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零碳科技：2025 年储能技术10大发展趋势
随着“双碳”目标深入推进，我国新能源发电装机保持较快增速，电力系统对新型储能等调节资源需求快速增加。国网能源研究院新能源研究所日前发布的《新型储能发展分析报告2024》显示，我国新型储能规模持续稳步增长，新型储能电站利用水平逐步提升，有效支撑新能源消纳和电力保供。
数据显示，截至2024年9月底，全国已建成投运新型储能5852万千瓦/1.28亿千瓦时，较2023年底增长约86%。2024年1月至8月，全国新型储能累计充放电量约260亿千瓦时，等效利用小时数约620小时。2024年6至8月迎峰度夏期间，全国新型储能累计充放电量118亿千瓦时，约占1至8月充放电量的45%，有效支撑电力系统稳定运行和可靠供应。7月，国家电网经营区新型储能实际可调最大电力3015万千瓦，占当时并网新型储能规模的92%。
针对如何促进新型储能参与电力保供，报告认为，新型储能在电力顶峰、安全支撑、备用保障等方面可发挥作用。建议统筹各类调节资源，优化调度运行机制和市场机制，强化并网运行管理，促进新型储能参与电力保供。
技术创新推动新型储能呈现多元化发展趋势。报告认为，锂离子电池储能电芯以280Ah为主流，并向更大容量跨越、更长寿命、更高安全迈进，系统集成规模突破了吉瓦时级;全钒液流电池储能处于百兆瓦级试点示范阶段，电堆及核心关键原料等自主可控;压缩空气储能处于示范建设向市场化过渡阶段，推出首个300兆瓦级先进压缩空气储能膨胀机，系统成本降低20%至30%，效率提高3%至5%;飞轮储能在阵列式集成设计上取得进展，面向电网侧调频应用的单站30兆瓦级示范项目正式投运;钠离子电池储能处于试验试点阶段，已通过自主创新首次将钠离子电池技术应用于百兆瓦级大容量储能电站。
从全球来看，2025年储能技术呈现十大发展趋势：
先进锂离子电池
锂电池替代方案
短期响应储能装置
电池储能系统 (BESS)
先进热能存储 (TES)
增强型氧化还原液流电池 (RFB)
分布式存储系统
固态电池
储氢
储能即服务
一、先进锂离子电池
锂离子电池具有便携性、充电速度快、维护成本低和用途广泛等优点。然而，它们极易燃烧，对高温敏感，需要过充或完全放电保护，并且会随时间老化。此外，电池制造所需组件的开采对环境影响巨大。
因此，初创公司正在对锂离子电池进行改进，以提高其性能和寿命。为实现这一目标，更轻、能量密度更高的材料(如锂聚合物、锂空气、锂钛酸盐和锂硫)正在取代传统的锂钴电极。此外，一些初创公司正在回收废旧电池，推动循环经济的发展。
Green Li-ion推动锂离子电池回收
Green Li-ion是一家新加坡初创公司，致力于回收锂离子电池以生产电池正极材料。该公司采用模块化处理厂，使用共沉淀湿法冶金技术，而非传统工艺中的浸出试剂。这提高了正极材料的纯度，同时缩短了生产时间。电池制造商可以利用这一解决方案来回收电池，而无需进行分类。
Echion Technologies生产锂离子电池负极材料
总部位于英国的初创公司Echion Technologies生产用于超快速充电的锂离子电池负极材料。该公司的负极材料采用专有的混合铌氧化物(XNO)技术，包括设计含有分散锂离子的微晶。这使得快速充电无需使用纳米级粉末。由于其高能量密度，这些负极材料的应用范围从消费电子到电动汽车行业。
二、锂电池替代方案
锂离子电池不够环保，且难以满足日益增长的锂需求。这些局限性促使企业寻找替代电池材料，为下一代储能技术提供动力。例如，锌空气电池是一种可行的替代方案，因为锌供应丰富、性质稳定且毒性较低。
另一种高效的替代方案是钠硫电池。这些电池使用寿命更长，充放电循环次数更多，能量密度高，且由相对廉价的材料制成。其他一些有前景的电池化学体系包括铝离子电池、镁离子电池、镍锌电池和硅基电池。
