系統。比如出門在外，我們習慣為手機配上一枚充電寶，插上數據線為手機充電時，可以認為這是一個袖珍的微網，有電源有負載；家庭配置一套電池系統，在停電時開啟，確保家電運行，如果你家有足夠的屋頂，配上光伏板，組成戶用光儲系統，這也是一種微網形式；以此類推，范圍逐步擴大，負荷逐漸提升，從小區到社區，電源接入類型有外電網、光伏、風電、儲能等。只要容量不高于50MW，都可以稱作微網系統。

　　微網的特點主要有以下幾個方面：

　　（1）靈活：相對于大電網，微網可以自由靈活調度；

　　（2）多樣：可以接入不同類型的電源，可大大提高新能源的接入。

　　（3）可控：可實現各類電力的切換，大大提高用電安全性和可靠性。

　　（4）交互：微網可根據需求，為大電網提供有效的支撐，用電低谷時儲存電網電能，高峰時釋放釋放電能。

　　（5）獨立：無外部電能供給的一段時間內，微網系統可保障內部的穩定供應。

　　這里必須強調一下，微網的核心和瓶頸是儲能，沒有儲能，微網無從談起我的老東家國電南自2010年左右就成立了微網事業部，與之配套的有新能源科技，南自電網，綜合監控等眾多部門，最終沒能有所作為，就是因為儲能沒到位，不止南自，國內外做微網的不在少數，儲能的技術成熟度和經濟性是阻礙微網的關鍵因素。

　　3、智能電網

　　智能電網的實施主體是電網本身，目的是應對極不平衡的電力需求，減少過度投入。以上海為例，為解決每年夏季用電高峰期的供電需求，電網公司花了幾百億元進行升級改造，回頭一看，這個高峰時段僅有幾十個小時，怎么算都覺得不值得，基于此，專家們想到了智能電網，通過對發電企業以及用電端大數據的統計與分析，制定合理的邏輯，實現用電負荷與發電負荷之間的平衡錯峰作業，降低用電高峰期電力負荷等等。目前江蘇在推行戶用智能電表，實時監測各家各戶用電規律，調節電力供應。

　　這里也碰到一個癥結：用戶用電的波動性和隨機性很大，可謂變幻無常，然而常規電廠的運行時以穩定性著稱的，穩定意味著高效率，常規電廠啟停麻煩，比如啟動一座燃煤機組至少需要48小時，花費成百上千萬都有可能。再比如，國家目前推行的新能源汽車政策來算，預計2020年不低于500萬輛，平均重點功率10kw，則充電負荷將會在0-50GW之間隨機變化，面對波動的新能源與隨機的負荷需求，常規電站無所適從，必須上儲能，否則亂作一團。目前國內外所用的儲能形式為抽水儲能，效果很好。但不是每種牛奶都叫特侖蘇，不是每座山都可以建抽水電站，選址苛刻，投資成本高，建設時間長，靈活性差。抽水蓄能可謂是儲能界的大白，在別的儲能產品還未成型之前，它是全世界電網調節負荷的依靠。

　　4、能源互聯

　　個人認為，能源互聯是智能電網的高級階段和終極目標，是互聯網+能源的重要形式，一提到互聯網，媳婦的第一反應是買買買，能源互聯就是要把能源當做商品在網上叫賣，由獨立的售電主體直接與用戶進行交易，用戶可根據需求購買，比如居家型主婦會挑選便宜的電能，環保觀念強的會購買新能源電能，更有甚者，你可以通過購買鄰居家富余的電力來加深鄰里關系。能源互聯是一種直面客戶的互聯網關系，是能源利用方式的變革，需要強大而完善的儲能技術做支撐。

　　三、儲能的作用

　　儲能是可再生能源接入、分布式發電、微網、電動汽車、智能電網以及能源互聯發展必不可少的支持技術。中國電網運營當前面臨著最高用電負荷持續增加，間歇式能源接入比例擴大、調峰手段有限等諸多挑戰，而優質、安全、清潔、經濟、互動是我國智能電網的設定目標，儲能技術具備的諸多優勢得以在發電、輸電、配電、用電四個環節得到廣泛應用。儲能環節作為構建智能電網中不可或缺的關鍵環節，被譽為“智能電網第五元素”。

