机械制造新能源技术基础(新型储能六大核心技术路线)

今年年初，《新型电力系统发展蓝皮书（征求意见稿）》将锂电池、钠电池、液流电池、压缩空气、飞轮、重力六种新型储能技术列入规模化、高安全性新型储能技术装备发展重点。

2023年国内新型储能继续以多技术路线并存的方式发展，各类储能技术路线围绕高安全性、低成本、高性能以及高环保性四个方向发展。时至第四季度，这六大核心新型储能技术路线又发展得怎样呢？

锂电池储能

据CNESA数据，截至2023年9月底，中国已投运新型储能项目累计装机规模25.3GW/53.4GWh，功率和能量规模同比+280%/+267%，其中锂离子电池储能占比96.5％，累计装机规模24.4GW。锂离子电池是目前技术相对成熟，发展势头最为迅猛的电化学储能。锂离子电池无疑也继续将是未来新型储能发展的C位技术路线。

2023年1-8月储能锂电池产量持续增长。据工信部数据，2023年1-8月全国锂电池总产量超过580GWh，同比增长36.5%；其中储能锂电池产量超108GWh，同比增长103.8%。

数源：工信部

锂电储能系统价格今年下半年备受关注的话题。2023年以来，在上游原材料价格回落，产能快速释放以及技术迭代加速等多重因素影响下，我国储能锂电池系统和EPC中标价格持续下降。截至2023年10月，储能系统中标价格与今年年初对比下降37%，最低价格已跌破900元/kWh；储能EPC中标价格与今年初相比下降10%；行业竞争更加充分，为更好解决商业化应用盈利问题奠定基础。

2023年1-10月中标项目储能系统和EPC中标均价趋势(元/kWh)

注：2小时磷酸铁锂电池储能系统，不含用户侧应用

在供给端产能过剩的趋势下，要摆脱低层次、低水平“内卷”，技术进步也是关键。锂离子电池，尤其是磷酸锂铁电池，从安全性、能量密度、成本、发展路径等方面性价比最高的技术方向。根据工信部要求，储能型电池能量密度≥145Wh/kg，电池组能量密度≥110Wh/kg。循环寿命≥5000次且容量保持率≥80%。当前的电化学储能尤其是锂电储能技术进入了一个新变革周期，大电芯、高电压、水冷/液冷等新产品新技术逐渐登上舞台，锂电储能系统正在向大容量方向在持续演进。

储能电池技术趋势

300Ah+电芯赛道百家争鸣，已有超20家电芯厂发布300Ah及以上容量电芯。560Ah、580Ah产品原型样件已推出，循环寿命普遍达到8000-10000次，12000次超长寿命产品完成开发。

数源：各企业官网

各大储能系统厂商纷纷推出液冷锂电储能产品。阳光电源、比亚迪、宁德时代、科华数能、海博思创、中车株洲所、易事特、远景能源、亿纬锂能、采日能源、天合储能等数十家厂商已跟进液冷趋势，发布液冷温控方案储能产品，产品涵盖了大储、工商业等应用场景。

产业链

锂离子电池由正极、负极、隔膜和电解液组成，目前主流产品正极常用镍锰钴三元材料或磷酸铁锂，负极多为石墨等碳素材料。锂离子电池具有能量密度大、没有记忆效应、充放电快速、响应速度快、配置灵活、建设周期短等优点，广泛应用于风电光伏等新能源发电侧、电网侧、用户侧储能项目。

锂电储能产业链相对成熟，由上游设备商，中游集成商和下游应用端组成。其中设备包括电池、EMS、BMS、PCS、热管理等；集成商包括储能系统集成和EPC；应用端主要由电源侧、电网侧、用户侧组成。

锂电池储能产业链全景图

钠电池储能

钠离子电池是一种依靠钠离子在正负极间移动来完成充放电工作的二次电池。钠离子电池工作原理与锂离子电池“摇椅式”原理相似，充电时，钠离子从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极；放电时则相反，与锂离子电池的工作原理相似。

