碳材料在电化学储能中的应用 梁骥，闻雷，成会明，李峰* （中国科学院金属研究所先进炭材料研究部，辽宁沈阳110016） 摘要：电化学储能材料是电化学储能器件发展及性能提高的关键之一.碳材料在各种电化学储能体系中都起到 了极为重要的作用，特别是近期出现的各类新型碳材料为电化学储能的发展带来了新动力，并展现了广阔的应用前景.本文综述了碳材料，特别是以碳纳米管和石墨烯为代表的纳米碳材料，在典型电化学储能器件（锂离子/钠离子电池、超级电容器和锂硫电池等）、柔性电化学储能和电化学催化等领域的研究进展，并对碳材料在这些领域的应用前景进行了展望. 关键词：碳材料；电化学；储能；催化；锂硫；氧还原中图分类号：O646 文献标识码：A 收稿日期：2015-09-11，修订日期：2015-11-04 *通讯作者，Tel:(86-24)83970065，E-mail ：fli@https://www.doczj.com/doc/919725565.html, 沈阳材料科学国家(联合)实验室葛庭燧奖研金项目、科技部国家重大科技研究计划项目(No.2011CB932604, 2014CB932402)、国家自然科学基金(No.51221264，No.51525206，No.51172239，No.51372253，No.U14012436)、中国科学院 战略性科技先导专项(No.XDA01020304)和重点部署项目(No.KGZD-EW-T06)资助 电化学 JOURNAL OF ELECTROCHEMISTRY 第21卷第6期 2015年12月 Vol.21No.6Dec.2015 DOI :10.13208/j.electrochem.150845 Cite this :J .Electrochem .2015,21(6):505-517 Artical ID :1006-3471(2015)06-0505-13Http ://https://www.doczj.com/doc/919725565.html, 交通、信息等领域的高速发展，对具有高能量/功率密度、长寿命、安全、廉价以及环境友好等特性的电化学储能器件提出了愈加迫切的需求.为实现电化学储能器件的快速充放电，需提高其功率密度；为增强续航能力，需提高其能量密度；为延长使用寿命，需提高其循环性能；为实现便携性，需轻、薄、可弯折等特性，而影响这些性能的根本因素在于电化学储能材料（电极材料）的特性.因此，研究开发高性能、低成本的电极材料是电化学储能器件研发工作的核心. 目前，高性能电极材料已成为材料和电化学储能应用研究领域的热点，而针对未来的电池系统，如锂硫电池和柔性电池等，电极材料的研究具有更大的科学意义和应用潜力，并受到了广泛关注.然而电化学储能体系十分复杂，诸多热力学和动力学行为（包括化学、物理、力学等行为）在电化学过程中于不同尺度同时发生，这些行为与电极材料的结构和性质密切相关，但由于研究手段的制约，人们对这些行为的认识并不深入.尽管对于电化学储能的材料和器件的研究已经取得较大进展，但迄今尚未取得根本性的突破，目前的电化学储能材料难以满足未来新型电子器件的要求[1]. 碳材料具有结构多样、表面状态丰富、可调控性强、化学稳定性好等优点，同时具有优异的电输运特性和高活性表面，长久以来一直是各类电化学储能器件的理想材料，同时也是电化学储能体系中的关键组分，以活性物质、导电剂、包覆层、柔性基体、电催化剂（载体）等多种形式应用于电化学储能器件/体系中并发挥重要作用.特别是以碳纳米管和石墨烯为代表的新型碳纳米材料，具有优异的导电性、高比表面积和可构建三维网络结构的特点，在电化学储能领域表现出巨大的应用潜力，近年来得到了快速发展[2]. 1碳材料概述 碳材料的发展不断给科学和研究拓展新的领域并带来新的方向.从上个世纪发现的富勒烯、碳纳米管到近期出现的石墨烯和石墨炔一直被广大研究人员和产业部门所关注，形成了持续热点.碳元素在自然界中广泛存在，具有构成物质多样性、特异性特点.作为单质，碳原子可由sp 1、sp 2、sp 3三种杂化方式形成结构和性质完全不同的固体.其中，sp 2杂化的碳原子构成的碳质材料形式最为多样，新型碳材料基本都是以sp 2杂化为主. sp 2杂化的碳材料由石墨片层或石墨微晶构
《中国储能行业部分竞争对手分析及市场发展战略展望》 更新日期：2020年 【版本：2020新版】 （竞争对手分析可定制调研，专属定制）
目录 第一章2019年中国储能行业部分企业运行分析 (4) 第一节xxxxxxxx股份有限公司 (4) 一、企业发展简况分析 (4) 二、企业经营情况分析 (5) 三、企业核心竞争力分析 (5) 四、公司发展战略及展望分析 (8) 第二节xxxxxxxx股份有限公司 (8) 一、企业发展简况分析 (8) 二、企业经营情况分析 (9) 三、企业核心竞争力分析 (10) 四、公司发展战略及展望分析 (11) 第三节xxxxxxxx股份有限公司 (11) 一、企业发展简况分析 (11) 二、企业经营情况分析 (12) 三、企业核心竞争力分析 (12) 四、公司发展战略及展望分析 (13) 第四节xxxxxxxx股份有限公司 (14) 一、企业发展简况分析 (14) 二、企业经营情况分析 (14) 三、企业核心竞争力分析 (14) 四、公司发展战略及展望分析 (15) 第五节天能动力国际有限公司 (16) 一、企业发展简况分析 (16) 二、企业经营情况分析 (16) 三、企业核心竞争力分析 (16) 四、公司发展战略及展望分析 (17)
