万亿市场，却不为人知！这个风口你要是抓住，就是中国的马斯克！——关于能储，你知不知道的，都在这篇文章里

2017年10月，发改委、财政部、科技部、工信部和能源局联合发布指导意见，促进储能技术在中国发展壮大。在意见书中，上述部委不仅制定了储能在未来10年的发展目标，还规划了储能由研发示范向商业化转变的推进步骤。一时间，业内人士欢欣鼓舞、奔走相告，储能的万亿市场大门即将正式开启。

那么，何为储能？顾名思义，即储存各种形式的能量，包括势能（抽水蓄能）、动能（飞轮储能）、电磁能（超导储能）、化学能（电池）等，甚至直接储存电能（超级电容），在需要的时候转化为电能使用。

目前的储能技术主要分为：1）机械储能：抽水蓄能、压缩空气、飞轮；2）电化学储能：就是电池，主要包括铅酸蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池；3）电磁储能：超导磁储能、超级电容储能；4）热储能；5）氢储能等几种。

从能量和功率的角度来看，电池是能量型储能的代表，其能量密度较大，但相对的，功率密度较小；而超级电容、超导磁储能和飞轮则是功率型储能的代表，其能量密度较小，但功率密度较大。能量密度是指一定量的物质中储存能量的多少，如300瓦时/千克；而功率密度是指每单位量的物质能输出的功率大小，大家都知道功率 = 功/时间，那么功率密度越大就意味着：虽然个头儿小，却能在短时间内输出较大的能量，颇有些四两拨千斤的意思。

Tip: 1度=1千瓦时

下面，扑克投资家将带大家走进储能的世界去瞧一瞧、看一看。

   不朽前世（？– 18世纪末）：怀胎漫漫千年，奏响储电序章

早在公元前2750年，古埃及的书籍就已经记载了电鱼能发出电击；公元前600年，人类就已经知道电和磁的自然形态了，例如摩擦起电，但人们多迷信这是魔法、魔术。直到公元16世纪，英国科学家威廉.吉尔伯特（William Gilbert）通过大量的实验驳斥了许多关于电的迷信说法，同时，他在公元1600年出版的《认磁》一书中指出，地球是具有两个极的大磁体，它使指南针的磁针始终指向北方，在吉尔伯特看来，引力无非就是磁力。为了纪念他对后世电磁学的重大贡献，人们以他的名字“吉尔伯特”作为磁动势的单位。

1660年，德国物理学家盖利克（Guericke）制造了一台能在曲轴上旋转的摩擦起电机，每一次旋转都会产生一些静电贮存在硫磺球里，进而他发现了静电感应和同性电荷相斥的现象。

1730年，英国牧师格雷把金属丝的一端连接摩擦产生的电，发现另一端仍具有对轻小物体的吸引作用。他首次分清了导体和绝缘体，并认为电是一种流体，就像水一样可以储存。

1734年，法国科学家查尔斯.杜菲（Charles du Fay）发现摩擦玻璃和摩擦松香所产生的电是不同的，他称前者为玻璃电（即正电），后者称为松香电（即负电），且同种电荷相互排斥，而不同种电荷则相互吸引。

1746年，荷兰莱顿大学的物理学家穆欣布罗克（Musschenbroek）找到了把电保存起来的办法，这就是著名的莱顿瓶，最初的电容器。它是一个玻璃瓶，贴在瓶内外的锡箔通过金属链跟金属棒相连，棒的上端则是一个金属球。

莱顿瓶的诞生在欧洲引起了强烈的反响，有好事者还为此做了大量的示范表演。其中最为壮观的当属法国人诺莱特在巴黎的一座大教堂前所作的表演，他让七百名修道士手拉手排成一行，然后让排头的修道士握住莱顿瓶，排尾的则握住瓶的引线，一瞬间，七百名修道士因受到电击而几乎同时跳起来（什么仇什么怨，可惜找不到他的照片），自此，诺莱特以令人信服的证据向人们展示了电的巨大威力。

同年，英国物理学家柯林森给美国的本杰明.富兰克林（Benjamin Franklin）寄送了一只莱顿瓶，并附上了使用说明，这直接促成了1752年那著名的费城实验。富兰克林用系上钥匙的风筝通过金属线放到云层中将“闪电”引了下来，并收集到莱顿瓶中，从而弄明白了天上的“电”和地上的“电”其实是一回事。后来，富兰克林据此发明了避雷针。

1780年，意大利的解剖学教授、医生和动物学家伽伐尼（Galvani）在一次偶然的机会中发现，闪电使解剖室内桌子上与钳子和镊子环接触的一只青蛙腿发生痉挛现象。经过反复实验，他认为痉挛现象是本来就存在的“动物电”的表现，金属丝仅仅是构成了一个放电回路而已。

