锂离子电池将成为电网储能市场扩大的原动力

美国调查公司NavigantResearch于2014年9月18日发表的调查结果称，电网用能源储存相关市场规模到2024年将达到156亿美元/年。

因以光伏发电为代表的更多可再生能源并入电网，市场将日益扩大。

该公司所调查的市场不仅为能源储存系统，还包括相关服务。预计2014年的市场规模为6.75亿美元，到2024年将扩大到23倍以上。

由调查结果可以设想，蓄电池企业等将会把业务中心移向诸如能源储存系统的应用服务等供应链下游领域。

为电网导入能源储存系统，对于抑制可再生能源导致的输出功率变动是非常重要的。由于能源储存系统的性能及供给能力在逐步达到电力运营商要求的水准，因此采用正在迅速扩大。据称，其中锂离子电池将成为市场扩大的原动力。

NavigantResearch分析认为，与提供电力转换系统等核心技术相比，处于供应链最下游的相关服务领域存在更多的附加值。

蓄电池及电力转换系统等相关系统企业，尽管也开展着这种相关服务，但要想取得成功，尚需解决多企业合作以及确立资金筹措模式等课题。

截至2014年8月，全球储能项目容量合计183.54GW，其中抽水蓄能项目容量176.93GW，占比96.4%，热储能项目容量3.34GW，占比1.8%，锂电池储能项目容量490MW，占比0.3%，其余占比1.5%。从储能技术的发展历史来看，随着现代社会电气化程度的不断提高，市场对于能量储存的需求重点已经由热能储存转向电能储存，使用的技术路线主要包括抽水蓄能、物理储能(主要是飞轮储能、压缩空气储能)、化学储能(主要是电池储能)。衡量一种储能技术是否具有商业化应用的潜力，主要需考察的参数包括：功率和能量密度、充放电效率(损耗)、规模化能力、响应时间、循环寿命、成本。

在目前所使用的主流电能储存技术中，电池储能凭借较高的功率和能量密度、模块化部署能力、未来进一步降低成本的较大潜力，可适用的应用范围最广，已逐渐成为最主流的储能技术路线。

而在电池储能的细分技术路线中，与锂电池已基本确立电动汽车领域的主流地位不同，新型铅酸电池(主要指铅碳电池)、锂电池、液流电池均有机会占据一席之地。铅碳电池，由于在传统铅酸电池的负极板中加入了活性炭，可阻止硫酸盐化，令电池寿命和充电接受能力大幅提高，设计寿命长达15年且几乎无需维护，尽管单位购置成本较传统铅酸电池高50%~100%，但使用寿命则可长达4-6倍。

锂电池储能技术知识科普

在化学电池中，化学能直接转变为电能是靠电池内部自发进行氧化、还原等化学反应的结果，这种反应分别在两个电极上进行。负极活性物质由电位较负并在电解质中稳定的还原剂组成，如锌、镉、铅等活泼金属和氢或碳氢化合物等。

正极活性物质由电位较正并在电解质中稳定的氧化剂组成，如二氧化锰、二氧化铅、氧化镍等金属氧化物，氧或空气，卤素及其盐类，含氧酸及其盐类等。电解质则是具有良好离子导电性的材料，如酸、碱、盐的水溶液，有机或无机非水溶液、熔融盐或固体电解质等。当外电路断开时，两极之间虽然有电位差(开路电压)，但没有电流，存储在电池中的化学能并不转换为电能。当外电路闭合时，在两电极电位差的作用下即有电流流过外电路。同时在电池内部，由于电解质中不存在自由电子，电荷的传递必然伴随两极活性物质与电解质界面的氧化或还原反应，以及反应物和反应产物的物质迁移。电荷在电解质中的传递也要由离子的迁移来完成。

因此，电池内部正常的电荷传递和物质传递过程是保证正常输出电能的必要条件。充电时，电池内部的传电和传质过程的方向恰与放电相反；电极反应必须是可逆的，才能保证反方向传质与传电过程的正常进行。因此，电极反应可逆是构成蓄电池的必要条件。为吉布斯反应自由能增量(焦)；F为法拉第常数=96500库=26.8安·小时；n为电池反应的当量数。这是电池电动势与电池反应之间的基本热力学关系式，也是计算电池能量转换效率的基本热力学方程式。实际上，当电流流过电极时，电极电势都要偏离热力学平衡的电极电势，这种现象称为极化。

电流密度（单位电极面积上通过的电流）越大，极化越严重。极化现象是造成电池能量损失的重要原因之一。极化的原因有三：①由电池中各部分电阻造成的极化称为欧姆极化；②由电极－电解质界面层中电荷传递过程的阻滞造成的极化称为活化极化；③由电极－电解质界面层中传质过程迟缓而造成的极化称为浓差极化。减小极化的方法是增大电极反应面积、减小电流密度、提高反应温度以及改善电极表面的催化活性。