這幾年儲能概念股夯，談到儲能，所有焦點都集中在鋰電池，可是不只鋰電池儲能，很多東西都可以儲能，之所以一直談鋰電池，是因為鋰電池是目前高手擂台上最具冠軍相的選手。我們今天就花三分鐘的時間，為你建構系統性的儲能系統知識框架。
三種儲能方式：物理儲能、電磁儲能、電化學儲能
儲能是先將電力轉化為其他形式的能量，存放在「儲能裝置」中，並在需要時釋放，在充電與放電的過程中，自然實現了能量的跨時間轉移，如同「水庫」居中做個「削峰填谷」調節：水多的時候儲存起來，水少的時候放出來大家用，這就是儲能的角色。
儲能裝置有多種方式，我們可以將電能轉化為動能、位能和化學能等，對應能量轉換方式的不同，目前主要的儲能類型分為物理儲能、電磁儲能、電化學儲能。有些分類會拆分成五類甚至更多，我建議不需要花時間糾結在分類上，這種糾結拿來搞學術可以取得相當的成就，但如果你是個創業者或是投資人還這麼想，我建議你應該改行。
| 種類 |
典型額定功率（kW） |
額定功率下的放電時間 |
特點 |
應用場景 |
| 物理儲能 |
抽蓄水力儲能 |
100,000～2,000,000 |
4～10小時 |
合適大規模儲能、技術成熟、充放電速度中等、受地理條件限制 |
調峰、日負載調節、頻率控制、系統備用 |
| 壓縮空氣儲能 |
10,000～300,000 |
1～20小時 |
合適大規模儲能、充放電速度慢、受地理條件限制 |
調峰/調頻、系統備用、平滑可再生能源功率波動 |
| 飛輪儲能 |
5～10,000 |
1～1,800s |
壽命長、無污染、成本高 |
調峰、頻率控制、電壓控制、不斷電電源 |
| 電磁儲能 |
超導儲能 |
10～50,000 |
2～300s |
充放電速度快、需要低溫條件才能運行、成本高 |
輸配電穩定、抑制震盪 |
| 超級電容儲能 |
10～1,000 |
1～30s |
充放電速度快、成本高 |
頻率控制、電壓控制 |
| 電化學儲能 |
鉛酸電池 |
幾千瓦～幾萬千瓦 |
幾分鐘～幾小時 |
技術成熟、成本低、壽命短、存在環保問題 |
備用電源、全黑啟動 |
| 鋰電池 |
幾千瓦～幾萬千瓦 |
幾分鐘～幾小時 |
能量密度高、壽命與安全問題仍需要持續改善 |
頻率控制、電壓控制、備用電源、平滑再生能源功率波動 |
| 液流電池 |
5～100,000 |
1～20小時 |
壽命長、可深度放電、便於組合、環保、能量密度稍低 |
備用電源、平滑再生能源功率波動 |
| 鈉硫電池 |
100～100,000 |
數小時 |
需要高溫條件才能運行、安全問題有待改善 |
頻率控制、電壓控制、備用電源、平滑再生能源功率波動 |
| 鋁電池 |
幾千瓦～幾萬千瓦 |
幾分鐘～幾小時 |
能量密度稍低、安全性高 |
備用電源、全黑啟動、其他對能量密度要求不高的應用 |
（表一）三種主要儲能方式比較表
資料來源：謝芳吉
全世界最大的儲能系統是抽蓄水力儲能，而且短期來看它的主導地位不會改變
我們先來理解物理儲能。物理儲能包括抽蓄水力儲能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等。抽蓄水力機組除了用來發電，也就是我們平時理解的「水力發電」之外，反向過來也可以做為儲能電池，供電力調度之用。抽蓄水力儲能容量大、儲電成本低，可以說是一個天然電池，而且短期來看它的主導地位不會改變。