而另一位意大利科学家伏特（Volta）却不同意伽伐尼的观点，他认为电存在于金属之中，而非肌肉。1799年，伏特把含食盐水的湿抹布夹在银和锌的圆形板中间，堆积成圆柱状，从而制造出世界上最早的电池－伏特电池。

自此，各种储能技术，特别是电池，进入了不断孕育的初级阶段。

   豆蔻年华（19世纪初 – 20世纪早期）：铅酸电池领头，抽水蓄能开路

紧接着伏特，1802年，苏格兰化学家克鲁克汉克（Cruickshank）对伏特电池的电流堆进行了改进，发明了便于生产制造的槽式电池。1836年，英国化学家和物理学家丹尼尔（John Daniell）进一步改良了伏特电堆，制造出第一个不极化，能保持平衡电流的“锌 - 铜”电池。1859年，法国科学家普兰特（Planté）发明了第一款可充电的铅酸电池，它由两片纯铅制成的螺旋卷组成，并由亚麻布隔开，浸入硫酸溶液中。

20世纪初，铅酸蓄电池历经了许多重大的改进，例如能量密度和循环寿命的提高等。然而，开口式设计导致的繁重维护工作（需经常加酸、加水）以及气体溢出时携带的酸雾（腐蚀周围设备并污染环境）限制了其大规模应用。此时，距离锂离子电池、钠硫电池和液流电池的出现还有几十年的时间。

在电磁储能方面，超导磁储能的概念尚未被提出，而超级电容器的技术则已开始萌芽。在莱顿瓶出现一百多年之后的1879年，Helmholz发现了电化学双电层界面的电容性质，并提出了双电层理论（但超级电容这个概念最早则是由日本人于1979年提出）。

Tip: 根据储能机理的不同，超级电容可分为双电层电容和法拉第准电容

机械储能方面，压缩空气储能的设想还未被提出，飞轮储能还仅仅停留在概念和设想的阶段，而可喜的是，全球首座抽水蓄能电站于1882年在瑞士诞生。虽然其装机容量仅515千瓦，目的只是单纯的蓄水以配合常规水电的运行，但它为后来抽蓄电站的发展奠定了牢固的基础。

Tip: 1吉瓦=1000兆瓦，1兆瓦=1000千瓦

   青春岁月（20世纪中后期 – 20世纪末）：技术创新加速，商用初显锋芒

进入20世纪的中后期，储能技术得到了极大的发展。

一、电化学储能

最早的商用阀控式铅酸蓄电池是由美国EC公司制造的，在1969-70年，公司大概生产了35万只小型密封铅酸蓄电池，而另一家公司GatesRutter则在1975发明了D型密封铅酸干电池，也即今天的阀控式密封铅酸蓄电池（VRLA）的原型。此后，VRLA电池得到了广泛的应用，直到1996年，VRLA电池已基本取代传统的富液式电池。

值得一提的是，1986年，德国的柏林能源电力公司在西柏林建成了世界第一座铅酸电池储能电站。此后，在80 - 90年代期间，德、美、日等国投运了多个铅酸电池储能系统，在削峰填谷、电力调频、提高系统电能质量等方面均有应用。但由于铅酸电池循环寿命短，比能量/比功率低（放电的能力低），亟需新型的电化学储能技术。

彼时，在那个技术大爆炸的年代，锂离子电池、钠硫电池及液流电池相继横空出世。

1966年，福特汽车和陶氏化学相继独立的发明了钠硫电池。与生活中常见的电池相反，钠硫电池是由熔融液态电极和固体电解质组成的，钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生可逆反应，从而形成能量的释放和储存。由于钠硫电池在移动场景下（如电动汽车）的应用条件较为苛刻，因而从80年代末90年代初开始，科学家们便把重点转移到了固定场合，一个重要的应用就是作为电站的储能设备。钠硫电池的蓄电性能非常优异，即便输入的电流突然超过额定功率的5-10倍，它也能泰然承受，就像“佛系青年”一般，无动于衷，这种优秀的品质完美的解决了太阳能和风能等新能源发电功率不稳定对电网安全运行所造成的困扰。

1970年，埃克森的Whittingham制成了世界上第一个锂电池，但由于锂是一种高活性的元素，能在正常的大气条件下燃烧，于是此后的研究转为开发锂化合物的电池。1980年，美国物理学家约翰.古德诺夫（John Goodenough）采用了钴酸锂作为正极材料，确立了锂离子电池的发展基础，而其大规模商用则是从索尼公司开始的。1975年，索尼与美国联合碳化物公司成立了一家名叫索尼永备的合资公司，并于1980年2月宣布开发全球第一批锂离子充电电池，经过11年的探索和研究，索尼于1991年5月发布全球首个安装在手机上的商用锂离子电池。截至2015年4月，仅索尼出售的锂离子电池就已经累计达到50亿部。

