在政策鼓励和技术进步的共同促进下，光伏、风電(diàn)等设备的渗透率快速攀升。有(yǒu)数据显示，2021年，國(guó)内新(xīn)增光伏装机54．88GW、新(xīn)增风電(diàn)装机47．5GW。这也是风電(diàn)和光伏新(xīn)增装机规模首次超过1亿千瓦，并且在未来几年中，新(xīn)能(néng)源发電(diàn)装机都将保持较快增長(cháng)速度。

在新(xīn)能(néng)源加速并网的过程中，因其出力的不稳定，所以对電(diàn)网的消纳能(néng)力提出了更高的要求。為(wèi)了更好地应对日度间波动、平衡季度间地能(néng)量缺口，長(cháng)时储能(néng)的建设已经刻不容缓。

而長(cháng)时储能(néng)的方法有(yǒu)许多(duō)，每种不同的方法都有(yǒu)着其独有(yǒu)的优点与不足，而选择哪种路線(xiàn)，则要由地理(lǐ)、经济性等因素来共同决定。

本文(wén)通过从储能(néng)原理(lǐ)、优势、劣势和产业链的角度，来解析当前已经投入应用(yòng)或未来有(yǒu)望投入应用(yòng)的抽水蓄能(néng)、压缩空气储能(néng)、锂离子電(diàn)池储能(néng)、液流電(diàn)池、熔盐储热等五种储能(néng)技术路線(xiàn)，以期展现目前储能(néng)技术路線(xiàn)推进的状况。同时，我们详细咨询了主流技术路線(xiàn)的几大代表性公司。

抽水蓄能(néng)当前最成熟的储能(néng)技术

抽水蓄能(néng)是机械储能(néng)的一种，其原理(lǐ)是利用(yòng)抽水蓄能(néng)電(diàn)站在電(diàn)网低负荷时，运用(yòng)剩余的電(diàn)力开动水泵，运送低位水库里的水至高位水库中并储存。当電(diàn)网高负荷或急需電(diàn)力时，放出高位水库里的水，利用(yòng)反向水流带动水轮机发電(diàn)。

抽水蓄能(néng)原理(lǐ)示意图资料来源：Hydro Tasmania

抽水蓄能(néng)的优势有(yǒu)成本低、寿命長(cháng)、储能(néng)容量大。

抽水蓄能(néng)能(néng)源转化率高达75％——83％，根据《储能(néng)技术全生命周期度電(diàn)成本分(fēn)析》中测算，在不考虑充電(diàn)成本且折现率為(wèi)0的情况下，抽水蓄能(néng)度電(diàn)成本仅為(wèi)0．207元／kWh，在各种储能(néng)技术中度電(diàn)成本最低。

抽水蓄能(néng)電(diàn)站存续时间极久，一般的机械及電(diàn)气设备可(kě)使用(yòng)50年以上，坝體(tǐ)更是可(kě)使用(yòng)100年，有(yǒu)着其他(tā)储能(néng)方法无法相比的寿命。

抽水蓄能(néng)容量大，通常可(kě)以达到GW级别，持续放電(diàn)时间長(cháng)，调节调节范围广。因此，通过使用(yòng)抽水蓄能(néng)電(diàn)站，可(kě)以有(yǒu)效提高電(diàn)力系统的稳定性，增强对可(kě)再生能(néng)源发電(diàn)的消纳能(néng)力。

抽水蓄能(néng)的劣势有(yǒu)受地理(lǐ)约束明显、初始成本高、开发时间長(cháng)等：

抽水蓄能(néng)对地理(lǐ)因素的要求很(hěn)高，一般只能(néng)建造在山(shān)与丘陵存在的地方。并且上下水库要位于较近的距离内，还得有(yǒu)较高的高度差。在高度差不明显的条件下，抽水蓄能(néng)電(diàn)站所能(néng)达到的能(néng)量密度相对有(yǒu)限。

抽水蓄能(néng)初始投资高、开发时间長(cháng)。抽水储能(néng)電(diàn)站前期建造成本极高，一个120 万千瓦的電(diàn)站通常需要60－80亿元的投资，并且开发周期约為(wèi)7年左右。高成本、長(cháng)周期的特点决定了在风光建设快速推进的情况下，抽水蓄能(néng)无法及时配套。

抽水蓄能(néng)产业链主要涉及投资、承包、设备商(shāng)。

在投资运营环节中，國(guó)网、南网為(wèi)主要投资运营企业。截至2021年底，國(guó)网在运营和在建抽水蓄能(néng)规模分(fēn)别為(wèi)2351万千瓦、4587万千瓦，占比分(fēn)别為(wèi) 64．6％、74．4％，在抽水蓄能(néng)开发建设和运营市场中处于领导地位。