但抽蓄水力儲能並沒有太大的成長潛能，因為它的建設完全依賴於地理條件，也就是說當地水資源是否足夠豐富且穩定供應，這幾年開始，新建的水庫幾乎都面臨到生態與環境爭議而擱置。2016年以來全球的抽蓄水力機組裝機量僅成長0.6%。
壓縮空氣儲能顧名思義是用空氣作為能量的載體，利用電力將空氣壓縮，儲存在廢棄礦井、過期油氣井或儲氣井、海底、鹽洞等，當需要時再將壓縮空氣與天然氣混合，加熱燃燒推動渦輪機發電。雖然運作仍然需要化石燃料，但還算環保，技術特點是輸出功率大（MW級）；持續時間長，可達數小時；運行壽命長，可循環上萬次，壽命可達40年。缺點是受地理結構限制，建設成本高，應用上不易普及。
飛輪儲能同樣顧名思義，是用電力將一個圓柱體用非常快的速度在真空中加速，從而將電能以動能的形式儲存起來，再把動能轉成電能使用。飛輪儲能常用於工業裡的不斷電系統UPS中，或於電網上進行頻率控制和電壓控制，技術特點是儲能效率高達90%、使用壽命長、環保無污染、使用起來很簡單。缺點是能量密度低、保養費用昂貴、性價比差。
超導儲能和超級電容儲能目前成本都很高，短時間不會大量應用
電磁儲能包括超導儲能和超級電容儲能。超導儲能是把超導材料製成的線圈放在臨界溫度的容器中，在這麼極端溫度的環境之下，超導體內的電阻是零，傳輸電能時不會有電力損失，能量就以超導線圈中循環流動的直流電儲存在磁場中。
但是為了要實現超導儲能，它需要耗費能源創造出臨界溫度的環境，實在是太貴了，也不夠環保，而且能儲能的時間非常短，雖然已有超導儲能產品可用，但在電網中應用很少，大多是試驗性的。
超級電容儲能則是採用特殊電極結構，使電極表面積增加幾萬倍，從而產生很大的電容量，技術特點是充放電速度快，可循環使用次數高，用在公車或捷運上，能夠在加速時快速放電，在刹車時回收能量，即使頻繁加速、刹車也不會影響電池壽命。
全世界成長最迅速的儲能系統是電化學儲能，其中又以鋰電池儲能最具冠軍相
電化學儲能是近年最熱門，這也是近年來發展最迅速的儲能類型。2018年可以說是電化學儲能的元年，也是集中爆發的一年，電化學儲能的種類非常多，其中鉛酸電池挾帶非常低廉的成本優勢，大量使用在動力電池例如汽機車的啟動電瓶、電動自行車，以及儲能電池如不斷電系統等。但其問題在於使用壽命短，不環保。
鋰電池最大的優勢就是能量密度高，製造成本隨著電動車市場的規模效應而不斷下降，是目前電化學儲能應用最多的電池。
液流電池有好幾種，我們最常聽到的是全釩液流電池。技術特點是使用壽命長、充放電性能良好、容量也可達MW級，適合於應用在電力系統中，但製造成本較高。
鈉硫電池的技術上有個前提，其電池的運行溫度需保持在300℃以上，以使電極處於熔融狀態。再加上製造成本也高，因此比較少大規模應用。
另一個是最近新聞常出現的鋁電池，鋁、石墨這種材料產量豐富，量產時，較其他電池便宜，而且壽命長、沒有有機溶劑在其中。它的缺點就是能量密度不夠高，所以要慎選應用場景。
我們在理解或使用儲能電池的技術時，要先接受一個思維前提：這個世界上沒有一種完美的儲能技術，我們只是在不同的應用場景裡做了選擇。天生我才必有用，各種儲能電池技術都有其合適的應用場景，有它的優勢也有它一定的限制。
看完這篇文章相信可以幫助你脫離一知半解，不再靠著吸收碎片化的知識或資訊，片面解讀儲能。如果你還想了解更多，邀請你註冊或登入成為綠學院用戶，綠色產業最前沿的趨勢、商機、人脈、資金一鍵抵達，也歡迎參加產業小聚，認識更多A咖！