　　1、削峰填谷

　　為提高配電網設備的資產利用率，儲能可以作為“削峰填谷”的手段之一，在短暫的用電高峰出現時，儲能系統向電網釋放電能；在電網出現負荷低谷時儲能系統向電網吸收電能。在一定程度上，儲能系統可以“拉平”系統的峰谷負荷差當存在峰谷電價時，儲能甚至還能實現對電能的“低吸高拋”，即在谷負荷時充電在峰負荷時放電，一定程度上降低最終用戶的電費。此外，根據儲能系統有功出力的方式又可以分成兩類：一種是儲能系統總是以滿發或滿吸的形式參與峰谷調節；一種是實時節儲能系統有功出力，保證電網凈負荷在預設水平。

　　2、電能質量

　　電力系統負荷變化是引起電力系統頻率波動的主要原因，由于儲能系統可以非常快速的響應電網變化，因此具備控制不同時間尺度頻率變化的能力。儲能系統與監控系統或者調度系統相配合時，可以實現調頻功能。相比較于傳統通過發電機調速實現的一次調頻而言，儲能系統更加適合，其一，儲能系統運行在非額定工況下時也具有較高的效率；其二，由于能量可以雙向流動，儲能系統可以提供兩倍于額定容量的調節能力；其三，儲能系統具備更快的調節能力，通常可在幾秒內從待機到滿功率運行。一次調頻的設計主要采用本地頻率的負反饋，同時兼顧與其他調頻機組間的配合（調差系數、調節速度等方面）電池的充放電狀態等。二次調頻主要針對變化周期在10秒到數分鐘之間負荷分類、以及變化緩慢的持續變動負荷分量進行控制，需在上述一次調頻基礎上增加AGC控制功能，即儲能系統接收AGC指令，相關的上傳信息為：執行機構的工況信息，如參與AGC運行的儲能系統的實際發電功率、發電功率調節的限制條件（調節范圍、調節速率）、控制系統的運行狀態等。下發的AGC控制指令，如調

　　3、備用電源

　　儲能用于系統的事故備用以防止低頻減載，事故備用要求能在系統主力電源出現缺口時，在3～5秒內提供有效出力，它比普通的旋轉備用要求有更快的響應。電池儲能系統可以提供這樣的事故備用，減小主力機組故障時的負荷丟失作為快速備用的儲能系統在提供出力時，要求具備保持至少15分鐘的滿容量輸出的能力，以保證備用的同步機組能完成啟動、同步、負荷恢復的完整過程。在之后的15分鐘，儲能系統可以將出力逐步降低到零。作為快速備用時，啟動狀態要求電池的SOC不低于70%。每次作為快速備用運行之后，儲能系統將利用夜間或者負荷低谷期完成充電，達到100%的SOC。

　　四、儲能的方式

　　按照存儲方式不同，可包括電磁儲能，化學儲能以及物理儲能三種方式。

　　電磁儲能包括超導磁能，超級電容儲能；化學儲能包括鋅溴電池、全釩電池、鎳氫、鋰離子、鈉硫鉛酸等；物理儲能包括抽水蓄能、壓縮空氣、以及飛輪儲能等。

　　1、電磁儲能

　　超導儲能：超導儲能是利用超導體的電阻為零特性制成的儲存電能的裝置其不僅可以在超導體電感線圈內無損耗地儲存電能，還可以通過電力電子換流器與外部系統快速交換有功和無功功率，用于提高電力系統穩定性、改善供電品質。將一個超導體圓環置于磁場中，降溫至圓環材料的臨界溫度以下，撤去磁場，由于電磁感應，圓環中便有感應電流產生，只要溫度保持在臨界溫度以下，電流便會持續下去。試驗表明，這種電流的衰減時間不低于10萬年。顯然這是一種理想的儲能裝置，稱為超導儲能。超導儲能的優點很多，主要是功率大、質量輕、體積小、損耗小、反應快等等，因此應用很廣。如大功率激光器，需要在瞬時提出數千乃至上萬焦耳的能量，這就可有超導儲能裝置來承擔。超導儲能還可以用于電網。當大電網中負荷小時，把多余的電能儲存起來，負荷大時又把電能送回電網，這樣就可以避免用電高峰和低谷時的供求矛盾。這就是超導儲能。