第六节xxxxxxxx股份有限公司 (17) 一、企业发展简况分析 (17) 二、企业经营情况分析 (18) 三、企业核心竞争力分析 (18) 四、公司发展战略及展望分析 (20) 第七节xxxxxxxx科技股份有限公司 (21) 一、企业发展简况分析 (21) 二、企业经营情况分析 (22) 三、企业核心竞争力分析 (22) 四、公司发展战略及展望分析 (24) 第八节xxxxxxxx股份有限公司 (25) 一、企业发展简况分析 (25) 二、企业经营情况分析 (25) 三、企业核心竞争力分析 (26) 四、公司发展战略及展望分析 (27) 第九节xxxxxxxx有限公司 (30) 一、企业发展简况分析 (30) 二、企业经营情况分析 (30) 三、企业核心竞争力分析 (31) 四、公司发展战略及展望分析 (32) 第十节xxxxxxxx有限公司 (32) 一、企业发展简况分析 (32) 二、企业经营情况分析 (33) 三、企业核心竞争力分析 (33) 四、公司发展战略及展望分析 (34)
储能领域行业深度分析 1. 储能：充放之间，实现能量的跨时间转移 储能即是将电能转化为其他形式的能量储存起来。储能的基本方法是先将电力转化为其他形式的能量存放在储能装置中，并在需要时释放;根据能量转化的特点可以将电能转化为动能、势能和化学能等。储能的目的主要是实现电力在供应端、输送端以及用户端的稳定运行，具体应用场景包括：1)应用于电网的削峰填谷、平滑负荷、快速调整电网频率等领域，提高电网运行的稳定性和可靠性;2)应用于新能源发电领域降低光伏和风力等发电系统瞬时变化大对电网的冲击，减少“弃光、弃风”的现象;3)应用于新能源汽车充电站，降低新能源汽车大规模瞬时充电对电网的冲击，还可以享受波峰波谷的电价差。 图 1：储能系统通过储能逆变器实现电能的充放电
目前市场上主要的储能类型包括物理储能和电化学储能。根据能量转换方式的不同可以将储能分为物理储能、电化学储能和其他储能方式：1)物理储能包括抽水蓄能、压缩空气蓄能和飞轮储能等，其中抽水蓄能容量大、度电成本低，是目前物理蓄能中应用最多的储能方式。2)电化学储能是近年来发展迅速的储能类型，主要包括锂离子电池储能、铅蓄电池储能和液流电池储能;其中锂离子电池具有循环特性好、响应速度快的特点，是目前电化学储能中主要的储能方式。3)其他储能方式包括超导储能和超级电容器储能等，目前因制造成本较高等原因应用较少，仅建设有示范性工程。 表 1：物理储能和电化学储能是目前主要的储能方式 储能主要应用于电网输配与辅助服务、可再生能源并网、分布式及微网以及用户侧各部分。在电网输配和辅助服务方面，储能技术主要作用分别是电网调峰、加载以及启动和缓解输电阻塞、延缓输电网以及配电网的升级;在可再生能源并网方面，储能主要用于平滑可再生能源输出、吸收过剩电力减少“弃风弃光”以及即时并网;在分布
详解电化学储能在发电侧的应用 随着国家环境保护力度的不断加强，新能源发电装机占比逐渐攀升，我国能源结构正在逐步转型。储能系统因其响应速率快、调节精度高等特点，成为能源行业中提升电能品质和促进新能源消纳的重要支撑手段，受到越来越多的重视。并且由于储能技术的进步、产品质量的提高及成本的不断降低，储能技术已具备商业化运营的条件，尤其是多种电化学储能技术的发展逐步扩展了储能的应用领域。 除了技术的进步，国家政策法规的颁布、电力市场改革的不断深化，也促进了电化学储能技术的应用推广。本文从数据的角度概要分析了储能在全球电力行业中的应用现状，对国内电化学储能产业政策和标准的发展进行了总结，并介绍了电化学储能的种类、技术路线以及系统集成关键技术。除此之外，针对发电侧，重点从功能、政策和应用项目等方面论述了电化学储能技术在大规模新能源并网、辅助服务及微电网等有商业价值的应用场景。最后对电化学储能技术在未来能源系统中的前景和发展趋势做了展望，并在促进储能商业化运营及推广方面对储能企业提出了发展建议。 目前，我国电力生产和消费总量均已居世界前列，且保持高速增长的趋势。国家统计局发布的数据显示，2018年1～12月份，全国规模以上发电企业累计完成发电量67914 kW·h，同比增长6.8%，全国全社会用电量68449 kW·h，同比增长8.5%。而在电能供给和利用方面我国却还存在结构不合理、综合利用效率较低、新能源渗透率较低、电力安全水平亟待提升等问题[1]，因此如何保障经济发展中电力生产与供应的安全，同时又实现节能减排与环境保护，是我国电力行业发展的重大战略任务。近年来飞速发展的储能技术为解决以上问题提供了可行性。储能成本和性能的改进、全球可再生能源运动带来的电网现代化与智能化，以及电力市场改革带来的净电量结算政策的淘汰、参与电力批发市场、财政激励、FIT（太阳能发电上网电价补贴政策）等因素的驱动，使得储能在全球掀起了一场发展热潮。储能使电能具备时间空间转移能力，对于保障电网安全、改善电能质量、提高可再生能源比例、提高能源利用效率具有重要意义。基于储能
特变电工新疆新能源股份有限公司 储能行业发展分析报告 市场管理部 二零一五年八月十八日 目录 一、储能产业发展状况 (3) （一）国外储能产业发展情况 (3) （二）中国储能产业发展情况 (5) 二、储能市场分析 (8) （一）全球市场 (8) （二）国内市场 (9) 三、政策支持 (10) （一）国内现有政策分析 (10) （二）国外政策经验借鉴 (12) 四、存在的问题和挑战 (13) （一）产业政策和行业标准缺失问题亟待解决 (13) （二）自主技术有待工程应用验证和进一步完善 (14) （三）产品成本过高，推广力度不足 (14) （四）商业模式模糊 (15) 五、国内主要储能变流器生产企业分析 (15)