Offgrid Energy Labs开发锌基电池技术
印度初创公司Offgrid Energy Labs开发了ZincGel，这是一种专有电池技术。它使用高导电性锌电解质和碳基正极。锌电解质具有自修复、温度稳定和不易蒸发的特性，从而保证了更长的使用寿命。此外，由于缺乏副反应和气体析出，确保了高库仑效率和往返效率。两轮电动车制造商利用这项技术作为锂离子电池的安全、环保、不可燃和可持续替代品。
Altris生产钠电池正极材料
Altris是一家瑞典初创公司，生产Fennac，一种用于钠离子电池的正极材料。该公司使用专利的低温低压合成技术生产它。它提供了一种低成本、可持续的替代方案，以替代其他电极材料(如合金和硬碳)，同时不牺牲性能。电池生产公司使用这一解决方案将其应用于现有生产线，并发现其在光致变色窗户等应用中也有用途。
三、短期响应储能设备
超级电容器、飞轮和超导磁储能等设备已经存在很长时间了。当前的电池技术利用其潜力，在较短的时间内提供高功率密度。尽管它们放电迅速，但在系统扰动、负载变化和线路切换等瞬态期间，它们能提高电网的质量和可靠性。
它们还能防止因电压不稳定而导致的电网崩溃。此外，几家初创公司将短期响应储能设备(SDES)集成到燃料电池应用中，以改善电动汽车的充放电循环。许多城市还将其储能系统与短期响应储能设备相结合，并注意到整体储能和充电循环有所改善。
EEXION生产超级电容器
以色列初创公司EEXION利用超级电容器进行储能。该公司的专有产品Energize-N’-Go是一种经过化学处理的电池，使用纯碳材料实现比可充电电池更快的充电速度。其可回收性和近乎无限的充放电循环次数使其非常适合电动出行应用。
GODI生产混合电容器
GODI是一家印度初创公司，生产生物废料衍生的混合电容器材料。该公司的电容器结合了活性炭和石墨烯，可提供快速充电所需的短期峰值功率。该解决方案从电池扩展到模块级别，在汽车、可再生能源和再生制动等领域有应用。
四、电池储能系统
尽管可再生能源技术比以往任何时候都更高效、更经济，但其本质上具有高度间歇性。因此，它们需要互补解决方案来填补供应缺口。长期储能解决方案确保可再生能源在发电厂扩建中占主导地位，同时超越传统能源来源。
随着越来越多的清洁能源接入电网，电力基础设施更好地适应需求变化。中断风险也显著降低。此外，大规模可再生能源储能提高了能源系统的整体韧性，并加速了向清洁能源的转型。
Albion Technologies智能电池储能系统
总部位于英国的初创公司Albion Technologies为可再生能源提供商、开发商和电网运营商提供电池储能系统(BESS)。该公司的产品Smart BESS是一个集装箱式系统，可延长电池寿命，并提供超过90%的可用能量。该解决方案灵活且几乎可以在任何地方部署，并可与其他单元集成，以满足不同的电力和能源需求。
Smart BESS配备了所有必要组件，如电池、逆变器、暖通空调、防火保护和辅助系统。它符合英国国家电网G99标准，能够储存来自可再生能源的清洁能源，从而减少二氧化碳排放和石油消耗。
Genista Energy磷酸铁锂电池储能系统
Genista Energy是一家总部位于英国的初创公司，设计基于磷酸铁锂的电池储能系统。它由一个装有多个电池组的大型集装箱组成。该公司将多个此类集装箱互连，以获得一个可扩展的系统，为偏远地区提供电力。Genista Energy为工业和商业建筑提供电力，同时提供可再生能源管理和柴油发电机的替代品。
五、先进热能存储
无论是季节性还是短期，热能存储都是平衡高比例可变可再生能源电力生产的一种重要且经济的方式。热能存储的过程包括向储能系统提供热量，以便在稍后时间移除和使用。传统上，供暖公司会在隔热罐中储存热水或冷水，以在需求增加时使用，从而管理区域供暖和区域制冷的峰值。