　　超級電容：超級電容器，又名電化學電容器，雙電層電容器、黃金電容、法拉電容，是從上世紀七、八十年代發展起來的通過極化電解質來儲能的一種電化學元件。它不同于傳統的化學電源，是一種介于傳統電容器與電池之間、具有特殊性能的電源，主要依靠雙電層和氧化還原假電容電荷儲存電能。但在其儲能的過程并不發生化學反應，這種儲能過程是可逆的，也正因此，超級電容器可以反復充放電數十萬次。其基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質組成的雙電層結構獲得超大的容量。超級電容用于儲能有如下特點：

　　（1）充電速度快，充電10秒～10分鐘可達到其額定容量的95%以上；

　　（2）循環使用壽命長，深度充放電循環使用次數可達1~50萬次，沒有“記憶效應”；

　　（3）大電流放電能力超強，能量轉換效率高，過程損失小，大電流能量循環效率≥90%；

　　（4）功率密度高，可達300W/KG~5000W/KG，相當于電池的5~10倍；

　　（5）產品原材料構成、生產、使用、儲存以及拆解過程均沒有污染，是理想的綠色環保電源；

　　（6）充放電線路簡單，無需充電電池那樣的充電電路，安全系數高，長期使用免維護；

　　（7）超低溫特性好，溫度范圍寬-40℃～+70℃；

　　（8）檢測方便，剩余電量可直接讀出；

　　（9）容量范圍通常0.1F--1000F。

　　但同時，超級電容因其能力密度較低，多級串聯一致性差等問題，限制了其在規模儲能的進一步應用。

　　鋅溴電池：鋅溴儲能電池是一種新型、高效的電化學儲能設備，又被稱為氧化還原液流儲能電池（FlowRedoxCell）。該儲能電池的電解質溶液（儲能介質）存儲在電池外部的電解液儲罐中，電池內部正負極之間由微孔膜分隔成彼此相互獨立的兩室（正極側與負極側），電池工作時正負極電解液由各自的動力泵強制在儲液罐和電池構成的閉合回路中進行循環流動。

　　近幾十年來，鋅溴液流電池技術在美國、日本、澳大利亞等國獲得了快速的發展。ZBB及PremiumPower公司則圍繞鋅溴電池的基礎研發及商業化開展了大量工作。國內產業化研發起步較晚，當下有3-4家，中科院大連物化所從2008年開始對鋅溴電池進行研發工作，在科技部973項目支持下在電池功率密度，循環穩定性，系統集成方面做了全面的研究。安徽美能主要以美國ZBB的EnergyStoreTM技術為基礎，進行鋅溴電池系統的總裝。北京百能匯通在鋅溴電池原材料國產化上面做了大量工作。特變電工以檢測應用為主，已建成鋅溴電池關鍵材料、單電池、單堆、模塊以及儲能試驗系統等五個檢測平臺，通過社會合作及自主研發加工，開展了鋅溴電池關鍵材料制作、電堆制作、電池控制系統開發、儲能管理系統開發等工作，并實施了南京浦口科技園25kw/100kwh項目，特變電工儲能事業部（南京）50kwh工程。

　　釩電池：全釩氧化還原液流電池，簡稱釩電池。其工作原理是通過采用不同價態的釩離子溶液分別作為正負極活性物質，通過外接泵把溶液從儲液槽壓入電池堆體內完成電化學反應，之后溶液又回到儲液槽，液態的活性物質不斷循環流動。

　　釩氧化還原電池所有的反應物都在溶液中，其儲能容量與輸出功率無關。因此釩電池可以很容易地實現儲能容量的經濟擴容。釩電池可以通過更換電池堆進行重復使用，電解液和儲能罐也能重復使用。釩電池的充放電效率約為75%電池單元的輸出響應很快，可以在幾毫秒內完成從0功率運行到滿功率輸出，由于系統中其他設備的限制，釩電池系統的輸出響應時間大約20ms。液流電池具有能量轉換效率高、循環壽命長、蓄電容量大、選址自由、可深度放電、系統設計靈活、安全環保、維護費用低等優點。釩電池作為儲能電源主要應用在電廠（電站）調峰以平衡負荷，大規模光電轉換、風能發電的儲能電源以及作為邊遠地區儲能系統，不間斷電源或應急電源系統。