在承包环节中，中國(guó)電(diàn)建份额占比最高。抽水蓄能(néng)项目主要采用(yòng)EPC模式，由中國(guó)電(diàn)建等建筑商(shāng)规划设计，承担建设项目。根据中國(guó)電(diàn)建2021年5月公告，公司在國(guó)内抽水蓄能(néng)规划设计方面的份额占比约90％，承担建设项目份额占比约80％。

在具體(tǐ)建设过程中，涉及上市公司的主要為(wèi)设备环节：行业竞争格局長(cháng)期较為(wèi)稳固，主要参与公司有(yǒu)“两大一小(xiǎo)”，“两大”為(wèi)哈尔滨電(diàn)气、东方電(diàn)气，“一小(xiǎo)”為(wèi)浙富控股。

奇偶派在与南网電(diàn)储的证券部相关人员交流中，对方表示目前抽水蓄能(néng)建成周期可(kě)通过工期优化减少建设时间。

以装机容量120万千瓦的電(diàn)站為(wèi)例，从开展前期工作到建成投产，建设周期長(cháng)达10年左右，现在公司通过各方面努力，已将工期优化调整到6年左右。在建设周期减少的情况下，抽水蓄能(néng)独有(yǒu)的优势也会更加明显，未来会继续推进建设。

压缩空气储能(néng)极具前景的大规模储能(néng)技术

压缩空气储能(néng)技术，是一种利用(yòng)压缩空气来储能(néng)的技术。目前，压缩空气储能(néng)技术，是继抽水蓄能(néng)之后，第二大被认為(wèi)适合GW级大规模電(diàn)力储能(néng)的技术。

压缩空气储能(néng)的工作原理(lǐ)是：在用(yòng)電(diàn)低谷时段，利用(yòng)電(diàn)能(néng)将空气压缩至高压并存于压力容器中，使電(diàn)能(néng)转化為(wèi)空气的内能(néng)存储起来；在用(yòng)電(diàn)高峰时段，将高压空气从储气室释放，进入膨胀机做功，驱动涡轮机发電(diàn)。

压缩空气储能(néng)系统工作原理(lǐ)

压缩空气储能(néng)的优势有(yǒu)不受地形约束，未来降本空间巨大等。

传统的压缩空气储能(néng)需要借助天然的地理(lǐ)环境来建造大型的储气室，但伴随技术的进步，可(kě)通过储气罐的形式来储存压缩空气，从而摆脱了地理(lǐ)的约束，可(kě)以大规模应用(yòng)。

压缩空气储能(néng)单位成本相对较低，设备成本占整个系统总成本的大部分(fēn)，未来伴随着压缩空气储能(néng)建设的推进，产业链内各环节均有(yǒu)不小(xiǎo)的降价空间，存在着快速降本的可(kě)能(néng)、

压缩空气储能(néng)的劣势有(yǒu)投资成本高、运行效率低等。

压缩空气储能(néng)与蓄水储能(néng)相似，均為(wèi)重资产的储能(néng)方式，预计运行周期長(cháng)达40年，投资回报年限往往也在25年以上，较長(cháng)的回收期一定程度上降低了投资的热情。

压缩空气储能(néng)效率目前仍处于较低的水平。当前涉及运行的项目效率在50％－70％之间，较成熟的抽水蓄能(néng)的76％左右还有(yǒu)一定的差距，这一定程度上影响了整个项目的经济性。

压缩空气储能(néng)设备的产业链主要涉及压缩机、换热机和膨胀机。

压缩机是压缩空气提高气體(tǐ)压力的机器，也是系统中最核心的部件之一，其性能(néng)对整个系统起决定性影响，國(guó)内制造厂家主要有(yǒu)陕鼓动力、沈鼓集团等。目前100MV级压缩机基本可(kě)以实现國(guó)产化，但难以制造单机300MW的压缩机。

换热器是将热流體(tǐ)的部分(fēn)热量传递给冷流體(tǐ)的设备，换热系统的蓄热温度和回热温度越高，系统储能(néng)效率越高。近年来，得益于國(guó)家倡导工业生产节能(néng)、减排、降耗的政策利好，我國(guó)换热器行业市场规模不断增長(cháng)。代表性企业有(yǒu)盾安环境、三花(huā)智控等公司。

