2.3鋰離子電池依然是當(dāng)前儲能領(lǐng)域研究熱門

電動汽車成為帶動鋰離子電池技術(shù)研發(fā)的重要因素。當(dāng)前，對于鋰電池，正極材料磷酸鐵鋰和鎳鈷錳三元材料是研究重點(diǎn)，負(fù)極材料納米硅和石墨烯是研究熱點(diǎn)，正負(fù)極材料類型越來越多，應(yīng)用范圍越來越廣。鋰離子電池作為當(dāng)前電動汽車的主流電池，能量密度尚有待提高。目前電動汽車電池能量密度最高約為170W·h/kg，續(xù)航里程最多可達(dá)400km。家用鋰電池儲能系統(tǒng)已經(jīng)商業(yè)化。

2.4鋰硫電池是目前最接近產(chǎn)業(yè)化的高能量密度電池

鋰硫電池理論上能量密度超過2700W·h/kg，實(shí)際能量密度能達(dá)到400～600W·h/kg。目前國外達(dá)到商用水平的鋰硫電池能量密度已達(dá)到300W·h/kg。我國已經(jīng)研制出能量密度高于600W·h/kg的鋰硫二次電池，處于國際先進(jìn)水平。鋰—空氣電池、鋁空氣電池、鎂電池等高能量密度電池成為當(dāng)前攻關(guān)重點(diǎn)。

2.5氫燃料電池應(yīng)用規(guī)模逐漸擴(kuò)大

氫燃料電池依然是燃料電池發(fā)展主流方向，相關(guān)技術(shù)已基本達(dá)到產(chǎn)業(yè)化要求，且小規(guī)模應(yīng)用于火車、乘用車、自行車、叉車、小型直升機(jī)等交通工具。乘用車?yán)m(xù)航里程達(dá)到500～700km，100km能耗僅相當(dāng)于3.3L汽油。目前部分國家利用化石燃料改質(zhì)制氫成本跟汽油大致相當(dāng)。可再生能源制氫、生物制氫和常溫常壓陸路輸氫成為研究重點(diǎn)。

2.6儲熱市場受重視程度逐漸提高

目前，儲熱技術(shù)發(fā)展迅速，部分熱儲能技術(shù)已經(jīng)非常成熟，特別是顯熱儲能，但市場規(guī)模依然不大，主要是由于熱儲能成本高，社會對熱儲能缺乏足夠重視。據(jù)估算，儲熱系統(tǒng)可為全球節(jié)約30%～40%能源。業(yè)界正在研究利用儲熱電池吸收車內(nèi)熱量或捕存太陽熱能，將熱能轉(zhuǎn)換為電能，為車廂供熱制冷，降低電動汽車電池成本，預(yù)計能提高汽車?yán)m(xù)航40%以上。

3儲能產(chǎn)業(yè)及技術(shù)展望

3.1太陽能、風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)容量快速增長，發(fā)電成本繼續(xù)下降

統(tǒng)計過去20年太陽能、風(fēng)能裝機(jī)容量，太陽能裝機(jī)容量每兩年翻一番，風(fēng)能裝機(jī)容量每4年翻一番，全球太陽能裝機(jī)容量從2005年的5.1GW增長到2015年的227GW，風(fēng)能裝機(jī)容量從2005年的59GW增長到2015年的433GW。預(yù)計2025年、2030年太陽能裝機(jī)容量將分別達(dá)到1500GW、2400GW，同期風(fēng)能裝機(jī)容量將分別達(dá)到1200GW、2000GW(圖3、圖4)。儲能技術(shù)作為支撐可再生能源并網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，市場潛力巨大。

晶體硅光伏電池價格持續(xù)降低，價格從1977年的76美元大幅下降至2015年的0.3美元。過去5年太陽能、風(fēng)能發(fā)電成本下降了50%～60%。當(dāng)前太陽能光伏發(fā)電、陸上風(fēng)電在部分國家已具有競爭力。按照目前的發(fā)展趨勢，預(yù)計到2025年風(fēng)電、光伏發(fā)電將在很多國家成為最便宜的發(fā)電方式。

3.2家庭儲能將呈快速增長趨勢

近5年來，家庭儲能在德國、美國、澳大利亞、日本等國家獲得快速發(fā)展，據(jù)HIS、REN最新發(fā)布的數(shù)據(jù)顯示，全球家庭光伏發(fā)電電池儲能裝機(jī)容量2020年有望達(dá)到1000MW，2020年后，儲能系統(tǒng)將成為電力生產(chǎn)運(yùn)營的必備部分，而工業(yè)、商業(yè)，尤其是居民家庭儲能的增長速度會明顯高過電網(wǎng)儲能，2025年儲能技術(shù)應(yīng)用有望進(jìn)入大規(guī)模發(fā)展期。

3.3電池技術(shù)未來

10年有望取得重大突破目前，電動汽車電池的能量密度范圍為80～180W·h/kg，從當(dāng)前電池的研發(fā)進(jìn)展及產(chǎn)業(yè)投資、相關(guān)扶持政策來看，未來10年電池技術(shù)有望取得重大突破，能量密度有望達(dá)到300～350W·h/kg，從而使得電動汽車?yán)m(xù)航里程達(dá)到600～800km(圖5)。

3.4電動汽車市場前景廣闊

電動汽車電池成本目前占整車成本的1/3～1/2，過去5年鋰電池組成本已下降了55%，至2020年有望再下降40%。隨著電動汽車電池能量密度提高帶來的續(xù)航里程增加，加之成本不斷下降，全球電動汽車銷量有望呈指數(shù)上升(圖6)。

4結(jié)論

當(dāng)前在全球倡導(dǎo)大力發(fā)展清潔能源的時代背景下，開發(fā)能量密度更高、循環(huán)壽命更長、系統(tǒng)成本更低、安全性能更好的儲能技術(shù)已經(jīng)成為各國研究支持計劃的一個重要方向。在可再生能源產(chǎn)業(yè)、電動汽車產(chǎn)業(yè)和能源互聯(lián)網(wǎng)產(chǎn)業(yè)快速發(fā)展的推動下，儲能產(chǎn)業(yè)有望呈爆發(fā)性增長態(tài)勢。可再生能源電力儲存成本將持續(xù)降低，儲能系統(tǒng)性能和技術(shù)成本會進(jìn)入一個良性循環(huán)發(fā)展新階段。目前的電池儲能成本、能量密度距離人們的期望值還有一定距離，從當(dāng)前的研究成果來看，電池技術(shù)有望迎來重大突破，市場前景廣闊。儲能技術(shù)突破疊加全球能源轉(zhuǎn)型加速，將會給全球油氣行業(yè)帶來巨大壓力。