液流电池是由Thaller于1974年提出的，它的特别之处在于其电解液是置于电堆外部的，在循环泵的推动下流经电堆发生化学反应，从而实现能量的存储与释放。此后，多个国家进行了大量研究，提出了多种不同的液流体系，包括铁/铬液流电池、锌/溴液流电池、以及锌/镍液流电池等。1985年，澳洲新南威尔士大学的MarriaKazacos提出全钒氧化还原液流电池。1996年12月，日本的住友电工（SEI）建成了450千瓦级钒电池电堆，不过可惜的是，住友电工于2005年中止了全钒液流电池储能技术的研究开发。

二、电磁储能

自双电层理论提出之后，Becker于1957年申请了第一个活性炭作电极材料的电容器方面的专利，并提出可以将小型电容器用作储能器件；紧接着，标准石油公司于1969年首先实现了碳材料电容器的商业化。1979年，NEC利用从标准石油公司购买的技术，开始生产超级电容器，用于电动车的启动系统，由此开始了超级电容的大规模商业应用。

超导电感储存电能的设想是由Ferrier于1969年提出的。70年代中期，LASL和BPA电网研发了30兆焦耳/10兆瓦的超导系统，并首次实现大规模的电力应用。20年后，美国核防御办公室于1993年底成功建造了1兆瓦时/500兆瓦的超导储能示范样机，并成功的将南加里福尼亚输电线路的传输负荷极限提高了8%。此外，小容量、可移动的超导磁储能设备也取得了不小的进步。SI和ASC公司在上世纪90年代，先后投运了20多台超导储能设备用于改善配电网的电能质量和提供高质量的不间断电源（UPS）。美、德、日等国还进一步提出了100千瓦时等级的微型超导储能设备，不仅可用于UPS，而且还能作为光伏和风力发电的储能设备。

三、机械储能

抽水蓄能电站的快速发展起势于20世纪50年代，当时西欧各国的抽蓄电站装机占比达到了35-40%，直到60年代后期美国后来者居上，占据了抽蓄装机的霸主地位。全球抽蓄电站发展的黄金时期在七、八十年代，其平均年装机增量分别达到305和404万千瓦，年均增速分别达到了11.26%和6.45%，而同期全球总装机容量的增速仅为其一半。进入90年代后，亚洲的抽蓄电站建设蓬勃发展，特别是日本，一举反超美国成为抽蓄电站的新霸主，并把这个优势保持到了21世纪初，直到2017年，中国的抽蓄电站装机成为世界第一。

为解决电网的调峰问题，中国于20世纪60年代开始抽蓄电站的研发。功夫不负有心人，1968年，河北岗南水库电站成功安装了一台容量1.1万千瓦的进口抽蓄机组。1973年和1975年，北京密云水库白河水电站改建并成功投运了两台国产1.1万千瓦抽水蓄能机组，这标志着中国抽水蓄能电站的建设拉开序幕，直到90年代中期，中国建成了第一批大型的抽蓄电站。

Tip: 用电负荷是不均匀的，在用电高峰时，电网往往超负荷。此时需要投入在正常运行以外的发电机组以满足需求，这些发电机组称调峰机组。

压缩空气储能的设想最早由Stal Laval公司于1949年提出，通过将空气高压密封在报废矿井、储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电。70年代，考虑到压缩过程中产生的热量不足以使涡轮机持续长时间稳定运行，于是德国在建造全球首个压空电站（Huntorf压空电站）时，果断采用了天然气补燃的方式，即引入天然气，将之与来自地下600米的废弃矿洞中的高压空气混合燃烧，来确保涡轮机的稳定运行。1991年，美国阿拉巴马州的McIntosh压空储能电站投入商运，与Huntorf电站相同，也采用了天然气补燃的设计思路。此后，新的研究摒弃了燃气补燃方式，转向利用分级压缩，以及增加中间热交换介质等手段，来减少额外的热量需求并提升效率，然而由于设计和成本等因素，并没有得到成功的商运。

飞轮储能通过将电能转化为动能从而实现能量的存储，也许你会问，这个能储多少能量？轮子能转多久？拜托，现代飞轮每分钟转速快的能达到60000圈，这全仰仗于20世纪90年代以来高强度复合材料的成功研发，以及磁悬浮等技术的突破。然而飞轮储能商用的开启则要等到21世纪才得以实现。