　　釩電池的關鍵技術在于關鍵材料制備與成本控制方面，包括高穩定性電解液高選擇性低成本離子交換膜、高反應活性電極等，另一方面關鍵材料的批量化制備技術，也是液流電池的產業化的關鍵基礎技術。

　　鎳氫電池：鎳氫電池是由氫離子和金屬鎳合成，電量儲備比鎳鎘電池多30%比鎳鎘電池更輕，使用壽命也更長，并且對環境無污染。鎳氫電池的缺點是價格比鎳鎘電池要貴好多，性能比鋰電池要差。

　　鋰電池：鋰離子電池以含鋰的化合物作正極，如鈷酸鋰（LiCoO2）、錳酸鋰（LiMn2O4）或磷酸鐵鋰（LiFePO4）等二元或三元材料；負極采用鋰-碳層間化合物，主要有石墨、軟碳、硬碳、鈦酸鋰等；電解質由溶解在有機碳酸鹽中的鋰鹽組成的。其工作原理如圖所示，充電時，鋰原子變成鋰離子通過電解質向碳極遷移，在碳極與外部電子結合后作為鋰原子儲存，放電的時候整個過程可逆。

　　與其他傳統蓄電池相比，鋰離子電池具有比能量高、額定電壓高、大電流放電能力強、高功率承受力、自放電率低等優點，其比能量（200Wh/kg）達到了鉛酸電池的5倍左右，單體工作電壓為3.7V或3.2V，循環壽命在淺充放模式下可以達到3000~5000次，儲能效率可以達到90%以上。但鋰離子電池耐過充/放電性能差，組合及保護電路復雜，成本相對于鉛酸電池等傳統蓄電池偏高，這些因素制約了鋰離子電池在大型動力和儲能電池領域的應用。隨著新能源汽車、可再生能源及分布式電站技術的發展，鋰離子電池在新能源汽車、可再生能源接入及小型分布式電站等方面的應用受到越來越多的關注。

　　鈉硫電池：鈉硫電池的正極為液態（熔融）的硫，負極為（熔融）的鈉，兩者通過固態氧化鋁陶瓷分離開，電解質只允許正鈉離子通過和硫結合形成多硫化物：放電時，帶正電的鈉離子通過電解質，而電子通過外部電路流動產生大約2V的電壓。充電時，整個過程逆轉，多硫化鈉釋放正鈉離子反向通過電解質重新結合為鈉。整個電池正常工作需要保持溫度在300℃-350℃。

　　典型的鈉硫電池的循環壽命周期約為2500次充放電循環。該電池典型的能量功率密度分別為150-240kWh/m3和150W/kg-230W/kg，并且單元效率很高（75%-90%），擁有的脈沖功率可達連續工作的六倍（脈沖時間可達30秒）。這種特性使鈉硫電池可同時用于提高電力質量和調峰，具有很好的經濟性。如上所述，硫化鈉電池需要在高溫下工作（300℃-350℃），因此它的主要缺點是需要熱源，使用電池自身存儲的熱量來維持系統溫度，從而降低了電池的部分性能。而另一個主要問題是初期成本較高（2000美元/KW和350美元/KWh），但是隨著產能的擴大，預期成本將會降低。

　　鉛酸電池：鉛酸電池是指電極由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的一種蓄電池。在充電狀態下，鉛酸電池的正極主要成分為二氧化鉛，負極主要成分為鉛；放電狀態下，正負極的主要成分均為硫酸鉛。圖1為鉛酸電池的工作原理。放電時，正極的二氧化鉛與硫酸反應生成硫酸鉛和水，負極的鉛與硫酸反應生成硫酸鉛；充電時，正極的硫酸鉛轉化為二氧化鉛，負極的硫酸鉛轉化為鉛。

　　鉛酸電池未來的主要發展趨勢在于優化電池關鍵原材料的制備技術，改進電池結構設計、制造工藝和提升電池工況適用范圍等。同時許多企業在開發新型的鉛酸電池，如鉛碳電池、超級鉛酸電池和水平鉛酸電池等，這些新技術有望使鉛酸電池在儲能密度和循環壽命上有所突破。

