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核心提示：隨著我國碳達峰、碳中和目標的(de)提出，新能(neng)源未來將成為電(dian)(dian)(dian)力供應的(de)主體(ti)。當(dang)前，電(dian)(dian)(dian)源側新能(neng)源裝機快速增長(chang)，用戶側負荷呈多樣性(xing)變化，電(dian)(dian)(dian)力系統面(mian)臨諸多挑戰。儲能(neng)技(ji)術(shu)可(ke)在提高可(ke)再生能(neng)源消(xiao)納比例(li)、保(bao)障電(dian)(dian)(dian)力系統安全穩(wen)定運(yun)行等(deng)方面(mian)發(fa)揮重要作用，是(shi)支撐我國大(da)規(gui)模發(fa)展新能(neng)源、保(bao)障能(neng)源安全的(de)關鍵技(ji)術(shu)。

儲能：支撐大規模新能源發展的關鍵技術

隨著我國能源轉型的不(bu)斷深入，電(dian)力系(xi)統面臨諸多挑戰：

大(da)規模隨(sui)(sui)機波動新能源(yuan)(yuan)并網(wang)給電(dian)網(wang)運行帶來(lai)挑戰。風能、太陽能等發(fa)電(dian)方(fang)式(shi)受自然因素影響較(jiao)大(da)，具有(you)明顯的隨(sui)(sui)機性(xing)和波動性(xing)。未來(lai)新能源(yuan)(yuan)并網(wang)容(rong)量(liang)增加，電(dian)力系統將(jiang)由原來(lai)的需求側(ce)(ce)單側(ce)(ce)隨(sui)(sui)機性(xing)波動系統發(fa)展為“需求側(ce)(ce)-電(dian)源(yuan)(yuan)側(ce)(ce)”雙側(ce)(ce)隨(sui)(sui)機性(xing)波動系統。

電(dian)力(li)峰(feng)(feng)(feng)谷(gu)(gu)差日(ri)益加(jia)大，按(an)照高(gao)峰(feng)(feng)(feng)負荷(he)需求擴(kuo)建增容將影響電(dian)力(li)資產利用率。從我國整體用電(dian)負荷(he)來看，日(ri)間(jian)電(dian)力(li)負荷(he)峰(feng)(feng)(feng)谷(gu)(gu)差持(chi)續拉大，尖峰(feng)(feng)(feng)負荷(he)增長顯著，谷(gu)(gu)電(dian)期負荷(he)水平不(bu)及峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)的一半(ban);年峰(feng)(feng)(feng)值(zhi)負荷(he)持(chi)續時間(jian)僅(jin)數日(ri)到數小時不(bu)等，為(wei)滿足短時間(jian)高(gao)峰(feng)(feng)(feng)負荷(he)需求，需擴(kuo)大電(dian)廠規(gui)模(mo)、提高(gao)輸配電(dian)能力(li)，投資大且利用率低。

多(duo)種(zhong)(zhong)(zhong)能(neng)量間的(de)耦合(he)關系(xi)(xi)和(he)相互制約(yue)，影響多(duo)能(neng)系(xi)(xi)統(tong)的(de)靈(ling)活性(xing)(xing)(xing)和(he)可(ke)靠性(xing)(xing)(xing)。以(yi)常見的(de)熱電(dian)(dian)聯供(gong)(gong)系(xi)(xi)統(tong)為例，當(dang)系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)沒有(you)儲能(neng)設施時，熱電(dian)(dian)聯供(gong)(gong)系(xi)(xi)統(tong)將(jiang)按照以(yi)熱定(ding)電(dian)(dian)、以(yi)電(dian)(dian)定(ding)熱或混合(he)運行三種(zhong)(zhong)(zhong)模式工作，靈(ling)活性(xing)(xing)(xing)較差。隨著電(dian)(dian)力系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)能(neng)量單元種(zhong)(zhong)(zhong)類(lei)增加，多(duo)種(zhong)(zhong)(zhong)能(neng)源(yuan)之間的(de)強(qiang)相關和(he)緊(jin)密耦合(he)關系(xi)(xi)將(jiang)更突出，多(duo)能(neng)系(xi)(xi)統(tong)的(de)靈(ling)活性(xing)(xing)(xing)和(he)可(ke)靠性(xing)(xing)(xing)亟待提(ti)升(sheng)。

儲能技術是(shi)支(zhi)撐我國(guo)大規(gui)模發(fa)展新能源、保障能源安(an)全的關(guan)鍵技術之一，具有(you)提(ti)高新能源消納比例、保障電力系統安(an)全穩定運行、提(ti)高發(fa)輸配電設施利用率、促進多網融合等多方(fang)面作(zuo)用。