（一）北京能高 (15) （二）四方继保 (16) （三）索英电气 (17) （四）中船鹏力 (18) 储能是指通过介质或者设备，利用化学或者物理的方法把能量存储起来，根据应用的需求以特定能量形式释放的过程，通常说的储能是指针对电能的储能。储能技术应用广泛，随着电力系统、新能源发电（风能、太阳能等）、清洁能源动力汽车等行业的飞速发展，对储能技术尤其大规模储能技术提出了更高的要求，储能技术已成为该类产业发展不可或缺的关键环节。特别是储能技术在电力系统中的应用将成为智能电网发展的一个必然趋势，是储能产业未来发展的重中之重。当前，储能领域正处于由技术积累向产业化迈进的关键时期。 随着我国社会和经济的发展对能源的消耗越来越多，煤炭的大量消耗的结果造成了我国严重的大气污染，严重影响人民的身体健康。因此，普及应用可再生能源、提高其在能源消耗中的比重是实现社会可持续发展的必然选择。由于风能、太阳能等可再生能源发电具有不连续、不稳定、不可控的特性，可再生能源大规模并入电网会给电网的安全稳定运行带来严重的冲击，而大规模储能系统可有效实现可再生能源发电的调幅调频、平滑输出、跟踪计划发电，从而减小可再生能源发电并网对电网的冲击，提高电网对可再生能源发电的消纳能力，解决弃风、弃光问题。因此，大规模储能技术是解决可再生能源发电不连续、不稳定特性，推进可再生能源的普及应用，实现节能减排重大国策的关键核心技术，是国家实现能源安全、经济可持续发展
储能产业发展的几大技术方向 发表于：2018-06-01 09:32:58 来源：计鹏新能源作者：贾婧 目前全球和中国储能累计装机中，抽水蓄能最高，占比超过90%，熔融盐储热第二，电化学储能排名第三;从发展速度来看，电化学增长较快，截至2016 年底，全球电化学储能装机规模达1756.5MW，近 5 年复合增长率27.5%，其中以锂离子电池累计规模最大，超过50%以上。
电化学储能具有设备机动性好、响应速度快、能量密度高和循环效率高等优势，是当前储能产业发展和研究的热点，主要应用在电网辅助服务、可再生能源并网、电力输配、分布式发电及微网领域。从我国已投运的电化学储能项目来看，分布式发电及微网领域的装机规模最大，其余依次为可再生能源并网领域、电力辅助服务领域和电力输配领域。 从技术方向来分类，主流电化学储能技术包括先进铅酸电池、锂离子电池、液流电池和钠硫电池等。 传统铅酸蓄电池凭借其安全可靠、容量大、性价比高等优点，在储能领域仍具有稳固的地位。特别近年来，以铅炭电池为代表的新兴铅酸技术的出现，大大弥补了传统铅酸电池比能量低、寿命短等缺点，使其在大规模储能领域的应用成为可能。 锂离子电池由正负电极、隔膜、电解液组成，具有能量密度大、工作温度范围宽、无记忆效应、可快速充放电、环境友好等诸多优点，目前在国内已广泛应用于各类电子产品、新能源车和电化学储能等领域。特别受下游新能源车动力电池需求增长拉动，产业规模和技术发展加速，技术和产业链正在进一步成熟。 液流电池具有充放电性能好、循环寿命长的特点，适合大规模储能应用。目前较为成熟的液流电池体系有全钒、锌溴、铬铁、多硫化钠-溴等双液体系，目前应用和研究最广的为全钒液流电池，但由于成本过高、体积密度低等原因，产业还处于起步阶段。锌溴、铬铁、多硫化钠等电池的技术或被垄断、或处于研发阶段，未能实现产业化。 钠硫电池以单质硫和金属钠为正负极，β-氧化铝陶瓷为电解质和隔膜，其工作温度在300-350 摄氏度之间，具有能量密度高、功率特性好、循环寿命长、成本相对低等优点，其规模约占全球电化学储能总装机量的30-40%，仅次于锂离子电池。但由于技术垄断，目前在国内无法大规模推广。 从技术成熟度、经济性、安全环保性等来看，锂电池是我国发展较快、有望率先带动储能商业化的电化学储能技术。
2021年电化学储能行业分析报告 2021年2月
目录 一、锂电储能应用广泛，装机规模持续提升潜力巨大 (6) 1、抽水蓄能装机规模最大，锂电储能快速发展 (7) 2、电化学储能产业链：上游材料、中游核心部件制造、下游应用 (9) 二、五年三千亿市场空间可期，能源革命是核心驱动力 (10) 1、能源结构转型对电网的冲击是发输配电侧储能的底层逻辑 (10) （1）全球脱碳趋势明确，高比例可再生能源结构转型加速 (10) （2）可再生能源波动性与电网稳定性的根本性矛盾催生储能需求 (12) （3）发电侧与输配电侧储能的本质作用基本相同，未来5年需求约131GWh (16) 2、多因素作用推动用电侧储能快速发展，未来5年需求约93GWh (18) （1）欧美主要国家用电成本高昂，分布式光伏系统快速发展为储能提供市场基础18 （2）上网补贴（FIT）和净计量（NEM）政策到期或削减，分布式搭配储能有望得到推广 (19) （3）部分国家电力供应稳定性较差，不同规模的停电事件时有发生，储能接受度提升 (19) （4）2010-2019年锂电池价格下降87%，带动系统成本快速下降，储能经济性逐渐显现 (21) （5）未来5年用电侧的储能系统需求约93GWh，年均复合增速95% (21) 3、5G基站建设周期带动后备电源需求大幅提升 (22) （1）5G建设加速，2019-2028年宏基站需求近500万个 (22) （2）5G基站功耗大幅提升2.5-4倍，带动后备电源扩容需求大幅增加 (23) （3）磷酸铁锂电池成为5G基站后备电源的主流技术路线 (24) （4）未来5年5G基站的储能系统需求近35GWh (25) 4、汽车电动化转型加速，光储充模式有望推广 (26) （1）汽车电动化转型加速，未来5年充电设施有望新增约440万台 (26) （2）光储充一体化充电站模式有望推广，未来5年国内储能系统需求约6.8GWh . 27