然而，近几年的发展展示了使用新介质(如熔盐、共晶材料和相变材料)来储存热能。热能存储最常见的应用是在太阳能热系统中。这克服了间歇性可再生能源的挑战，使夜间也能使用储存的太阳能。
HeatVentors提供基于相变材料(PCM)的热能存储
匈牙利初创公司HeatVentors生产基于相变材料的热能存储系统。该公司的产品HeatTank利用相变材料的熔化和凝固来储存热能。使用这些相变材料还可以通过平衡冷却和加热系统的效率来节省空间、能源和成本。提供供暖、通风和空调(HVAC)系统的公司能够利用这一解决方案来提高稳定性和峰值性能管理。
Cowa Thermal Solutions生产胶囊式热能储存罐
Cowa Thermal Solutions是一家瑞士初创公司，生产用于热能储存的胶囊式热能储存罐。该公司的解决方案BOOSTER CAPSULES使用天然盐作为原材料。与普通水储存罐相比，胶囊式储存罐的储存容量是其三倍，且不会损失容量或稳定性。因此，加热罐变得能量密集，对主电源的依赖性降低。分布式能源行业结合光伏(PV)系统可以利用这一解决方案提供连续供暖。
六、增强型氧化还原液流电池
氧化还原液流电池可用作燃料电池或可充电电池。它们由两个相互连接的储罐组成，每个储罐都包含电解质液体和带相反电荷的电极，离子通过一个膜从一个储罐传递到另一个储罐。氧化还原液流电池的使用寿命比锂电池更长，因为电流从一个储罐流到另一个储罐不会使膜降解。
此外，由于其灵活的系统设计和易于扩展性，它们在可再生能源的大规模集成方面具有巨大潜力。该领域的发展重点集中在开发具有成本效益且能量密度更高的新型氧化还原化学体系。
XL Batteries提供基于盐水的液流电池
美国初创公司XL Batteries提供基于盐水的非腐蚀性液流电池。该公司使用来自廉价工业原料的有机分子来储存电池中的电荷。由于充电和放电过程中，溶解的电荷储存分子在单独的堆叠中流过电极，因此可以实现独立调整大小。与钒液流电池相比，这种基于温和盐水的化学体系也使电池更便宜。公用事业行业利用这项技术作为昂贵锂离子电池的替代品。
StorEn Technologies开发钒液流电池
StorEn Technologies是一家美国初创公司，致力于开发钒液流电池技术。钒的特性允许生产仅包含一种电活性元素的电池，而不是两种，从而消除了金属交叉污染的问题。它们克服了锂电池衰减和容量损失的问题。StorEn Technologies的电池非常适合从电网和偏远地区的可再生能源中获取电力的电信塔电池。
七、分布式储能系统
能源生产和储能系统传统上遵循集中化架构。这增加了在高能源需求期间电网故障的风险，可能会破坏能源供应链。而分布式储能系统则通过允许单个设施在现场生产能源并保留以满足自身需求来解决这一挑战。
能源生产商还能够将多余的能源出售给电网。分布式储能解决方案(如电动汽车、微电网和虚拟电厂(VPPs))避免了煤炭、石油和天然气能源生产的扩张。此外，它们通过整合本地储能解决方案(如屋顶太阳能电池板和小型风力涡轮机)来实现对可再生能源的更大依赖。
MET3R推进车辆到电网(V2G)管理
比利时初创公司MET3R助力车辆到电网(V2G)管理。该公司的平台ZenCharge、ZenSite和ZenGrid利用人工智能(AI)优化车队充电并减少充电站点对电网的影响。此外，它们还提供有关电动汽车充电相关负载管理的信息。能源配电公司利用该公司的平台来监控低压网络上分布式能源资产(DERs)的状态。
Karit提供虚拟电厂
澳大利亚初创公司Karit提供虚拟电厂。该公司将多个分布式能源资产(如发电和储能系统)整合成一个虚拟电厂。通过整合分布式能源资产，能源零售商确保向客户高效供电，同时将多余能源投入市场。能源零售商和多站点组织使用虚拟电厂来实现预测性储能和管理。