儲(chu)能(neng)技術(shu)(shu)(shu)是將隨機波動(dong)能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)變(bian)為友(you)好能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)的關鍵(jian)技術(shu)(shu)(shu)之一。應用(yong)儲(chu)能(neng)技術(shu)(shu)(shu)，可打(da)破原有(you)電(dian)(dian)力(li)系統(tong)發(fa)(fa)輸變(bian)配用(yong)必須實時平衡的瓶頸。在電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)(yuan)側(ce)(ce)，儲(chu)能(neng)技術(shu)(shu)(shu)可聯(lian)合火電(dian)(dian)機組(zu)調峰(feng)調頻、平抑新能(neng)源(yuan)(yuan)(yuan)出(chu)力(li)波動(dong);在電(dian)(dian)網(wang)側(ce)(ce)，儲(chu)能(neng)技術(shu)(shu)(shu)可支撐(cheng)電(dian)(dian)網(wang)調峰(feng)調頻，在系統(tong)發(fa)(fa)生故障(zhang)或異(yi)常情況下保障(zhang)電(dian)(dian)網(wang)運行安(an)全;在用(yong)戶側(ce)(ce)，儲(chu)能(neng)技術(shu)(shu)(shu)可在實現用(yong)戶冷熱(re)電(dian)(dian)氣綜(zong)合供應的同時，充分調動(dong)負(fu)荷側(ce)(ce)資源(yuan)(yuan)(yuan)彈性，支撐(cheng)電(dian)(dian)網(wang)需(xu)求側(ce)(ce)響應。

儲能(neng)設備相對于發電(dian)廠來(lai)說(shuo)建設周(zhou)期短，可(ke)移動(dong)，便于靈活配置。因此，應用(yong)儲能(neng)設備是(shi)應對峰值負荷、延緩發輸配電(dian)設施升級的有效(xiao)措(cuo)施之一(yi)。儲能(neng)裝置還可(ke)作為調峰資源，主動(dong)參與電(dian)力(li)需求(qiu)響應，進一(yi)步提升電(dian)力(li)資產利用(yong)效(xiao)率和經(jing)濟(ji)性(xing)。

儲能(neng)技(ji)術(shu)是(shi)實現多能(neng)融(rong)合(he)、跨能(neng)源(yuan)網絡協同優化(hua)(hua)的重(zhong)要(yao)媒介。利用電(dian)化(hua)(hua)工(P2X)技(ji)術(shu)，可實現電(dian)能(neng)向多種能(neng)源(yuan)的轉化(hua)(hua)。儲能(neng)技(ji)術(shu)作(zuo)為能(neng)源(yuan)轉化(hua)(hua)、存儲的關鍵連(lian)接(jie)點，可實現電(dian)力(li)系統與其(qi)他能(neng)源(yuan)系統的連(lian)接(jie)，是(shi)多網融(rong)合(he)的紐帶，將(jiang)在(zai)能(neng)源(yuan)互聯(lian)網各環節(jie)發揮重(zhong)要(yao)作(zuo)用，具(ju)有廣闊(kuo)的發展前(qian)景。

新型儲能技術有望在更多應用場景展現價值

按照能(neng)量的存儲(chu)(chu)方式，儲(chu)(chu)能(neng)技術可分為(wei)化學儲(chu)(chu)能(neng)(如鈉硫電(dian)池(chi)(chi)、液流電(dian)池(chi)(chi)、鉛酸電(dian)池(chi)(chi)、鋰電(dian)池(chi)(chi)等(deng)電(dian)化學儲(chu)(chu)能(neng)及氫儲(chu)(chu)能(neng))、電(dian)磁儲(chu)(chu)能(neng)(如超導電(dian)磁儲(chu)(chu)能(neng)、超級(ji)電(dian)容器等(deng))、物理儲(chu)(chu)能(neng)(如抽水蓄(xu)能(neng)、壓(ya)縮空氣儲(chu)(chu)能(neng)、飛輪儲(chu)(chu)能(neng))、儲(chu)(chu)熱(如顯熱、潛熱、化學儲(chu)(chu)熱)等(deng)。

根據(ju)中(zhong)國能(neng)源(yuan)研究(jiu)會儲(chu)(chu)能(neng)專業委員會的(de)(de)不完全統計(ji)，目前全球(qiu)發展最成熟(shu)、裝機規模(mo)最大的(de)(de)儲(chu)(chu)能(neng)是(shi)抽水蓄能(neng)，電化學(xue)儲(chu)(chu)能(neng)緊隨其后。同時，以氫儲(chu)(chu)能(neng)技(ji)術(shu)、儲(chu)(chu)熱/冷技(ji)術(shu)、壓(ya)縮空(kong)氣儲(chu)(chu)能(neng)技(ji)術(shu)為代表的(de)(de)新型儲(chu)(chu)能(neng)技(ji)術(shu)也在(zai)越(yue)來越(yue)多的(de)(de)應(ying)用場景展現(xian)價(jia)值。