钠离子电池工作原理

钠离子电池与磷酸铁锂电池定位较为相近。

磷酸铁锂电池的能量密度主要在150-210Wh/kg，三元锂电池的能量密度则更高，超过200Wh/kg，而目前主流钠离子电池的能量密度普遍在100-200Wh/kg，整体不及锂电池，但与磷酸铁锂电池的能量密度区间存在部分重叠，远远超出铅酸电池。钠离子较大的体积还会造成循环性能的不稳定，现阶段钠电池的循环寿命普遍在2000-3000次，远高于铅酸，但较磷酸铁锂电池3000-6000次的循环寿命仍存在差距。相对而言，钠离子的低温性能较好。综合来看，钠离子电池与磷酸铁锂电池的性能指标最接近，定位较为相似。

去年锂价持续高走，钠电池人气也迎来一波高涨。今年随着锂价的回落，钠电池的经济性价值受影响，但钠电池的发展仍在继续。

10月7日，中国化学与物理电源行业协会就《钠离子电池通用规范》协会团体标准进行公示并征求意见，该项团体标准预计在11月左右正式发布并开始实施。

资本市场也开始逐步“押宝”钠电。据能源电力说不完全统计，今年截至11月有近20家钠电产业链企业共获得超30轮融资。目前来看钠电产业链企业的融资阶段大多属于天使轮及A轮，覆盖电芯、正负极材料、电解液等全产业链环节。对这一新兴技术领域跃跃欲试的投资者，还包括小米系投资机构顺为资本、小米智造，分别对钠电厂商珈钠能源、零壹肆以及钠电负极材料商碳什科技进行投资。

现阶段布局钠离子电池生产和制造的企业分为两类。一类是以宁德时代、比亚迪、鹏辉能源为代表的传统锂电池厂商，凭借技术迁移切入钠离子电池领域；另一类、传艺科技为代表的创新型企业，凭借创新研发打算在全新领域对宁德时代等老牌电池企业进行“弯道超车”。

钠电池产能方面，今年，比亚迪旗下弗迪电池、众钠能源、为方能源、钠能时代、雄韬股份、科翔股份、派能科技、方寸新能源、普利特、普利特、盘古钠祥、中国电建集团江西省水电工程局等企业均有钠电池产能规划。据能源电力说不完成统计，近两年钠电池总产能规划已超400GWh。

产业链

钠离子电池主要由正极、负极、隔膜和电解液组成，和锂离子电池的生产设备基本可实现兼容，降低了产业化难度。

我国钠离子电池产业链还处于初级阶段，产业布局尚不成熟。钠离子电池产业链结构与锂电类似，包括上游资源企业、中游电池材料及电芯企业。

液流电池储能

液流电池，正在成为长时储能的有力竞争者。今年液流电池赛道仅创业公司已吸金超27亿元。

长时储能是指电池的储能时间需超过4小时。随着新型电力系统对储能应用的时间尺度需求逐渐多样化，长时储能技术的缺口较大，正成为储能市场的重要发展方向。

液流电池本征安全、循环寿命较长，定位大规模、长时储能技术。液流电池与传统蓄电池不同，其活性物质是储存在外部储罐中的液体电解质，输出功率和储能容量相互独立，可通过增加电解质的量增加储能容量，可拓展性好；充放电过程不涉及物相变化，循环寿命长；电解液为水溶液，安全性较高。

钒电池工作原理图

目前液流电池已经形成了多种类型和体系，按正、负极电解质活性物质采用的氧化还原电对不同，液流电池可分为全钒、铁铬、锌溴、锌铁、全铁、多硫化钠溴等多种体系。

从商业化进展来看，全钒液流电池产业链已初步形成，铁铬、锌溴、锌铁路线商业化酝酿之中。目前进入示范应用后期和商业化运行的有全钒液流电池和锌溴液流电池，铁铬液流电池也已有部分示范应用。其他的液流电池路线研究仍然处于早期阶段。

资料来源：《FlowBatteriesFromFundamentalsto