什么是電化學儲能的難點?太陽的光線出現(xiàn)在生活中的每一個地方，人們的生活已經(jīng)離不開太陽，太陽能不僅為植物生長提供光源，而且也能為人類提供能源，現(xiàn)在的光伏發(fā)電就是很大程度上利用了太陽能。

電化學儲能電站通過化學反應進行電池正負極的充電和放電,實現(xiàn)能量轉(zhuǎn)換。傳統(tǒng)電池技術(shù)以鉛酸電池為代表,由于其對環(huán)境危害較大,已逐漸被鋰離子、鈉硫等性能更高、更安全環(huán)保的電池所替代。電化學儲能的響應速度較快,基本不受外部條件干擾,但投資成本高、使用壽命有限,且單體容量有限。隨著技術(shù)手段的不斷發(fā)展,電化學儲能正越來越廣泛地應用到各個領(lǐng)域,尤其是電動汽車和電力系統(tǒng)中。近年電化學儲能裝機規(guī)模快速發(fā)展 主要以鋰電池為主，2018年是中國電化學儲能發(fā)展史的分水嶺。一方面是因為電化學儲能累積裝機功率規(guī)模首次突破GW,另一方面是因為電化學儲能呈現(xiàn)爆發(fā)式增長,新增電化學儲能裝機功率規(guī)模高達612.8MW,對比2017年新增功率規(guī)模147.3MW,同比增長316%。截至2019年底,中國電化學儲能市場累積裝機功率規(guī)模為1709.60MW,同比增長59.4%。

盡管電化學儲能在發(fā)電側(cè)已經(jīng)有很多示范項目，但在應用方面仍然有許多困難需要克服。在政策和運營層面，主要面臨以下幾方面的挑戰(zhàn)：

一是傳統(tǒng)電力市場給儲能留下的空間不大。發(fā)電側(cè)儲能的收益直接來源于電力市場，因此電力市場的總體運行狀況對儲能的發(fā)展有著直接影響。根據(jù)國家能源局的數(shù)據(jù)，截至2020年1月，我國電力裝機總量在20億千瓦左右，2020年1～6月全國總用電量為33547億千瓦時。這說明我國存在電力生產(chǎn)過剩的情況。同時，我國還不斷有用于調(diào)峰的火電(燃氣機組)、新能源機組上馬，裝機總量不斷上升，導致儲能的作用難以體現(xiàn)。

受容量配置規(guī)模限制，連續(xù)無風或大風天氣可能限制儲能作用的發(fā)揮。一般電化學儲能滿功率連續(xù)充放電時間在1~4小時之間，可有效應對新能源日內(nèi)波動，但若出現(xiàn)長時間無風或大風等極端天氣，儲能利用效率可能受到較大限制。通過對西北電網(wǎng)新能源歷史出力特性統(tǒng)計分析得出，單一省份極端無風天氣最大持續(xù)時間達6天，頻次最高達3次/年，若聯(lián)網(wǎng)規(guī)?？s小至單個風力發(fā)電場，極端無風或持續(xù)大風天氣可持續(xù)數(shù)周。風電大發(fā)時通常在晚上或夜間，此時負荷較低，與風電消納匹配性較差，同時三北地區(qū)供暖季還存在“以熱定電”的另一重矛盾，火電機組調(diào)峰能力受限，因此儲能需要配置更大的容量進行調(diào)峰。與風電相比，光伏發(fā)電可預測性更好，且具有一定的規(guī)律性，儲能可實現(xiàn)定期充放，利用率相對較高;同時光伏發(fā)電輸出功率較高的時候也是用電高峰的白天，與負荷匹配度較好，只需要配置較小容量的儲能即可達到削峰填谷的作用。

目前，全球主要的儲能裝機分布于美國、西班牙、中國、日本、韓國、德國、英國和澳大利亞等國。我國從‘十一五’期間布局儲能技術(shù)發(fā)展至今，主要科研投入還是圍繞在電化學儲能領(lǐng)域。

相比歐美國家，我國的電力設(shè)施很多都是近些年修建的，基礎(chǔ)設(shè)施更為“堅強”，具有相當?shù)娜菁{能力。這就使得電網(wǎng)對儲能所提供的輔助服務沒有強烈需求。在美國，由于新建電廠的審批控制以及電網(wǎng)的老化，電力公司急需儲能來平抑波動和滿足擴容需求，在此基礎(chǔ)上形成了對儲能的大量需求。

在新型壓縮空氣儲能方面，我國與國外的科研機構(gòu)處于并跑階段。但在相變儲能(熱熔巖儲能)裝置研發(fā)以及工程應用方面，我國與美國、西班牙等國的先進水平仍有5-8年差距。