●商業化應用(yong)的儲能技術

抽(chou)水蓄能(neng)(neng)技術是目(mu)前技術最(zui)成熟(shu)、應(ying)用最(zui)廣泛的能(neng)(neng)量(liang)型儲能(neng)(neng)技術，具有規模大、壽命長、運行費用低等優點，具備調(diao)峰、調(diao)頻、黑啟動等功能(neng)(neng)，但(dan)其建設周(zhou)期較長，且需要適宜的地理資源條件。抽(chou)水蓄能(neng)(neng)技術在我(wo)國的應(ying)用已較成熟(shu)。截(jie)至2020年年底，全國在運抽(chou)水蓄能(neng)(neng)電站(zhan)總(zong)裝機容量(liang)3146萬(wan)千瓦(wa)，可(ke)開發站(zhan)址資源約1.6億(yi)千瓦(wa)。

電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)儲能技術(shu)主要通過電(dian)(dian)池(chi)(chi)內部不同材料間(jian)的(de)可逆電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)反應實現電(dian)(dian)能與化(hua)(hua)學(xue)能的(de)相互轉化(hua)(hua)，電(dian)(dian)池(chi)(chi)類型主要有鋰(li)離(li)子電(dian)(dian)池(chi)(chi)、鉛蓄(xu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)、液流(liu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)和鈉硫電(dian)(dian)池(chi)(chi)等(deng)。電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)儲能響(xiang)應速度快，主要作為功(gong)率型儲能技術(shu)應用。目(mu)前，電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)儲能應用已覆蓋電(dian)(dian)力系統各環節，能夠滿足多樣化(hua)(hua)的(de)場景需(xu)求。全(quan)生(sheng)命周(zhou)期成本(ben)、安全(quan)問題是在推廣應用電(dian)(dian)化(hua)(hua)學(xue)儲能過程中應持續關注的(de)問題。

一方面(mian)，儲(chu)能系統安全(quan)(quan)問題涉及儲(chu)能系統設計(ji)選型、生(sheng)產制(zhi)造、施工(gong)等多個(ge)環節(jie)，需盡(jin)快推(tui)進儲(chu)能安全(quan)(quan)標(biao)準體系建設;另一方面(mian)，還(huan)需進一步完善(shan)市場機(ji)制(zhi)和(he)(he)價格機(ji)制(zhi)，確保儲(chu)能工(gong)程質量和(he)(he)安全(quan)(quan)。

●新型儲能技術

近年來，隨著儲(chu)(chu)能(neng)產業的發展，多(duo)種新(xin)型儲(chu)(chu)能(neng)技(ji)術不斷突破，在越來越多(duo)的場景實現示范(fan)應用，主要有儲(chu)(chu)熱技(ji)術、氫(qing)儲(chu)(chu)能(neng)技(ji)術、電(dian)磁儲(chu)(chu)能(neng)和飛(fei)輪(lun)儲(chu)(chu)能(neng)等。

儲熱技術屬于能量型儲能技術，能量密度高、成本低、壽命長、利用方式多樣、綜合熱利用效率高，在可再生能源消納、清潔供暖及太陽能光熱電站儲能系統應用領域均可發揮較大作用。

近年來，備受關注的儲熱技術主要有熔融鹽儲熱技術和高溫相變儲熱技術。熔融鹽儲熱技術的主要優點是規模大，方便配合常規燃氣機使用，主要應用于大型塔式光熱發電系統和槽式光熱發電系統。

高溫相變儲熱技術具有能量密度高、系統體積小、儲熱和釋熱溫度基本恒定、成本低廉、壽命較長等優點，也是目前研究的熱點。該技術適用于新能源消納、集中/分布式電制熱清潔供暖、工業高品質供熱供冷，同時可作為規模化的儲熱負荷，為電網提供需求側響應等輔助服務，目前已應用于民用供熱領域，并逐步向對供能有更高需求的工業供熱領域拓展。

