电化学储能市场

市场概况

预计 2023 年至 2031 年期间电化学储能市场复合年增长率为 14.6% 。

电化学储能将电能转化为化学能并保存起来以备后用。它包括使用电化学反应在设备或系统中存储和释放电能。有两种主要类型的系统使用电化学来储存能量。

电池是一种储存能量的装置，它可以在需要时将电能转化为化学能，然后再转化为电能。

它们由一个或多个电化学电池组成，这些电池具有正极和负极，以及一种介质，当电池充电或放电时，该介质可使离子在电极之间移动。超级电容器是一种电化学装置，它将能量以电荷的形式存储在电极和液体接触的地方。电池以物理方式分离正电荷和负电荷，而不是通过化学过程存储能量。超级电容器具有高功率密度，可以快速充电和放电。这使得它们非常适合需要快速爆发能量的用途，例如汽车的再生制动或在需求高时提供电力。电池和超级电容器具有独特的品质，使其适用于各种用途。电池通常具有更高的能量密度，这意味着它们每单位质量或体积可以存储更多的能量。这使得它们更适合需要长时间储存能量的用户。另一方面，超级电容器具有更高的功率密度，这意味着它们可以快速提供能量，但不能像电池那样储存那么多的能量。

市场动态

市场驱动因素

• 能源存储需求不断增长

不断变化的需求和供应趋势导致电网变得更加复杂。储能是保持电网稳定的重要组成部分。电化学储能系统可以对能源需求的变化做出快速反应，从而有助于保持电网平衡。它们可以负责削峰、负载平衡和电网支持，从而使整个电力系统更加可靠和高效。越来越多的人想驾驶电动汽车，因此需要更好的电池系统。电动汽车采用锂离子电池，这是一种用作主要技术的电化学储能。随着电动汽车的需求增加，对电化学储能的需求也在增加。这些应用和储能的增加推动了电化学储能市场的需求。

• 技术进步

技术进步的主要目标之一是使储能设备包含更多能量。更高的能量密度意味着可以在相同空间内容纳更多能量。这使得电池和超级电容器使用寿命更长、功率更大。当储能设备需要小巧轻便时，如电动汽车和便携式设备，这种改进尤为重要。大多数新技术都试图减少充电和放电过程中的能量损失。效率提高后，浪费的能量就会减少，这意味着整个系统工作效率更高、成本更低、全球影响更小。技术进步可以通过改变材料、制造方法和设计来降低制造电化学储能系统的成本。

市场限制

• 成本高昂

成本可以鼓励将资金投入到研发中，使电化学储能系统更加高效和具有成本效益。随着对储能需求的增加，公司和政府更愿意投入资金进行研发，以寻找降低成本的新方法，使储能更具经济效益。随着传统能源随着时间的推移变得更具竞争力和成本效益，它们可能会引发电化学储能市场对技术的需求。随着化石燃料和其他储能方式的价格上涨或监管变得更加严格，电化学储能可能成为一种更清洁、更便宜的选择。

市场范围

节段分析

按类型细分

• 液体流动

液流电池是一种利用电化学方法储存能量的装置。它们通过将液体电解质保存在电池外部的罐中，提供了一种独特的储存和输送电能的方式。在普通电池中，电极可储存的能量有限。液流电池将功率和能量容量分开，这使得增加可储存的能量变得更加容易。在液流电池中，电解质保存在电池外部的不同罐中，而不是内部。大多数情况下，这些电解质是含有活性物质的液体溶液，这些活性物质可以参与可逆氧化还原过程。

• 锂

锂基电化学储能系统采用锂离子电池通过可逆电化学过程来储存和释放电能。锂电池是储能的主要方式之一，因为它们具有高能量密度和长循环寿命，可用于许多行业。大多数时候，锂离子电池用于储存电能。磷酸铁用作锂铁磷酸电池的电极，磷酸铁磷酸电池是一种锂离子电池类型。LFP 电池以安全和在高温环境下有效工作而闻名。

• 铅酸

铅酸电池是一种使用已久的电化学储能方法。大多数铅酸电池由正极和负极组成，它们由铅和二氧化铅板制成，浸没在稀硫酸溶液中。大多数情况下，这些板被放入塑料或其他合适的容器中。铅酸电池有两种类型。启动 (SLI) 电池和深循环电池。铅酸电池用于许多地方，例如汽车启动电池、不间断电源 (UPS) 系统、太阳能和风能存储、电信备用电源、电动滑板车以及许多其他便携式和固定式电源用途。

按应用细分

• 用户端

电化学储能系统在用户方面有多种用途。它们可用于储存能量并提供可备用的电力。消费者和企业使用这些应用，这对于提高能源经济性、电网稳定性和使用可再生能源的能力非常重要。基于锂离子电池的储能设备可用于家庭，以储存太阳能电池板在白天产生的多余电力。这些节省下来的能源可以在夜间或太阳能量不大的时候使用，这样就不需要使用电网了。电动汽车将能量储存在锂离子电池中，这样它们就可以储存和使用电力为电动机供电。电池为电动汽车提供了行驶里程和性能，使人们能够转向更清洁、更可持续的出行方式。