儲能技術(shù)類型眾多，可滿足毫秒至數(shù)天不同時間尺度的調(diào)節(jié)需求。調(diào)峰介于調(diào)頻與容量備用之間，調(diào)峰輔助服務市場是我國特有的市場品種，本質(zhì)上是一種電能量市場，在國外歸為平衡市場或現(xiàn)貨市場，因此電力系統(tǒng)調(diào)峰對容量的需求要大于對功率的需求。目前，各類儲能技術(shù)中，抽水蓄能仍是新能源調(diào)峰的首要選擇，主要表現(xiàn)為容量大，單個電站規(guī)?？蛇_到120~360萬千瓦，能量轉(zhuǎn)換效率75%~85%，日調(diào)節(jié)一般為5~6小時，而電化學儲能容量難以達到系統(tǒng)級調(diào)峰的規(guī)模;抽水蓄能使用壽命長，設(shè)計壽命30年，水工建筑物50年以上，而電化學儲能壽命周期多為10年左右;抽水蓄能的能量成本約875~1085元/千瓦時，僅為鋰離子電池的三分之一，且具有明確的兩部制電價回收機制。

不合理的市場定位可能無法達到物盡其用的效果。目前對各電源市場定位的討論非常激烈。例如，煤電是否在十四五期間由承擔基荷的定位轉(zhuǎn)向調(diào)峰的定位(保障可再生能源消納)儲能是否要在可再生能源發(fā)電領(lǐng)域減少棄風棄光等。

二是儲能作為輔助服務市場主體的資格不明確。

儲能的價值主要體現(xiàn)在它提供的輔助服務上，因此輔助服務市場的規(guī)制對儲能的收益有著決定作用。在發(fā)電側(cè)，電化學儲能是作為發(fā)電廠機組的輔助設(shè)備運行的。作為機組的附屬設(shè)備，電化學儲能沒有輔助服務市場獨立的經(jīng)營資格，由此導致電化學儲能的收益具有很高的不確定性。由于很多發(fā)電側(cè)的發(fā)電和儲能是分開管理的，當政策變化時，由于沒有主體地位，儲能運營商可能沒有多少談判的能力，收益可能會進一步降低。

美國在儲能技術(shù)領(lǐng)域起步早、投入多、政策支持力度大，阿貢國家實驗室、西北太平洋國家實驗室、桑迪亞國家實驗室、可再生能源國家實驗等相關(guān)實驗室均具備很高的硬件平臺水平和研究實驗能力，側(cè)重于新型電池材料體系研發(fā)、電池工況研究、新型電池本體特性、電池集成方法、儲能裝置安全性、能效研究和評價等不同領(lǐng)域，基本涵蓋了儲能電池研究體系的關(guān)鍵材料、本體制造、綜合性能分析以及產(chǎn)業(yè)化轉(zhuǎn)移等關(guān)鍵環(huán)節(jié)，但卻沒能連接貫通成為完整的閉環(huán)。

因此，發(fā)電側(cè)儲能的主體地位是個亟待解決的問題。目前，某些地區(qū)已經(jīng)開始了這方面的嘗試。例如，福建晉江的獨立儲能電站就拿到了“發(fā)電業(yè)務許可證”，以此為切入點讓獨立的發(fā)電側(cè)儲能進入電力市場。但即使如此，儲能在市場中的身份和交易機制也不夠健全。

僅僅緩解棄風棄光實際上是電化學儲能的大材小用。相比煤電，電化學儲能具有更強的靈活性，在調(diào)頻、黑啟動、快速調(diào)峰領(lǐng)域前景廣闊。目前，部分地方為了降低棄風棄光率，將儲能作為風電場(光伏電站)建設(shè)的必備配套設(shè)施。根據(jù)行業(yè)初步估計，若僅僅依靠電價差獲取收益，電化學儲能回收成本的電價差要達到0.7元/千瓦時左右。

現(xiàn)貨市場在經(jīng)濟學上是指買賣交易即刻生效的市場，是針對期貨市場而言。電力市場中，只有實時市場嚴格滿足現(xiàn)貨市場的定義。結(jié)合電力交易即發(fā)即用的特點，在討論電力現(xiàn)貨市場時常把時間尺度擴大到實時交易的日內(nèi)甚至一日前。現(xiàn)貨市場的重要價值在于發(fā)現(xiàn)價格，用價格反映供需關(guān)系，目前我國八個現(xiàn)貨試點省份已經(jīng)全部進入試運行，隨著現(xiàn)貨市場的成熟運行，電力電量的商品屬性逐步體現(xiàn)，新能源發(fā)電邊際成本為零，與儲能配合可根據(jù)價格信號靈活充放電獲取更高的電量收益。

以上就是電化學儲能的一些難點解析，如果某一天人們能高效利用太陽能，相信能解決很大的能源問題，畢竟太陽能是符合可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略的，能保證人類的永續(xù)發(fā)展，需要我們科研人員更加努力。