膨胀机则是利用(yòng)压缩空气膨胀时向外输出能(néng)量的机械，对于大型压缩空气储能(néng)電(diàn)站，膨胀机一般采用(yòng)多(duō)级膨胀带中间再热的结构形式。目前國(guó)内制造厂家主要有(yǒu)金通灵、哈電(diàn)汽轮机公司、东方汽轮机公司等。

在与压缩空气储能(néng)专家的交流中，其向奇偶派表示目前压缩空气储能(néng)主要的缺点在于效率较低，目前公认的压缩空气效率主要為(wèi)德國(guó)和美國(guó)的项目，分(fēn)别在40％＋到50％＋之间，但新(xīn)型压缩空气储能(néng)效率可(kě)达70％，但仍比抽水蓄能(néng)低5％左右。但伴随着技术的进步，未来有(yǒu)望进一步提升效率。

锂离子電(diàn)池，最成熟规模最大的電(diàn)化學(xué)储能(néng)技术

锂离子電(diàn)池是指以锂為(wèi)能(néng)量载體(tǐ)的二次電(diàn)池，充電(diàn)时锂离子从正极脱出，经过電(diàn)解液和隔膜，嵌入负极，放電(diàn)发生相反过程，又(yòu)称摇椅式電(diàn)池。

锂离子電(diàn)池储能(néng)的优势有(yǒu)技术成熟、装机规模大等：

因锂离子電(diàn)池出现时间早，技术储备充足，故成為(wèi)储能(néng)的首选。根据中关村储能(néng)数据，2021年锂离子電(diàn)池占中國(guó)新(xīn)型储能(néng)装机量的89．7％，是最具代表性的新(xīn)型储能(néng)技术，也是目前装机规模最大的電(diàn)化學(xué)储能(néng)技术。

锂离子電(diàn)池储能(néng)的劣势有(yǒu)扩展成本高、锂矿资源不足等。

锂离子電(diàn)池提供功率与贮存能(néng)量的装置绑定在一起，在不提升功率，仅提升容量的情况下，電(diàn)池成本等比例增加。即4小(xiǎo)时储能(néng)系统的電(diàn)池成本是1小(xiǎo)时储能(néng)系统的4倍。而抽水蓄能(néng)、压缩空气等储能(néng)方式，若想单纯增加储能(néng)时间，仅需等比例配置贮存能(néng)量的装置即可(kě)。

随着電(diàn)池需求量的迅速增長(cháng)，锂资源开始面临着资源约束问题。一方面是锂资源的总量分(fēn)布有(yǒu)限，地壳丰度仅為(wèi) 0．006％；另一方面是空间分(fēn)布不均匀，我國(guó)锂资源储量仅占全球6％，且开采成本较高。同时，锂资源约束还带来锂资源在动力電(diàn)池和储能(néng)電(diàn)池间分(fēn)配的问题。多(duō)因素叠加，拉高了成本，降低了经济性。

锂离子電(diàn)池储能(néng)设备的产业链主要涉及上游零部件供应商(shāng)、中游设备制造商(shāng)与下游系统安装商(shāng)。

锂离子電(diàn)池上游零部件供应商(shāng)主要由正极、负极、電(diàn)解液和隔膜四大关键材料组成。

其中正极材料是锂電(diàn)池的核心材料，是决定電(diàn)池性能(néng)的关键因素，对产品最终的能(néng)量密度、電(diàn)压、使用(yòng)寿命以及安全性等有(yǒu)着直接影响，也是锂電(diàn)池中成本最高的部分(fēn)，生产公司為(wèi)当升科(kē)技、杉杉股份等。

负极材料由活性物(wù)质、粘结剂和添加剂制成糊状胶合剂后，涂抹在铜箔两侧，经过干燥、滚压制得，生产公司為(wèi)有(yǒu)科(kē)電(diàn)气、杉杉股份等。

電(diàn)解液是有(yǒu)机溶剂中溶有(yǒu)電(diàn)解质锂盐的离子型导體(tǐ)，是電(diàn)池中离子传输的载體(tǐ)，在電(diàn)池正负极之间起到传导输送能(néng)量的作用(yòng)，生产公司為(wèi)天赐材料、新(xīn)宙邦、江苏國(guó)泰等。

隔膜的主要作用(yòng)则是将锂离子電(diàn)池的正、负极分(fēn)隔开，只让電(diàn)解质离子通过以防止两极接触而短路，性能(néng)优异的隔膜对提高電(diàn)池的综合性能(néng)具有(yǒu)重要的作用(yòng)。生产公司為(wèi)星源材质、恩捷股份等。