　　抽水蓄能：抽水蓄能電站在用電低谷通過水泵將水從低位水庫送到高位水庫從而將電能轉化為水的勢能存儲起來，其儲能總量同水庫的落差和容積成正比在用電高峰，水從高位水庫排放至低位水庫驅動水輪機發電。抽水蓄能電站的工作方式同常規水電站類似，具有技術成熟、效率高、容量大、儲能周期不受限制等優點。但是，抽水蓄能電站需要優越的地理條件建造水庫和水壩，需要的建設周期很長（一般約10~15年），初期投資巨大。不僅如此，建造兩個大型水庫會淹沒大面積的植被甚至城市，造成生態破壞和移民問題。抽水蓄能電站的發展趨勢主要包括大容量機組、高水頭水泵水輪機、高轉速大容量發電機、變速調節控制、無人化智能

　　壓縮空氣：傳統壓縮空氣儲能系統是基于燃氣輪機技術的儲能系統。其工作原理是，在用電低谷，將空氣壓縮并存于儲氣室中，使電能轉化為空氣的內能存儲起來；在用電高峰，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃氣輪機燃燒室燃燒，然后驅動透平發電，如圖3所示。傳統壓縮空氣儲能系統具有儲能容量較大、儲能周期長、效率高和投資相對較小等優點。但是，傳統壓縮空氣儲能系統不是一項獨立的技術，它必須同燃氣輪機電站配套使用，不能適合其他類型電站，特別不適合我國以燃煤發電為主，不提倡燃氣燃油發電的能源戰略。而且，傳統壓縮空氣儲能系統仍然依賴燃燒化石燃料提供熱源，面臨化石燃料價格上漲和污染物控制的限制。此外，同抽水蓄能電站類似，壓縮空氣儲能系統也需要特殊的地理條件建造大型儲氣室，如巖石洞穴、鹽洞、廢棄礦井等。

　　飛輪儲能：飛輪儲能是將能量以飛輪的轉動動能的形式來存儲。充電時，飛輪由電機帶動飛速旋轉；放電時，相同的電機作為發電機由旋轉的飛輪產生電能。儲存在飛輪中的能量與飛輪（以飛輪轉軸作為其轉動慣量的參考軸）的質量和旋轉速度的平方成正比。可見，雖然可以通過提高飛輪總質量來達到更大的儲能量，更為有效的方法是提高飛輪的轉速。飛輪儲能具有儲能密度較高（30Wh/kg和1kW/kg）、充放電次數與充放電深度無關、能量轉換效率高（可達90%）、可靠性高、易維護、使用環境條件要求低、無污染等優點。圖中為一個典型的飛輪儲存裝置。該裝置包括高速旋轉的飛輪；封閉的殼體提供了一個高真空環境（~大氣壓力）以減少阻力損失，并保護轉子系統；軸承系統為轉子提供低損耗支撐；以及電源轉換和控制系統。

　　五、制約儲能發展的因素

　　有人會問，儲能這么重要，為什么儲能市場還沒起來呢？問題在產品本身。現在儲能產品尚未達到商業化的地步。當前，市場對儲能產品的要求為：2000元/千瓦時，壽命5-10年，免維護或少維護，安全可靠，各家電池技術與工藝成熟度離商業化要求還有些差距。鋰電鈉硫價格和安全性不夠，鉛酸壽命不達標，釩電池價格與占地面積稍大，鋅溴認知度不高，產品商業化不夠等等，我在平臺的第二篇文章中有過闡述，這里不再重復。

　　六、國內外儲能現狀與政策

　　縱觀全球儲能政策，國外領先，國內落后，中國至少落后美國5年，證據如下：2011年美國通過法律將儲能作為調頻服務的單獨機構，而這一類似政策在我國的出臺時間是2016年。16年前后，中國政府支持儲能發展的態度逐漸清晰，針對儲能的政策陸續公布13五規劃綱要明確提出了發展儲能與分布式能源，國家能源局也在三月份印發了“儲能參與三北地區調峰”的文件：規定明確了10MW以上，充電4小時的儲能系統可參與調峰。