   步入成年（21世纪初 – 现在）：商用持续推进，八仙各显神通

来到21世纪，随着各国政府对环保的日益关注，以及全球可再生能源需求的加速增长，储能技术成为电力系统中关键的一环。根据中国的十三五规划，到2020年，风电和光伏的总装机容量将达到420GW以上，预计将占总装机容量的20.2%，而截至2017年底，风电和光伏装机容量仅为294GW，占比16.5%。4年保底126GW的增量，将大大刺激储能市场的爆发。此外，储能技术的应用并不仅限于电网领域，它还能应用于城市轨交系统，电动车，应急电源等，难怪业内人士喜大普奔，呼喊着万亿市场的开启。

一、抽水蓄能

一提到电池，你也许会认为，这么成熟的技术应该是储能的主力军把？是，也不是。如果算上新能源汽车的动力电池，那么电化学储能（目前主要是三元锂离子电池）的确占据了绝对的优势。而如果仅仅考虑电网领域的应用，如可再生能源并网，电力辅助服务等，那么抽水蓄能则几乎占据了全部的份额。

根据前瞻产业研究院整理的数据显示，截至2017年9月底，全球累计投运储能装机169.2吉瓦，其中电化学储能装机仅2244兆瓦，占比仅1.3%，而抽蓄装机占比高达97%。中国累计投运的储能装机27.7吉瓦，其中电化学储能装机仅为318兆瓦，占比仅1.1%，余下的全部是抽水蓄能。值得一提的是，中国的抽蓄装机在2017年5月达到了27.73吉瓦，超过日本成为全球第一。

至此，你是不是以为中国的抽水蓄能装机太多了？并不是！

目前中国抽水蓄能装机占所有发电设备总装机的比例不到2%！远远不能满足日益增长的可再生能源的调峰需求。由于电化学储能目前并不能实现大容量的储能应用，其他大容量储能技术（例如压缩空气）还无法达到大规模商用的要求，因而中国抽蓄的发展仍是迫切的。国家能源十三五规划要求到2020年，抽蓄装机达到40吉瓦，十三五期间新开工规模达到60吉瓦。

虽然抽蓄技术发端于欧洲，但其在中国得到了长足的发展。全球最大的抽蓄电站在河北丰宁，规划总装机360万千瓦，目前已完成一期工程180万千瓦，二期工程正在如火如荼的进行中；此外，国内单机容量最大的抽蓄机组达到了375兆瓦，位于浙江仙居。

好了，你是不是觉得国内抽蓄的故事到这里就结束了？NO!更令人振奋的，在后面！

中国正在研究海水的抽水蓄能项目！2017年4月5日，能源局发布的海水抽蓄电站资源普查成果显示，中国海水抽蓄资源站点达238个（其中近海站点174个，岛屿站点64个），总装机容量为42.1吉瓦（其中近海为37.4吉瓦，岛屿为4.6吉瓦）。从地域分布看，广东、浙江、福建的资源站点最为丰富，分别有57个、71个、56个，资源量分别为11.5吉瓦、9.2吉瓦和10.6吉瓦，占比分别为27.2%、21.8%和25.1%；辽宁、山东、海南的资源站点分别有10个、17个、19个，资源量分别为1.2吉瓦、2.3吉瓦、5.6吉瓦，占比分别为2.9%、5.6%和13.4%。

而在此之前，全球唯一投运的冲绳海水抽蓄电站由于极端天气的原因，造成海水渗出并对周围环境产生了一定的负面影响，已于2016年停运并计划进行关闭。

看完这则消息，是不是对中国的海水抽蓄更加期待了呢？！

二、电化学储能

铅炭电池

铅酸电池在21世纪的发展可谓是老黄瓜刷绿漆，噢不，是老树发新枝了，当今铅酸电池的主流发展方向转为铅炭技术的应用，其核心是在负极引入活性炭，使其兼具铅酸电池和超级电容器的优势。自澳大利亚联邦科学及工业研究组织（CSRIO）在2004年提出了铅炭电池的结构后，美、日、澳、印等国就开展了大量研究及应用，早在2007年，铅炭电池就被应用于混合动力车上进行实车测试，并通过了10万英里的寿命测试。然并卵，目前占据主导地位的动力电池仍然是锂离子电池。

铅炭电池还可应用于可再生能源储能领域，正逐步进入商业应用的初期。中国南都电源的铅蓄电池技术在国际上处于领先地位，其储能用铅炭电池的循环寿命可达3000次以上，目前公司在国内已投运多个铅炭电池储能项目，广泛应用于调峰调频及用户侧储能等领域。

钠硫电池

钠硫电池的研发和产业化兴盛于日本，目前全球只有日本的NGK公司实现了钠硫电池的商业应用，全球范围内已建成的钠硫电池储能电站达200多座，装机规模约占电化学储能总装机量的30-40%，仅锂离子电池可与之一较高下。