锂离子储能(néng)電(diàn)池中游设备商(shāng)正处于快速发展阶段，市场格局未定。

宁德时代以强大的控本能(néng)力与规模优势后来居上，目前与國(guó)网、五大发電(diàn)集团、科(kē)士达、星云股份、阳光電(diàn)源等企业建立广泛合作，暂居第一；比亚迪深耕欧美市场，客户与渠道优势稳固，暂居國(guó)内第二；鹏辉能(néng)源借助海外市场，在家庭储能(néng)方面快速扩张，占据國(guó)内出货量第三。

锂离子储能(néng)下游系统安装商(shāng)主要指EPC模式承包单位。EPC有(yǒu)利于整个储能(néng)项目的统筹规划和协同运作，减少采購(gòu)与施工的中间环节，节省投资、增厚项目利润。相关公司主要包括永福股份、特变電(diàn)工、中國(guó)能(néng)建等。

液流電(diàn)池储能(néng)功率与容量解耦的電(diàn)化學(xué)储能(néng)

液流電(diàn)池是一种大规模高效電(diàn)化學(xué)储能(néng)装置。區(qū)别于其他(tā)電(diàn)池储能(néng)装置，液流電(diàn)池将反应活性物(wù)质储存于電(diàn)解质溶液中，可(kě)实现電(diàn)化學(xué)反应与能(néng)量储存场所的分(fēn)离，使得電(diàn)池功率与储能(néng)容量设计相对独立，适合大规模蓄電(diàn)储能(néng)需求。

目前，主要推进的液流電(diàn)池為(wèi)全钒液流電(diàn)池，其原理(lǐ)是通过两个不同化合价的、被隔膜隔开的钒离子之间交换電(diàn)子来实现電(diàn)能(néng)与化學(xué)能(néng)的相互转化，以实现充電(diàn)、放電(diàn)的过程。

全钒液流電(diàn)池工作原理(lǐ)示意图

资料来源：张华民(mín)，《液流電(diàn)池技术》

液流電(diàn)池储能(néng)的优势有(yǒu)容量与功率独立设计、使用(yòng)寿命長(cháng)等。

在長(cháng)时储能(néng)中，液流電(diàn)池最大的优势為(wèi)输出功率和储能(néng)容量可(kě)分(fēn)开设计。通过增加单片電(diàn)池的数量和電(diàn)极面积，即可(kě)增加液流電(diàn)池的功率。通过增加電(diàn)解液的體(tǐ)积或提高電(diàn)解液的浓度，即可(kě)任意增加液流電(diàn)池的電(diàn)量，可(kě)达百兆瓦时以上。

液流電(diàn)池循环寿命長(cháng)。由于液流電(diàn)池的正、负极活性物(wù)质只分(fēn)别存在于正、负极電(diàn)解液中，充放電(diàn)时无其它電(diàn)池常有(yǒu)的物(wù)相变化，可(kě)深度放電(diàn)而不损伤電(diàn)池，使用(yòng)寿命遠(yuǎn)大于其他(tā)電(diàn)化學(xué)储能(néng)装置。

液流電(diàn)池储能(néng)的劣势為(wèi)成本过高。

目前推进最快的液流電(diàn)池為(wèi)全钒液流電(diàn)池，但是面临着钒资源约束的问题，导致成本过高，商(shāng)业化进程较為(wèi)缓慢。但全钒液流電(diàn)池的扩容成本较低，其容量越大，成本越低。随着产业规模化效应显现，钒液流電(diàn)池成本有(yǒu)望降低。

液流電(diàn)池储能(néng)设备的产业链主要涉及電(diàn)解液、隔膜。

電(diàn)解液是液流電(diàn)池的核心材料，也是整个化學(xué)體(tǐ)系中存储能(néng)量的介质。在全钒液流電(diàn)池中，電(diàn)解液成本占据了储能(néng)電(diàn)池成本的一半以上。

隔膜是影响液流電(diàn)池性能(néng)和成本的又(yòu)一核心材料。它起着阻隔正极和负极電(diàn)解液互混，隔绝電(diàn)子以及传递质子形成電(diàn)池内電(diàn)路的作用(yòng)。因此隔膜应该具备高的氢离子导電(diàn)能(néng)力和高的离子选择性，尽量避免正负极電(diàn)解液中不同价态的钒离子互混，以减少由此造成的電(diàn)池容量损失。而且需要成本低廉，提高产品的市场竞争力，利于大规模商(shāng)业化推广。