2018-2024年中国储能产业市场研究报告 喵咪产业服务(微信公众号) 第1章：2014-2018年二季度中国储能行业发展综述 1.1 储能行业定义及分类 1.1.1 储能行业定义 储能主要是指电能的储存。储能又是石油油藏中的一个名词，代表储层储存油气的能力。储能本身不是新兴的技术，但从产业角度来说却是刚刚出现，正处在起步阶段。 到目前为止，中国没有达到类似美国、日本将储能当作一个独立产业加以看待并出台专门扶持政策的程度，尤其在缺乏为储能付费机制的前提下，储能产业的商业化模式尚未成形。 1.1.2 储能行业分类 电池储能 大功率场合一般采用铅酸蓄电池，主要用于应急电源、电瓶车、电厂富余能量的储存。小功率场合也可以采用可反复充电的干电池：如镍氢电池，锂离子电池等。 电感器储能 电感器本身就是一个储能原件，其储存的电能与自身的电感和流过它本身的电流的平方成正比：E=L*I*I/2。由于电感在常温下具有电阻，电阻要消耗能量，所以很多储能技术采用超导体。电感储能还不成熟，但也有应用的例子见报。 电容器储能 电容器也是一种储能原件，其储存的电能与自身的电容和端电压的平方成正比:E=C*U*U/2。电容储能容易保持，不需要超导体。电容储能还有很重要的一点就是能够提供瞬间大功率，非常适合于激光器，闪光灯等应用场合。 此外，还有其它的储能方式：比如机械储能等。 储能主要基于以下两点： 1．风电光伏产业的迅猛发展将推动大容量储能产业的发展。储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，能有效调节新能
源发电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及光伏发电方便可靠地并入常规电网。储能电池的未来应该在风电和光电产业，其中尤以已经大量布局的风电产业为主。风力资源具有不稳定性，此外，风力资源较大的后半夜又是用电低谷，因此，虽然近年来风、光电产业发展势头迅猛，但一直饱受“并网”二字困扰，储能技术的应用，可以帮助风电场输出平滑和‘以峰填谷’。 2．新能源汽车特别是电动汽车的良好发展利好动力电池储能产业发展。四部委推出5个城市私人购买新能源补贴政策的试点方案，该方案重点对纯电动和插电式混合动力进行了补贴。伴随电动汽车的发展，高效储能电池必将逐步取代内燃机。伴随着电池成本逐渐下降，成熟度日益提高，对内燃机的替代能力将逐渐增强。 储能技术可以说是新能源产业革命的核心。储能产业巨大的发展潜力必将导致这一市场的激烈竞争。如果政策到位，我国储能产业既可快速成长为在全球有重要影响的新兴战略性产业，也将极大促进国内新能源的规模化发展。 1.1.3 储能行业生命周期分析 储能行业生命周期理论 行业生命周期理论行业生命周期理论(Industry Life Cycle) 。储能行业的生命周期指行业从出现到完全退出社会经济活动所经历的时间。行业的生命发展周期主要包括四个发展阶段：幼稚期，成长期，成熟期，衰退期。如词条附图所示。行业的生命周期曲线忽略了具体的产品型号、质量、规格等差异，仅仅从整个行业的角度考虑问题。储能行业生命周期可以从成熟期划为成熟前期和成熟后期。在成熟前期，几乎所有行业都具有类似S形的生长曲线，而在成熟后期则大致分为两种类型。 识别 识别行业生命周期所处阶段的主要指标有：市场增长率、需求增长率、产品品种、竞争者数量、进入壁垒及退出壁垒、技术变革、用户购买行为等。下面分别介绍生命周期各阶段的特征。 幼稚期
电化学储能体系的特点及其未来发展的思考 摘要：电化学储能的发展史，是一部材料科技的进步史，工艺的改进使其量变，新材料的改进使其质变。突破应用范围，提高能量密度，始终是电化学储能技术的不便追求，各类电化学储能电池在生产和研究中具有不同的创新和应用方向。当前主要的电化学储能电池有铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、超级电容器、锂离子电池。 关键词：电化学储能铅酸电池氧化还原液流电池钠硫电池超级电容器锂离子电池 正文：电能是现代社会人类生活、生产中必不可缺的二次能源。随着社会经济的发展,，人们对电的需求越来越高。电力需求昼夜相差很大，但发电厂的建设规模必须与高峰用电相匹配，投资大利用率较低。另一方面，随着化石能源的不断枯竭，人们对风能、水能、太阳能等可再生能源的开发和利用越来越广泛。为了满足人们生产及生活的用电需求，减少发电厂的建设规模，减少投资，提高效率，以及保证可再生能源系统的稳定供电，开发经济可行的储能(电)技术，使发电与用电相对独立极为重要。目前储能技术应用最为广泛的是电化学储能，电化学储能的发展史，是一部材料科技的进步史，工艺的改进使其量变，新材料的改进使其质变。突破应用范围，提高能量密度，始终是电化学储能技术的不便追求，各类电化学储能电池在生产和研究中具有不同的创新和应用方向。当前主要的电化学储能电池有铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、超级电容器、锂离子电池。下面分别介绍这几种储能电池的特点。 铅酸电池：自从1859年法国人普兰特发明了铅酸电池，至今已有140多年的历史。在这一百多年来以来，人们对它进行不断的研究和改进，是铅酸电池得到了极大的发展，目前主流的是阀控式铅酸电池。铅酸电池由于材料来源广泛，价格低廉，性能优良，目前应用比较广泛。 铅酸电池的优点：