中国钠硫电池的研究起步较晚，2007年1月，上海电力公司和中科院上海硅酸盐研究所成功研制出大容量650Ah的单体钠硫电池，标志着中国在世界上成为仅次于日本的第二个真正掌握钠硫电池核心技术的国家。2010年，上海硅酸盐研究所研发的100千瓦钠硫电池储能系统在上海世博园智能电网综合示范工程中并网运行，这是国内唯一公开报道的纳硫电池示范项目。专家指出，与日本NGK相比，国内钠硫技术仍有15-20年差距，短期内难以商业化推广。

液流电池

全钒液流电池是目前研究和应用最为广泛的液流技术，目前全球范围内共安装有40-50套全钒液流电池系统，其研发和制造企业主要有日本住友电工、大连融科、北京普能、美国UniEnergyTechnologies等。可惜的是，住友电工于2005年中止了全钒液流储能技术的研发，此外，北美地区第一座大型商业化全钒液流储能系统的建造方，加拿大VRB Power Systems也在2008年宣布破产。

在国内，大连融科储能（RongkePower）于2016年末投建的200兆瓦大连液流电池储能调峰电站国家示范项目，建成后将成为世界上最大的化学储能调峰电站，这一项目开创了国内大容量化学储能电站设计的先河。

锂离子电池

前已述及，电化学储能在电力系统中的装机也占有一席之地，而锂离子电池则在其中占据主导地位。来看一组数据：

 - 2017年上半年，全球投运的电化学储能电站中，锂离子电池储能装机达到163.2兆瓦，占比高达95.7%

 - 2017年二、三季度，国内投运的锂离子电池储能装机达到37.9兆瓦，占比达到86.4%

 - 2017年二、三季度，国内新投运的电化学储能设备主要应用于电力辅助服务，锂离子电池几乎包揽了全部项目

Tip: 在输电服务中，为保证电能质量和系统安全所采取的一切辅助措施都属于电力辅助服务，包括调频和调峰。

而锂离子电池作为动力电池的应用，本文就不赘述了，网上有大量的资料供君参考。值得关注的是，当前已有其他的储能技术开始尝试挑战锂离子电池在电动车应用领域的老大地位，比如：飞轮和超导储能。

三、飞轮储能

2018年1月，武汉理工大学的“用于新能源汽车高效发电机和高密度飞轮储能系统”获得5亿元的科技成果转化投资。目前，团队已在实验室研制出相关“小型飞轮”技术，并获得多项专利，如果技术转化成功，电动汽车的充电时间将减少到10多分钟，比手机充电还快！据团队领头人胡业发教授的预计，最快在2年内实现新技术在新能源汽车上的应用。

飞轮储能技术的开发和应用在美、德、日等发达国家比较多，但都因为体积和质量“变小”的技术难题，暂时只能在大型设备中使用。因此飞轮在电网领域的应用水到渠成，其最主要的应用是电力调频，例如：2008年投运的美国马萨诸塞州廷斯波罗0.5兆瓦飞轮调频示范电站，2011年投运的纽约史蒂芬森敦20兆瓦飞轮调频电站，以及2014年投运的宾夕法尼亚州黑索镇20兆瓦飞轮调频电站等。

Tip: 调频调的是电机的转速，系统频率的不稳定将会影响电子设备的正常工作。例如，低频率运行将增加汽轮机叶片所承担的压力，引起叶片的共振，缩短其寿命，甚至断裂。

虽然现代科技使得飞轮的转速达到每分钟几万转，但即便如此，1千瓦时的飞轮系统也只能维持10小时的自放电，因而这个特性决定了飞轮储能最合适应用于高功率、短时间放电或频繁充放电的储能需求。目前，国内的盾石磁能科技公司研制的GTR飞轮已广泛的应用于轨交系统的再生制动能量利用、微电网、火电厂、医院、数据中心及敏感负荷领域等，其飞轮储能的成套设备已远销美帝，安装于洛杉矶和纽约的地铁线上。

Tip: 再生制动，亦称反馈制动，通俗的讲，就是在刹车时把车辆的动能转化为电能并储存起来，而不是变成无用的热；列车启动时，再利用这部分能量提供动力。

Tip: 一个微电网的例子——2015年8月，烟台长岛分布式发电及微电网接入控制工程通过发改委验收，并正式竣工投运。这是中国北方第一个岛屿微电网工程，可在外部大电网瓦解的情况下，实现孤网运行保证对重要用户的连续供电。

然而飞轮储能的应用远不止于此，正所谓只有想不到，没有做不到。

 - 美国已开始尝试在军用设备上使用飞轮装置，由于其能够快速的充放电，独立而稳定的输出能量，加之重量轻，飞轮技术能使车辆处于最优工作状态，减少车辆的噪声，提高车辆的加速性能