全钒液流電(diàn)池體(tǐ)系成本结构

资料来源：光大证券研究所

奇偶派在与河钢股份证券部相关人士沟通中，其表示会持续跟进全钒液流電(diàn)池进度，并会充分(fēn)利用(yòng)承德当地钒钛资源，进一步做优做强做大钒钛产业链条。公司已于8月启动了钒钛产业园项目，全面实现钒钛产业向航空、储能(néng)等战略性新(xīn)兴产业延伸。

熔盐储热光热電(diàn)站的配储系统

熔盐储热的原理(lǐ)是通过储热介质的温度变化、相态变化或化學(xué)反应，实现热能(néng)的储存与释放。储热介质吸收電(diàn)能(néng)、辐射能(néng)等能(néng)量，储蓄在介质内，当环境温度低于介质温度时，储热介质可(kě)将热能(néng)释放出来。

熔融盐為(wèi)常用(yòng)的中高温显热储热介质，具备较宽的液體(tǐ)温度范围，储热温差大、储热密度高，适合大规模中高温储热项目。

熔盐储热原理(lǐ)示意图

资料来源：CSPPLAZA光热发電(diàn)平台

熔盐储热的优势有(yǒu)成本低、储热时间長(cháng)等：

熔盐作為(wèi)储热介质，成本较低，工作状态稳定。同时储热的密度很(hěn)高，储热时间较長(cháng)，适合大规模中高温储热，单机可(kě)实现100MWh以上的储热容量。

熔盐储热的劣势则是只能(néng)应用(yòng)于热发電(diàn)场景：

熔盐是通过储存热量的方式来储存能(néng)量的，如果需要储存的是電(diàn)能(néng)，那整个流程中需要完成“電(diàn)能(néng)——热能(néng)——電(diàn)能(néng)”的转换，效率很(hěn)低。因此，熔盐储能(néng)只能(néng)应用(yòng)在采用(yòng)热能(néng)发電(diàn)的场景中，作為(wèi)能(néng)量的存储介质，如光热发電(diàn)、火電(diàn)厂改造等；或者应用(yòng)在终端能(néng)量需求為(wèi)热能(néng)而非電(diàn)能(néng)的场景，如清洁供热。

光热发電(diàn)市场促进熔盐储热产业链走向成熟。

熔盐的主要成分(fēn)為(wèi)硝酸钠、硝酸钾盐等常见的化學(xué)材料，目前國(guó)内熔盐供应和化盐服務(wù)较為(wèi)成熟。

同时，熔盐储热系统中还需配备熔盐泵、熔盐罐、蒸汽发生器、保温材料、玻璃等关键设备，以防止熔盐冻堵，因此一次性投资规模较大。经过光热发電(diàn)配储市场培育，熔盐储热产业链发展已经较為(wèi)成熟。若市场需求进一步扩大，产业链投资成本有(yǒu)望继续下降。

奇偶派在与熔盐储能(néng)相关公司——西子洁能(néng)的证券部人员沟通中，对方表示熔盐储能(néng)的主要应用(yòng)场景有(yǒu)风光储、火電(diàn)灵活性改造、零碳园區(qū)等，公司通过示范项目建设，进一步积累了熔盐储能(néng)在其他(tā)应用(yòng)场景应用(yòng)的经验，具备一定的先发优势。并且比较看好未来的前景，会持续推进熔盐储能(néng)的研究。

写在最后

作為(wèi)具备技术创新(xīn)优势的战略性新(xīn)兴产业，國(guó)家一直在推动储能(néng)的多(duō)元化技术路線(xiàn)，國(guó)家发改委、能(néng)源局印发的《关于加快推动新(xīn)型储能(néng)发展的指导意见》以及《“十四五”新(xīn)型储能(néng)发展实施方案》等文(wén)件均提出要推动储能(néng)技术路線(xiàn)的多(duō)元化发展。

随着风光设备的快速落地，以储能(néng)技术為(wèi)支撑的能(néng)源革命的时代已经悄然到来。可(kě)以确定的是，未来伴随着技术的突破与产业链的深入投资，储能(néng)的成本将不断降低，各储能(néng)技术之间将会長(cháng)期存在“你追我赶”的情况。

坚持储能(néng)的多(duō)元化技术路線(xiàn)，仍需继续付诸努力。研发高安全、低成本、高可(kě)靠、長(cháng)寿命、环保的储能(néng)技术，建设契合新(xīn)型電(diàn)力系统的储能(néng)设施，助力双碳目标实现，构建能(néng)源“护城河”、電(diàn)力“防火墙”，才是发展储能(néng)的最终目标。