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先进介电储能材料 通过陈国华老师的先进介电储能材料讲座使我知道了铁电材料的特殊电学性能意味着它广阔的应用前景，其电子元件有着集成度高、能耗小、响应速度快等众多优点。储能用铁电介质材料是铁电材料中重要的一类，可以用作脉冲功率技术设备主体部分的高功率脉冲电源，为脉冲功率装置的负载提供电磁能量。脉冲功率技术的能量储存方式，主要有机械能储能、电容器储能、电化学储能三种。相对于其它储能器件，电容器储能因为具有储能密度高、能量释放速度快、可靠性高、安全性高、价格低廉以及较易实现轻量化和小型化等优点，因此成为现在高功率脉冲电源中应用最广的储能器件之一。 目前正在研发的储能用铁电介质材料主要有以下几种：基陶瓷。以BaTiO3陶瓷为代表的铁电体具有较高的介电常数，是制造铁电陶瓷电容器的基础材料，也是目前国内外应用最广泛的电子陶瓷材料之一。在介电层厚度确定的情况下，材料的介电常数越高，电容器的比电容越大，越易于实现器件的小型化。基陶瓷。SrTiO3基陶瓷具有高介电常数，低介电损耗和稳定的温度、频率和电压特性，是用于制备大容量陶瓷晶界层电容器的理想材料，具有吸收高达1000～3000 A/cm2这样的电涌的能力，所以该材料兼有大容量电容器和压敏电阻器的功能。在SrTiO3-m ( Bi2O3·nTiO2)系陶瓷基础上加入 BaTiO3等烧制而成的新型材料，具有介电常数大，介质
损耗小，击穿场强高的特点。陶瓷。TiO2陶瓷具有高达350 kV/cm 的耐击穿强度和较高介电常数(～110)，从而具有可观的储能密度，并支持几百次的充放电。 问题： 1.先进的储能材料有哪些？ 2.电容器储能与电池储能的优缺点各是什么？ 3.反铁电材料的储能原理是什么？ 韦振明（11） 2015年7月4日星期六
电化学储能电站施工及验收规范 Code for construction and acceptance of electrochemical energy storage station 一、大纲编制的基本思路 1、编制内容的边界范围 一般情况下，工程建设活动有规划、勘察、设计、施工（包括安装）与监理、验收、运行、维护、拆除等组成。 本标准内容范围将集中在储能电站施工、设备安装、验收这三个环节，且应与正在编制国家标准《电化学储能电站设计规范》保持内容上的相互支撑、补充与衔接，与未来将会制定有关运维与拆除环节的标准相衔接。 2、标准的构成格式 本次大纲主要针对正文部分和补充部分。本标准要严格按照住建部出版的《工程建设标准编制指南》规定的格式。 ●前引部分（封面、扉页、公告、前言、目次）、正文部分（总则、术语、 技术内容）、补充部分（附录、标准用词说明、引用标准名录） 3、技术内容重点 ●土建工程施工的通用性技术要求； ●土建工程施工中针对储能装置等特殊需求的专业技术要求 ●储能电站中通用电气设备的安装与调试的通用技术要求； ●电化学储能装置安装与调试的专用技术要求； ●储能电站整体系统调试的技术要求； ●土建施工及设备安装调试过程中各自针对环境与水土保持的技术要求； ●土建施工及设备安装调试过程中各自针对的安全与职业健康技术管理 规定； ●设备及储能电站的整体验收技术要求。 4、需要开展研究的工作 目前，根据查询，国际上尚没有发布关于电化学储能电站施工与验收方面的技术标准。储能电站建设案例并不是很多，在运行的储能电站数量少、运行时间短，此外，储能电站建设中
引入了许多新技术、新设备等，还处于不断进步与完善过程中。因此，编制标准的征求意见阶段需要安排必要的调研工作、技术测试与试验工作以及专题论证工作。 大纲准备阶段，应对上述情况给予重视。 5、参编单位的结构 为确保高质量完成标准的编制，参编单位中尽可能包含具有以下属性的单位：1、具有储能电站建设业绩的业主单位；2、具有储能电站建设施工业绩与经验的工程施工单位，3、具有储能电站设计业绩与经验的设计单位，4、储能电站核心设备与新技术装置的研发与生产单位，5、具有参与储能电站系统调试与试运经验的科研（或技术业务）单位，6、参与国家标准《电化学储能电站设计规范》编制的单位等。 二、规范编制大纲 本规范根据住房和城乡建设部《关于印发<2013年工程建设标准规范制订修订计划的通知>(建标[2013]6号)的要求，由中国电力企业联合会和中国电力科 学研究院会同有关单位共同编制完成。 牵头单位：中国电力企业联合会中国电力科学研究院 参编单位：（建议）上海电力设计院、冀北电力公司、北京输变电工程公司、浙江电力公司、福建电力公司、上海电力公司、许继集团有限公司、深圳比亚迪股份有限公司、宁德时代新能源科技有限公司、大连融科储能技术发展有限公司、北京普能世纪科技有限公司 目的：为保证电化学储能电站的工程质量，促进工程施工及验收技术水平的提高，确保电化学储能电站建设的安全可靠，制定本规范。 适用范围：本规范适用于新建、改建和扩建的固定式电化学储能电站，不适用于移动式储能电站工程。