 - 美国太空总署已在空间站安装了48个飞轮储能电池，联合在一起可提供超过150千瓦的电能

 - 2016年12月，中原石油工程公司与清华大学联合研制的国内首台兆瓦级飞轮储能石油钻井工程样机实现示范应用，据测算，钻机月节约柴油40吨，节能30%以上，减少二氧化碳等污染物排放40%。

- 2017年7月，中国电科38所最新研制的波浪发电装置通过国家海洋局验收。该装置成功实现波浪稳定发电，且在小于0.5米浪高的波况下仍能频繁蓄能。

四、超级电容储能

与飞轮正处于动力电池初步研发阶段不同，超级电容储能作为锂离子电池的挑战者，更显得来势汹汹。

2016年6月，工信部装备工业司公示了第四批符合《汽车动力蓄电池行业规范条件》的企业目录，江苏集盛星泰新能源（江苏集星）和宁波中车新能源均以超级电容产品进入目录。这是超级电容作为动力电池第一次进入目录，标志着国家对超级电容储能技术的支持，并为之在政策上铺路。有趣的是，江苏集星和宁波中车新能源是一家人，江苏集星是集星科技的全资子公司，而宁波中车新能源由集星科技和中车株洲电力机车有限公司合资成立。

Tip: 集星科技，于2002年由清华大学碳纳米材料研发团队创立，自08年开始已完成了5轮融资，注资企业有牡丹江南创投、上海电气、宇通集团等。公司拥有专利62项，服务于全球200余家客户，产品应用遍及12个行业。目前公司正在积极准备“新三板”上市。

早在2014年12月，当时的南车株洲电力机车有限公司就自主研发了超级电容储能设备，并成功应用在广州海珠有轨电车示范线上，这是世界上首列采用超级电容的储能式有轨电车。2年后，由宁波中车新能源参与研制的超级电容储能设备于广州地铁6号线浔峰岗站正式挂网运行，其功能与飞轮储能相同，也是应用于再生制动。

在汽车动力电池方面，2015年4月，全球首条超级电容储能式公交线（196路）在宁波投运。根据规划，宁波将在2015年至2019年内，共开通82条储能式公共交通线，分批次投入1200辆超级电容储能式无轨电车。更令人振奋的是，2016年9月，中国出口欧洲的首台长18米的超级电容储能式现代电车在第66届德国汉诺威商用车展上展出，并于当年12月在奥地利格拉兹成功上牌运营。要知道，早在十二五期间，美、日、俄在超级电容的产业化方面几乎垄断了整个市场，特别是日本，具备明显的研发优势。在这样严峻的竞争环境中，中国相关研发企业开始逐步发力，未来的竞争格局如何，让我们拭目以待。

五、超导磁储能

同为电磁储能的一种，超导磁储能在国内的研发和应用也正在逐步起势。根据市场调研机构Technavio的预测，2017-2021年全球超导储能市场将以6.37%的年复合增长率成长。

在应用方面，世界首座超导变电站于2011年在甘肃白银建成，其中的超导储能系统是全球第一套并网运行的高温超导储能系统。6年后，中国西电电气与中科院电工所合作研制的世界首台1MVA/1MJ超导储能-限流系统样机，自2017年1月起，在玉门低窝铺风电场10千伏电网系统下并网运行，这是世界上第一台实际并网运行的多功能超导电力装置。

在研发方面，储能线圈是超导储能系统中能量存储和释放的核心部件，目前国内外大型超导磁体主要采用低温超导材料，而高温超导储能磁体的技术并不成熟。然而就在2017年6月，国家电网公司科技项目“面向工程化应用的高温超导储能磁体关键技术研究”通过验收，项目攻克了高温超导线材复合化等难题，在相关关键技术方面达到国际领先水平。

全球超导储能市场的顶级供应商有美国超导公司、德国布鲁克公司、美国南方电线、住友电工和超级电力等，其他主要参与者包括瑞士ABB、ASG超导体、日本藤仓、通用电缆、诺尔达集团、耐克森及超导技术公司。而国内的超导应用还处于起步与示范阶段，“路漫漫其修远兮，吾将上下而求索”，希望中国的科技工作者们能在不久的将来再打个漂亮的翻身仗。

六、压缩空气储能

压缩空气储能是仅次于抽水蓄能的一种可以实现大容量、长时间的能量存储的系统。进入21世纪后，更为先进的绝热压缩空气储能系统得到了大力发展，这使得早期压空储能电站对化石燃料的依赖得以解除，实现了零排放。此外，随着高压气罐储气技术的成熟，压空储能技术摆脱了地形的限制，应用更为灵活。中国的压空储能技术有两位带头大哥，分别是清华和中科院。