八、固态电池
传统液态电解质极易燃烧，且在极端温度下电荷保持率低，运行效率低下。为解决这些挑战，固态电池用可促进离子迁移的固体化合物取代了易燃的液态电解质。目前，初创企业使用聚合物和有机化合物等高离子电导率的电解质。此外，固体电解质支持在电池制造中使用高电压、高容量的材料。这实现了更高的能量密度、便携性和保质期。由于固态电池具有更高的功率重量比，因此也是电动汽车的理想选择。
Solid State Battery (SSB) Incorporated聚合物基固态电解质
SSB Incorporated是一家美国初创企业，生产聚合物基固态电解质材料。该公司的固态电解质结合了聚合物和离子材料，以提高离子迁移率。与传统液态电解质相比，该材料具有更高的能量密度，同时提高了电化学和热稳定性。这种固态隔板使得这些电解质可以被封装进锂电池中，并应用于汽车或飞机等大型设备。
Theion固态晶体硫电池
Theion是一家德国初创企业，开发固态晶体硫电池。该公司使用直接晶体印花(DCi)技术从熔融硫中开发出晶片。其专有的固态聚合物电解质在这些晶片的空隙中运作，其中锂金属箔作为阳极。
与传统电池相比，该解决方案的优势包括长循环寿命、快速充电、低电池成本和安全性。Theion的技术可用于智能手机和计算机电池，也可用于汽车和飞机的储能系统。
九、储氢
氢是所有化学燃料中单位质量热值最高的，同时也是可再生和环保的。它可以以气体或液体的形式物理储存。作为气体储存通常需要高压罐，而作为液体储存则需要超低温环境。
为了经济地储存氢，初创企业正在设计创新的工艺和储罐。在储存类型方面，最近的趋势表明正在向氢在固体表面的吸附和通过化学反应储存转变。氢储存的应用范围广泛，从作为汽车的清洁燃料到为建筑提供便携式电力供应。
GRZ Technologies固态氢电池
瑞士初创企业GRZ Technologies生产固态氢储存系统。该公司将氢以原子形式储存在金属结构中。这确保了更高的安全性，同时提供了高体积密度和更长的使用寿命。标准化的堆叠为交通运输行业提供了理想的储存容量，以获得固定和便携式电力。
Hydrogen First复合氢压力容器
Hydrogen First是一家波兰初创企业，设计复合缠绕式氢压力容器。这种扁平容器具有等张形形状，其厚度上设有加固筋以储存压缩氢。其设计有助于减少碳纤维的使用，从而降低氢储存的重量和成本。这些扁平复合容器在航空航天和汽车行业中有应用，用于以气态、液态、超临界或超低温形式储存氢。
十、储能即服务
安装储能基础设施涉及多项设置成本，而长期拥有则会导致资本锁定和资产闲置。储能即服务使企业能够在零资产投资和低实施成本的情况下获得可靠的电力供应。它使设施能够评估储能解决方案的价值。
这种方法还在市场条件变化时提供了最大的灵活性。此外，储能即服务有助于公用事业公司进行拥塞管理、季节性高峰需求管理和应对电网基础设施故障。而且，电网连接薄弱或没有电网连接的偏远地区消费者将从电网灵活性和效率的提高中受益。
Hybrid Greentech简化储能管理
丹麦初创企业Hybrid Greentech提供基于人工智能的储能管理平台HERA。它结合长期优化模型和短期机器学习模型来决定储能资产的最佳运行方式。
这能够在早期概念开发阶段进行详细的运营成本(OPEX)建模，以确保做出最佳投资决策。混合发电厂、微电网和电动出行公司等多种行业都利用这项技术进行先进的储能分析。
Renon India生产智能电池管理系统(BMS)
Renon India是一家印度初创企业，开发智能电池管理系统ARK。它通过电压测量和温度感应对电池进行被动均衡。这确保了电池组的功能安全性、效率和性能。这些ARK系统适用于在商业和工业应用中储存太阳能的电池。