电化学储能在电力调频系统中的应用 一、发展背景 随着中国风电和光伏的发展，在积极消纳清洁能源、特高压电网加快建设、“两个细则”全面实施的背景下，火电机组调峰调频性能的提升是目前发电集团和电网共同关注的问题，火电机组不仅随着中国北方风电和光伏的发展，在积极消纳清洁能源、特高压电网加快建设、“两个细则”全面实施的背景下，火电机组调峰调频性能的提升是目前发电集团和电网共同关注的问题。火电机组不仅承载电网的基本调峰负荷的重任，更需在调峰和调频方面的电力市场辅助服务中具有一定的竞争力，同时也需权衡机组长期运行安全性和整体稳定性的需求。 2009 年1 月，国家电监会印发了《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》和《发电厂并网运行管理规定》（简称“两个细则”），要求各地电监局和省电监办结合本区特点,依照电监会两个文件精神，制定本区域的并网发电厂辅助服务和运行管理实施细则。华北电监局及时制定了《华北区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》和《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》，并在并网协议中规定对发电机组提供的辅助服务按效果进行处罚和奖励。 2014 年4 月，国家能源局召开了“辅助服务补偿机制深度试点工作启动会”，明确储能为试点工作内容。2016 年6 月，国家能源局发布《国家能源局关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务
补偿（市场）机制试点工作的通知》(国能监管［2016］ 164 号)。上述政策不仅对不满足一次调频和二次调频等要求的机组执行相应的处罚，对提供较多较好辅助服务的机组也有一定的补偿，实质上已经建立了初步的发电辅助服务市场机制。提高机组运行质量、增强机组调频能力、减少考核处罚、争取辅助服务收益已经成为发电企业一个新型盈利方向。 电网电源结构以大型火电机组为主，ACE 调频电源几乎全部为火电机组，优质调频电源稀缺。因火电机组ACE 调频能力较弱，故电网整体ACE 调频能力有限。同时，随着风电、光伏等新能源电站的大量建设和入网，风电穿透率不断提高，风电和光伏等具有间歇性、不可控性，新能源的大规模并网将显著增加电网的ACE调频需求，特别是在冬季风电大发时期，由于大量火电机组进入供热期运行，使得电网的调频能力进一步下降，进而将对风电的开发利用形成严重制约，电力系统运行安全存在潜在隐患。此外，大量的火电机组长期承担繁重的ACE调频任务，造成了发电煤耗增高、设备磨损严重，机组排放超标等一系列负面影响。 目前，一些储能技术开始逐步成规模的进入调频市场，在过去的10年内，全球范围内各种新型储能技术和产品获得了突破，在储能产品的使用寿命、功率和容量、系统可靠性等方面都有了长足的发展，已经完全能够满足电网的需求。
“十四五”制约电化学储能发展的难点 2018年我国电化学储能出现爆发式增长，2019年增速又出现了急剧降低，2020年地方政府推动储能发展的意愿更加强烈。“十四五”时期，储能是否能够迎来发展机遇，这需要正视储能面临的问题，以疏通制约储能发展的瓶颈。 “十三五”时期我国电化学储能 发展历程及市场动态 我国电化学储能装机持续增长，但是增速却呈波浪式前进。2015~2019年，我国电化学储能装机从106兆瓦增至1709兆瓦，增加了15倍。从增速看，2015~2019年，我国电化学储能增速分别为25%、130%、64%、169%以及59%。值得注意的是，2019年我国电化学储能增速大幅下降，凸显出发展动能不足。 政策对储能有着至关重要的影响。从2017~2019年的政策看，2017年10月份，国家发改委等5部门联合发布了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》，为行业发展树立了信心，进而推动了2018年电化学储能的爆发式增长。然而，2019年上半年，国家发改委、能源局印发了《输配电定价成本监审办法》，明确提出抽水蓄能电站、电储能设施不得计入输配电定价成本。两大电网公司也相继跟进，严格限制企业内部储能投资，导致2019年电化学储能增速大幅回落。可以看到，我国推动储能发展的市场模式并未形成，储能产业政策依赖性非常强烈。 2020年，地方政府（电网）正在推动“新能源+储能”的发展模式。今年3月23日，国网湖南省电力有限公司下发了《关于做好储能项目站址初选工作的通知》，明确提出：“经多方协调,已获得28家企业承诺配套新能源项目总计建设388.6兆瓦/777.2兆瓦时储能设备,与风电项目同步投产”。3月24日，内蒙古能源局发布了《2020年光伏发电项目竞争配置方案》，明确优先支持光伏+储能建设。若普通光伏电站配置储能系统，则应保证储能系统时长为1小时及以上，配置容量达到项目建设规模的5%及以上。3月30日，新疆发改委印发了《新疆电网发电侧储能管理办法》征求意见稿，明确提出，鼓励光伏、风电等发电企业、售电企业、电力用户、独立辅助服务提供商等投资建设电储能设施，要求充电功