• 网格侧

电化学储能系统可以快速响应所需和可用电量的变化。这有助于稳定电网频率并保持电网稳定。通过根据需要增加或减少电力，这些系统可以保持电网平衡并确保始终有足够的电力。储能系统可以在需求低时储存额外的电力，并在需求高时使用。这种负载移动有助于电网更好地工作并减轻压力。如果电网中断，电化学储能可为医院、数据中心等重要组织提供备用电源。储能可以通过推迟对电网基础设施进行昂贵更改的需求来帮助增加电网的容量。

• 可再生能源并网

电化学储能是使可再生能源在与电网相连的系统中易于使用和整合的重要因素。通过处理可再生能源的不规则和多变性，储能设备有助于保持电网稳定，并使可再生能源得到更可靠、更高效的利用。通过以电化学方式保存能源，可以在不同时间产生可再生能源。当有大量能源生产时，可以保存多余的能源，并在没有生产时使用。储能系统可以通过调节频率来帮助电网。

• 电气辅助服务

太阳能和风能等可再生能源会导致电网电压变化。电力辅助服务（如无功功率补偿）可通过调节电压水平将其保持在可接受范围内。这可确保电源始终稳定可靠。当绿色能源数量发生变化时，电网频率也会发生变化。电力支持服务（如储能系统和其他灵活资源对频率波动的响应能力）有助于将电网频率保持在限制范围内，从而确保电力供应稳定可靠。在电网停电或系统故障的情况下，电力辅助服务（如储能系统的黑启动潜力）可发挥作用。

• 新能源汽车

插电式电动汽车配有内燃机、电动机、电池组和充电插头。电化学储能系统（锂离子电池）可帮助汽车在较短的时间内仅靠电力行驶，从而节省燃料并减少污染。一些 NEV，尤其是那些配备小型电池的 NEV，可以使用电化学储能来增加每次充电的行驶里程。在汽车上添加小型电池组可以增加全电动行驶里程，或者在高需求情况下增加额外动力。这使得内燃机变得不那么重要。

区域分析

北美

北美铅酸电池市场预计将以 5.2% 的复合年增长率扩张。SLI 电池部分是北美电池市场增长最快的部分。由于该国汽车数量众多，许多铅酸电池用于 SLI，即启动、照明和点火。美国是世界上最重要的工业电池市场之一，因为它拥有强大的工业基础设施、越来越多的基于电池的储能项目以及不断增长的绿色能源基础设施。这表明北美地区对电化学储能市场的需求更高。

欧洲

随着汽车行业的快速发展，SLI 电池领域有望在未来几年成为领先的电化学储能市场。预计会有更多资金投入离网太阳能装置，这将为欧洲的铅酸电池公司带来巨大机遇。太阳能可以消除碳排放，并鼓励使用可再生能源。由于德国公司数量众多，预计该国将成为欧洲铅酸电池市场的领导者。这表明对铅酸电池的需求将持续增长，这可能导致欧洲出现用于储存电化学能源的电化学储能市场。

亚太地区

亚太地区锂离子电池市场预计将以约 15.8% 的复合年增长率增长。未来，汽车行业很可能成为锂离子电池最大的市场之一。随着电动汽车越来越受欢迎，预计它将推动锂离子电池业务的增长。亚太地区的许多人口无法获得电力，他们依靠煤油和柴油等传统燃料来照明和给手机充电。由于锂离子电池的技术优势和成本的下降，使用锂离子电池的储能系统可能会得到越来越多的使用。中国预计将成为亚太电化学储能市场的最大参与者。这是因为越来越多的人搬到城市，花钱购买电动汽车。

南美洲

南美消费电池市场将继续快速增长。电化学储能市场主要受到该地区经济好转和锂离子电池价格下降的推动。但南美国家对电信征收高额税款，在电信领域投资不多。预计这将减缓电化学储能市场的发展，因为电信是最大的终端用户。未来，智利等地可能会找到锂离子来源。因此，预计该国将做出巨大贡献。锂离子电池的价格大幅下降，因为技术已经进步，而且现在大量生产，这被称为规模经济。

关键人物

1. 特斯拉汽车公司
2. 格林史密斯能源
3. S&C电力公司
4. LG 中枢神经系统
5. NEC 能源解决方案
6. 富伦斯能源有限公司
7. 先进的微电网解决方案
8. 融合能源与电力有限公司
9. 杜克能源公司
10. NextEra能源公司
11. 浙江南都电源
12. 深圳科陆电子
13. EVE 能源
14. 阳光电源

最新动态

2021 年 5 月 18 日，哈佛大学的研究人员报告了一种长寿命固态锂电池的设计，该电池可在高电流化学条件下至少充电和放电 10,000 次。该电池采用多层结构，可控制和抑制锂枝晶的生长，而锂枝晶是锂金属电池不稳定和短路的主要原因。