这边厢，清华作为项目负责单位，于2014年底建成了全球首个500千瓦非补燃压空动态模拟系统，并成功实现了储能发电。该系统摒弃了过去欧美商业电站天然气补燃的技术路线，实现了能量的高效转换和零排放，其冷热电综合利用率达72%。

2017年5月，能源局把应用了清华非补燃压空储能技术的金坛盐穴压空储能项目列入了国家试验示范能源项目。项目计划建设并运行1套60兆瓦的储能发电系统，储能能力达到300兆瓦时，投资规模达5亿元。

Tip: 盐穴即盐矿开采后留下的矿洞，体积巨大且密封性良好。利用水溶开采方式在地下较厚的盐层或盐丘中采矿后会形成地下洞穴，而高温高压下的盐具有在裂缝条件下自动愈合的特点，一段时间后地下盐穴就成了很好的密封储存库，可用于储存石油、天然气以及其他相关产品等。

那边厢，中科院工程热物理研究所于2013年初在廊坊建成了1.5兆瓦的压空示范项目，3年后，团队建造的10兆瓦级别的先进压空储能系统的实验检测平台在毕节正式落地。据团队领头人陈海生透露，他们的目标是在2020年完成100兆瓦项目的建造，目前系统的设计等工作正在紧锣密鼓的进行中。

陈海生还介绍了压空储能的成本，1.5兆瓦级别新型压空储能系统每千瓦成本为1万-1.5万元，而10兆瓦级别的成本可降至6000元—8000元，降幅达一半以上。从效率上看，1.5兆瓦级别为52%，而10兆瓦级别能提升至接近60%。此外10兆瓦级别的压空储能系统的储电成本在0.3-0.5元/度，也就是说只要峰谷电价差高于0.5元就可以盈利。他还表示，如果2020年成功实现100兆瓦压空项目，每千瓦成本有望再降30-50%，达到3000-5000元/千瓦，效率将提升到接近70%。

最后，再随扑克投资家来了解一下热储能和氢储能

七、热储能

热储能主要分为显热储能和潜热储能，前者就是通过加热储能介质将热存储其中，而后者则利用物质在凝固/熔化、凝结/气化等相变过程中，都要吸收或放出热量的原理进行蓄热，因而也称之为相变储能。低温相变材料主要有冰、石蜡等，而高温相变材料主要有高温熔融盐类、混合盐类、金属及合金等。其中，高温熔融盐最为流行。

Tip: 冰和水之间的形态转变过程就是一个相变的例子

在国外，高温熔融盐储能的商业应用早在2006年就进入了飞速发展阶段，此后5年间，其市场规模从1570万美元暴增至2.5亿美元。在西班牙，高温熔融盐储能市场的年复合增长率高达99.8%！截至2010年底，全球高温熔融盐储能技术有97%应用在了光热发电项目上，这一应用的潮流一直持续到现在。国际可再生能源局（IREA）曾在2017年发布了一份名为《电力存储与可再生能源：2030年成本与市场预测》的报告，称当前全球所有配备储热设施的电力系统中，熔盐储热技术的占比已达75%，而其最主要的应用则是光热发电项目。而根据美国能源部的数据，截至2017年中，全球并网电力中的熔盐储能装机已达2.5吉瓦，超越了电化学储能1.9吉瓦的装机容量。

Tip: 光热发电，收集太阳的热，通过换热装置（内含储热介质）提供蒸汽，从而带动发电机发电；与之对应的是光伏发电，即利用半导体界面的光生伏特效应，将光能直接转变为电能。

中国第一座高温熔融盐储能系统于2013年8月由江苏太阳宝新能源公司建成，其储热能力达到20兆瓦时。这标志着中国已成为少数几个掌握高温熔融盐储能技术的国家之一。

3年后，中控太阳能德令哈10兆瓦塔式熔盐储能光热电站于2016年8月成功并网发电，该电站采光面积达到63000平方米，是中国首座投运的规模化储能光热电站，也是全球第三座投运的具备规模化储能系统的塔式光热电站。目前，二期50兆瓦的示范项目正在建设中，预计2018年底并网发电。

仅仅一个月之后，能源局正式发布了《国家能源局关于建设太阳能热发电示范项目的通知》，首批名单包括20个光热示范项目，总装机达1.35吉瓦，这无疑为中国光热储能发电的发展注入了一剂强心针。而另一则消息也让我们感到振奋，就在前不久的2018年1月，青海盐湖硝酸盐业公司向西班牙赛能集团出口1.81万吨硝酸钾和1000吨硝酸钠，这是中国光热储能熔盐产品首次进入国际市场，具有里程碑式的意义！