史上最全储能系统优缺点梳理 谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research 的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。而在大规模储能系统中，最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和创新。今天，无所不能(caixinenergy)为大家推荐一篇文章，该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用。 现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。 全球现有的储能系统 1、机械储能 机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。 (1)抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电，效率一般为75%左右，俗称进4出3，具有日调节能力，用于调峰和备用。 不足之处：选址困难，及其依赖地势;投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗+线路损耗;现阶段也受中国电价政策的制约，去年中国80%以上的抽蓄都晒太阳，去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策，以后可能会好些，但肯定不是储能的发展趋势。 (2)压缩空气储能(CAES)：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞
先进介电储能材料 通过陈国华老师的先进介电储能材料讲座使我知道了铁电材料的特殊电学性能意味着它广阔的应用前景，其电子元件有着集成度高、能耗小、响应速度快等众多优点。储能用铁电介质材料是铁电材料中重要的一类，可以用作脉冲功率技术设备主体部分的高功率脉冲电源，为脉冲功率装置的负载提供电磁能量。脉冲功率技术的能量储存方式，主要有机械能储能、电容器储能、电化学储能三种。相对于其它储能器件，电容器储能因为具有储能密度高、能量释放速度快、可靠性高、安全性高、价格低廉以及较易实现轻量化和小型化等优点，因此成为现在高功率脉冲电源中应用最广的储能器件之一。 目前正在研发的储能用铁电介质材料主要有以下几种：基陶瓷。以BaTiO3陶瓷为代表的铁电体具有较高的介电常数，是制造铁电陶瓷电容器的基础材料，也是目前国内外应用最广泛的电子陶瓷材料之一。在介电层厚度确定的情况下，材料的介电常数越高，电容器的比电容越大，越易于实现器件的小型化。基陶瓷。SrTiO3基陶瓷具有高介电常数，低介电损耗和稳定的温度、频率和电压特性，是用于制备大容量陶瓷晶界层电容器的理想材料，具有吸收高达1000～3000 A/cm2这样的电涌的能力，所以该材料兼有大容量电容器和压敏电阻器的功能。在SrTiO3-m ( Bi2O3·nTiO2)系陶瓷基础上加入 BaTiO3等烧制而成的新型材料，具有介电常数大，介质损耗小，击穿场强高的特点。陶瓷。TiO2陶瓷具有高达350 kV/cm的耐击穿强度和较高介电常数(～110)，从而具有可观的储能密度，并支持几百次的充放电。问题： 1.先进的储能材料有哪些 2.电容器储能与电池储能的优缺点各是什么 3.反铁电材料的储能原理是什么 韦振明（11）
《中国储能行业市场研究成果》 报告编号：A00051535 更新日期：2020年
目录 第一章中国储能行业发展综述 (12) 第一节储能行业定义 (12) 第二节储能行业种类 (12) 第三节储能方法 (12) 第四节中国储能产业规划 (13) 第二章2019-2020年国内外储能政策环境研究分析 (18) 第一节国内外储能行业经济环境分析 (18) 一、国际宏观经济环境分析 (18) 二、国内宏观经济环境分析 (18) 第二节国内外储能行业政策环境分析 (23) 一、各国对储能产业的主要激励政策 (23) 二、各国储能激励政策对中国启示与参考 (24) 三、中国储能相关的产业政策研究分析 (25) 第三章2019-2020年全球储能行业发展现状及前景分析 (28) 第一节全球储能行业发展状况分析 (28) 一、全球储能行业累计装机规模 (28) 二、全球电化学储能累计装机规模 (28) 三、全球储能市场应用分布分析 (29) 四、全球储能市场技术分布分析 (30) 五、全球储热市场状况研究分析 (30) 六、全球主要国家储能市场分析 (30) 第二节全球储电行业发展现状分析 (31) 一、全球储电市场技术特性分析 (31) 二、全球储电行业发展现状分析 (31) 三、全球储电行业细分市场发展现状分析 (31) 第三节全球储热行业发展现状分析 (31) 一、全球储热行业发展现状分析 (31)