　　美國：美國計劃2030年光伏發電占比達到10%，美國政府、能源部以及地方政府在2010年后密集出臺法律和政策，扶持儲能技術，美國能源部制定了2011-15年儲能發展計劃，美國能源委員會通過《為效果付費政策》正式將儲能列為調頻服務的單獨機構，給予儲能平等的競爭機會。加州政府對儲能的支持更為直接，出臺AB法，規劃儲能發展路線，通過《SGIP計劃》給與儲能系統單獨補貼。

　　德國：德國政府一直重視新能源發展，德國依靠強大的電網運行管理實力，在沒有儲能的情況下，新能源的接入比例高達30%，接近飽和，政府計劃2050年新能源占比達到100%，為此，儲能補貼已經開始，目前，針對戶用光儲系統進行600歐元的一次性補貼。除此之外，德國對儲能規模和儲能方案作了界定，以100kwh為界限，以下用鉛酸和鋰電，以上用液流電池。

　　日本：日本10年通過能源基本法，大力扶持儲能技術進步，投入規模超過100億日元。11年大地震后，為推進能源安全，又加大了對儲能技術開發的撥款。

　　澳大利亞：澳大利亞對儲能的發展也是先立法，后補貼，比如05年出臺的先進儲能技術計劃，集中補貼了一批儲能項目，包括Redflow和zbb等，金額共計超過2000w美元，09年以后，成立兩個部門，扶持儲能技術發展，一個負責儲能技術的前期研發示范，一個為具有成熟技術或商業化潛力的新公司提供幫助。

　　七、中國儲能機遇與挑戰

　　中國作為能源大國，發展儲能優勢明顯，具有龐大的儲能市場，強大的儲能需求，低廉的研發成本、發達的基礎工業、廉價的原材料，又加上近年來一直向好的儲能政策，吸引越來越多的國際儲能企業和儲能技術入住中國，在國內尋找儲能商業化的機遇。我在下圖列舉了三種大規模儲能技術的中國化歷程：

　　釩電池：釩電池儲能最先由新南威爾斯大學提出，98年澳大利亞的pinnacle

　　VRB公司購買西南威爾斯大學的專利技術，開始釩電池應用研究，01年加拿大VRBPower收購澳大利亞pinnacleVRB，繼續釩電池商業化研究，并推出相關模塊化產品，09年，北京普能收購加拿大VRB，借助攀鋼釩礦優勢，試圖降低成本，以實現商業化，并在2011年拿到張北工程1MW儲能示范項目。

　　鈉硫電池：1967年，福特汽車申請世界首個鈉硫電池專利，應用目標是電動汽車項目，后因為問題太多而終止開發，85年日本NGK公司在日本政府的資助下研究鈉硫電池在電網中的應用，02年開始首個示范項目，2006年，上海電力聯合上海硅酸鹽研究院共同開發鈉硫電池，目前在崇明島開始示范運行。

　　鋅溴電池：94年ZBB購買江森自控相關專利技術，開始鋅溴電池商業化研究，目前有模塊化的產品，2011年ZBB與鑫龍電器合資成立安徽美能，進軍中國儲能市場，同年，百能匯通得到風投資金，開始電池國產化研究，國電南自、特變電工等企業也紛紛加入鋅溴技術引進，探索儲能領域的應用。

　　八、全球儲能行情

　　在各國的共同努力下，儲能市場呈現了蓬勃發展的趨勢，根據最新預測，2020年，儲能系統累計安裝量將達到11.3GW，容量也將突破30GWH。

　　九、結束語

　　各種信息表明，儲能市場風云涌動，各種新技術也層出不窮，因其技術成熟度不足，距離商業化較遠等因素，這里沒有作介紹，但是，我必須說，這是一個沒有老大的行業，用陳清泉院士的話講：目前的儲能技術雖然有很多，但每一種都有其優缺點，可以發揮自身優勢，應用在不同場合，沒有一種技術可以壟斷一切、包打天下。對多種多樣的儲能技術，要鼓勵百花齊放。政府通過建立公平公正公開的體制機制，進行監管，最終讓市場來檢驗各種儲能技術的實踐。