然而热储能的应用不止于光热发电。

西门子歌美飒一直致力于研发风能与储热的结合。2017年12月，公司开始在德国汉堡建设其第一个5兆瓦规模的项目，即第一个全面的“未来能源系统 – FES“。

此外，相变材料（如石蜡颗粒）还被用于添加在建筑材料内部，在白天吸收热量实现相变，而到了晚上则重新凝固释放热量。这样的设计可以显著减少空调制冷的使用频率，从而节约能源。

在国内，济南的移动储热能源车于2016年投入使用，以应对突发情况，及时保障居民的供暖；北京海淀区在2016年的冬季中也首次把储热技术应用于居民供暖，代替了燃煤采暖，为环境治理除了一份力。

看来储热技术在很多不同的领域都大有可为，期待有更多、更广泛的应用。

八、氢储能

在电力系统应用方面，氢储能采用电力电解水制取氢气并将其储存起来，等到需要时，再通过内燃机、燃料电池或其他方式将其转换为电能输送上网。目前，相关的研发虽然还处在初级阶段，但氢储能的应用已经开始，德国还制定了长期战略规划《氢能与燃料电池计划》，并取得了积极的成果。

2013年5月，德国建成了第一个商业化的风电制氢多能互补项目 –“h2-herten“。这个项目的厉害之处在于，尽管系统连接了外部电网以应对各种突发状况下的电力断供，但至今也没有使用过外部电网的电力。

此外，德国的EON和ENERTRAG等公司在政府的指导支持下积极实施P2G（Power-to-Gas）项目，以实现利用可再生能源大规模制氢，并以氢气或甲烷等形式进行大规模存储，而后加以利用。下一步，德国计划将开展更大规模的20-50兆瓦风电制氢的P2G示范项目，为未来的氢储能奠定基础。

在氢能发展方面，没人愿意落在后头。2017年1月，多家汽车制造商与全球大型石油公司等企业的负责人，在达沃斯论坛达成共识，宣布成立氢能委员会（HydrogenCouncil）。签署该声明的有宝马、戴姆勒、本田、现代、川崎和丰田公司的总裁，矿业公司英美资源集团的总裁，能源和工程公司苏伊士环能，以及德林和法国液化空气集团的总裁。

在国内，李总理于2014年初考察了德国的氢能混合发电项目，并指示国内相关部门组织实施氢能利用示范项目。于是，能源局指示河北、吉林加快可再生能源制氢示范工作，将氢储能列为解决弃风、弃光问题的新思路。此后中国的氢储能研发及示范应用便正式宣告开启。

2014年4月，中国节能环保集团启动了国家863项目“风电直接制氢及燃料电池发电系统技术研究与示范”，制氢功率100千瓦。国家电网的智能电网研究院于2014年10月启动了“氢储能关键技术及其在新能源接入中的应用研究”，初步具备了氢储能系统试验的能力。2015年4月，中德合作示范项目（与德国McPhy、Encon等公司合作）在河北沽源开建，目前，一期200兆瓦的风电场制氢项目已并网发电。此外，金风科技在吉林100兆瓦的风电装机，获批10兆瓦的氢储能项目。

在动力电池应用端，氢能的应用同样给锂离子电池带来不小的压力。

美国能源部对氢能和燃料电池的研发投入呈不断增长的态势，其主要研究重点放在了燃料电池系统、加氢站及氢气储存。在电动车示范应用方面，已生产超过215辆电动车，建设了30座加氢站，目前其燃料电池已广泛应用于机场货物拖车、公交大巴等场景。在欧洲，德国计划2018年建设100座加氢站，2020年达到400座，预计2020年后欧洲将建成约570座加氢站，为燃料电池汽车配套。

而国内目前仅有4所加氢站，分布在北京、上海、郑州和广东。对此，我们不必过于悲观，要相信中国的科学家们一定能后来者居上。这不，就在几天前，3月末，中国氢燃料电池迎来新突破，新源动力自主研发的HYMOD-300型车用燃料电池作为国内首例，突破了车用燃料电池5000小时的耐久性难关。目前，该电池已成功应用于荣威750燃料电池轿车，以及中国首款、全球第四款商业化的燃料电池汽车 - 上汽大通FCV80。

Tip: 5000小时是由美国能源部提出的燃料电池商业化技术要求

中国科技部长万钢表示，氢燃料电池在寿命、可靠性、使用性能上基本达到车辆使用要求，目前中国已初步掌握核心技术，基本建立了具有自主知识产权的燃料电池汽车动力系统技术平台。中国汽车工程学会理事长付于武预计，到2030年，中国氢能汽车产业产值有望突破万亿元大关。

未来，储能技术将给我们的生活带来巨大的改变，今天先让我们为之做好理论准备！