二、全球储热型光热电站发展现状分析 (32) 第四节全球储氢行业发展现状分析 (32) 一、全球储氢技术分析 (32) 二、全球主要国家储氢发展现状分析 (35) 第五节全球主要国家储能市场分析 (35) 一、美国储能市场分析 (35) 二、欧洲储能市场分析 (36) 三、印度储能市场分析 (37) 第六节全球储能行业发展前景分析 (38) 一、全球储电行业发展前景分析 (38) 二、全球储热行业发展前景分析 (39) 三、全球储氢行业发展前景分析 (39) 第四章2019-2020年中国储能行业市场发展现状前景分析 (40) 第一节中国储能行业发展必要性分析 (40) 一、全球面临能源与环境的挑战 (40) 二、应对挑战，能源领域亟需变革 (41) 三、储能技术已成为阻碍变革进程的技术瓶颈 (42) 第二节储能行业发展现状分析 (43) 一、中国储能行业发展概况 (43) 二、中国储能行业厂商格局分析 (46) 三、中国储能应用与发展模式创新 (46) 第三章2019-2020年储能技术发展分析 (49) 一、中国储能技术的发展 (49) 二、中国储能技术研发动态 (50) 三、储能系统主要技术路线 (50) 四、储能技术发展前景展望分析 (50) 第四节国内外储能行业发展前景分析 (51) 一、全球储能行业发展前景分析 (51) 二、中国储能行业发展前景分析 (52)
电化学储能技术分类和抽蓄性能对比电化学储能技术主要包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠系高温电池和金属-空气电池等体系。电池的工作原理大致相同：从能量转化角度看，电池是将化学能转化为电能的装置；从化学反应角度看，电池是氧化还原反应中的还原剂失去的电子经外接导线传递给氧化剂，使氧化还原反应分别在两个电极上进行。 一、技术分类 电化学储能技术主要包括种类繁多的二次电池，这里主要介绍应用较多的铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池等。这些电池多数技术上比较成熟，近年来成为电力系统应用关注的重点并有较多的实际应用。 1、铅酸电池 （1）工作原理 铅酸电池主要由正极板、负极板、电解液、隔板、槽和盖等组成，其基本结构如图1-1所示。正极活性物质是二氧化铅PbO2，负极活性物质是海绵状金属铅Pb，电解液是硫酸，开路电压为2V。
图1-1铅酸电池的基本结构 铅酸电池的正、负两极活性物质在电池放电后都转化为硫酸铅(PbSO4)，铅酸电池单体的额定电压为2V。实际上，铅酸电池的开路电压与硫酸浓度存在着密切关系，而与铅、二氧化铅以及硫酸铅的量无关。铅酸电池在充电终止后，端电压很快下降至2.3V左右，放电终止电压为1.7-1.8V，若在继续放电，将影响电池寿命。铅酸电池的充电温度范围为-20℃~40℃，放电温度范围-20℃~40℃，能量转换效率为70-85%。 铅酸电池的优点：1）投资成本低；2）开路电压与放电深度基本呈线性关系，易于充放电控制；3）单体容量从几十~几千Ah，串并联后用于MW级储能电站时安全可靠；4）回收技术成熟，利用率高。 铅酸电池的缺点：1）比能量低，一般为30~50Wh/kg；2）循环寿命短，一般为500-2000次；充电速度慢，一般>4小时；3）生产过程中会产生含铅的重金属废水，且成酸性，易产生污染。 （2）技术分类
中国储能行业发展缓慢原因分析及储能系统成本与经济性 测算 一、国内储能发展缓慢原因分析我国储能发展落后于美国、日本、德国和澳大利亚等四大国家，主要基于多重因素：首先，除了抽水储能之外，对其他储能技术缺乏研究导致技术落后。在化学储能方面，我国电池技术落后于日韩国家。前景最为光明的锂离子电池由索尼率先生产制造，日韩企业研究深厚；钠硫电池在日本已经实现商业化，我国还没有完全从实验室走向商业化应用阶段；其次：政策上重视程度不足，相比于可再生能源发电，储能并未得到国家政策的直接扶持。在这种情况下，虽然储能技术随着电池的发展而不断发展，但是投资成本过高，从而使市场望而却步。而随着政策红利的释放，限制储能发展的瓶颈将被一一打破。 1、建设成本过高。美国和日本在电池储能技术方面居于领先地位，随着规模和技术的积淀已具备商业化尝试的基础。我国技术尚不成熟，建设成本高昂，储能价值难以体现。根据张北风光储输示范项目的测算，20 兆瓦的储能电池的设计投资就达到4 亿元。即使我国现有风电和光伏装机按照10:1 配备储能设备，则需要投入3405 亿元。 2、缺乏财政支持与补贴。在储能建设成本过高的背景下，储能的经济性需要通过财政补贴来实现，包括一次性安装补贴、税收
补贴、电价补贴等等。比如日本的家庭储能系统补助金政策。用户在购买获得SII 认证机构认可企业的新能源产品、严格按要求安装并通过SII 机构的审核后，便能获得所购买新能源产品总价值1/3 的补助。在这项政策的支持下，2013 年，越来越多的储能系统获得补助并投放市场。而国内当前尚处于产业规划阶段，补贴政策尚未出台。3、峰谷电价差 不足以支撑经济性。美国、日本、德国、澳大利亚均采取分时电价机制，激发主要用电大户采用储能设备、居民主动调节用电时段节约电费的积极性，降低尖峰负荷，增加低谷负荷，提高电力系统负荷率，提高电力系统总体效率和经济性。而我国除工业用电存在峰谷电价外，居民用电实行阶梯电价，相关体制和政策并不完善，暂不具备上网峰谷电价、储能电价、补偿机制等配套电价机制，储能的建设和运行成本在现有电价体系中还找不到疏导渠道。二、储能系统成本与经济性测算限制储能发展最大瓶颈在于成本，无论是对于发电侧储能还是用电侧储能均是一样。以发电侧来说，我国火力发电以烧煤为主，火电成本约在0.2-0.3 元/度，与上网标杆电价之间价差在一毛钱左右，难以支撑储能系统的使用。用电侧来看，国内非居民用电的峰谷电价差尚不明显。在没有国家补贴的情况下，用户侧储能的电价差套利目前只有铅炭电池可以实现。根据测算，铅炭电池成本在0.9 元/Wh 左右，加上双向变流器成本（能量型逆变器功率一般为整个