氫儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術是通(tong)(tong)(tong)過(guo)電(dian)(dian)(dian)解(jie)水制(zhi)取氫氣(qi)，將氫氣(qi)存儲(chu)或通(tong)(tong)(tong)過(guo)管道運輸，有用能(neng)(neng)(neng)需(xu)求時通(tong)(tong)(tong)過(guo)燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)進行(xing)熱(冷(leng))電(dian)(dian)(dian)聯供的能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)利用方(fang)式(shi)。該技(ji)術適用于(yu)(yu)大規模儲(chu)能(neng)(neng)(neng)和(he)長周期能(neng)(neng)(neng)量(liang)調節，是實現(xian)電(dian)(dian)(dian)、氣(qi)、交通(tong)(tong)(tong)等多類型能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)互聯的關鍵。氫儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術主要包含電(dian)(dian)(dian)解(jie)制(zhi)氫、儲(chu)氫及燃(ran)料電(dian)(dian)(dian)池(chi)發電(dian)(dian)(dian)技(ji)術。該技(ji)術可用于(yu)(yu)新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)(yuan)消納、削峰填谷、熱(冷(leng))電(dian)(dian)(dian)聯供，以及備用電(dian)(dian)(dian)源(yuan)(yuan)等諸(zhu)多場景。

在國內(nei)，氫儲能(neng)技(ji)(ji)術(shu)目(mu)前還處于示(shi)范(fan)應(ying)用(yong)(yong)階段。全球能(neng)源互聯網研(yan)究院有(you)限公司作為該技(ji)(ji)術(shu)的(de)核心研(yan)發單位，正與各省級電(dian)力(li)(li)公司開(kai)展(zhan)氫能(neng)技(ji)(ji)術(shu)聯合(he)攻關，并在多(duo)地開(kai)展(zhan)不同(tong)場景的(de)示(shi)范(fan)應(ying)用(yong)(yong)，如(ru)和(he)國網安徽電(dian)力(li)(li)在六安建(jian)(jian)設的(de)國內(nei)首個兆瓦(wa)級固體聚合(he)物電(dian)解水制氫及燃料電(dian)池(chi)發電(dian)示(shi)范(fan)項(xiang)目(mu)，以及與國網浙江電(dian)力(li)(li)在臺州市椒江區大陳島建(jian)(jian)設的(de)“綠氫”綜合(he)能(neng)源系統示(shi)范(fan)工(gong)程等。

電磁(ci)儲(chu)能和飛(fei)輪(lun)(lun)儲(chu)能屬于功(gong)率型儲(chu)能技術。電磁(ci)儲(chu)能中，超導電磁(ci)儲(chu)能功(gong)率特性好，但能量密度(du)較(jiao)低、成(cheng)(cheng)本高(gao);超級電容器功(gong)率密度(du)高(gao)，充放(fang)電循環次數達十萬甚至數百萬次，但儲(chu)能密度(du)較(jiao)低，成(cheng)(cheng)本高(gao)。飛(fei)輪(lun)(lun)儲(chu)能壽命(ming)長，對(dui)環境無不良影響，但自(zi)放(fang)電率高(gao)、成(cheng)(cheng)本高(gao)。這些儲(chu)能技術離(li)實現(xian)大規模商(shang)業應用尚有(you)一(yi)段距離(li)。

規模化儲能技術將向多元化方向發展

綜合(he)考慮技術成熟度與場景適用(yong)性(xing)，各種儲能技術將在(zai)不同應用(yong)領域發揮更大(da)作用(yong)。

抽水蓄能技術已經比較成熟(shu)，在儲(chu)能應(ying)用(yong)中將持(chi)續保持(chi)高(gao)占(zhan)比。電化(hua)(hua)學儲(chu)能技術響應(ying)速(su)度(du)快，可滿(man)足多樣化(hua)(hua)場(chang)景(jing)需求，是電力(li)行(xing)業(ye)發展的(de)(de)新焦點。儲(chu)熱(re)(re)技術相比其(qi)他儲(chu)能技術，在電供(gong)暖、電供(gong)熱(re)(re)、工業(ye)高(gao)溫供(gong)熱(re)(re)等(deng)熱(re)(re)能利用(yong)市(shi)場(chang)有更好的(de)(de)經濟性，同(tong)時在電力(li)輔助服務(wu)市(shi)場(chang)及(ji)綜合能源服務(wu)等(deng)領域(yu)均有應(ying)用(yong)價值和市(shi)場(chang)空間。

氫儲能(neng)技(ji)術是極具發展潛力(li)的規模(mo)化儲能(neng)技(ji)術，有望在可再生能(neng)源消(xiao)納、電(dian)網削峰(feng)填谷、用戶冷熱電(dian)氣(qi)聯(lian)供等場合推廣(guang)應用。

隨著儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技術(shu)(shu)(shu)研(yan)發的(de)(de)推(tui)進，以及(ji)市場機制(zhi)的(de)(de)逐步(bu)完善，綜合經濟效(xiao)益將(jiang)是(shi)影響儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技術(shu)(shu)(shu)大規模(mo)推(tui)廣的(de)(de)重(zhong)要因(yin)素。未來，儲(chu)能(neng)(neng)(neng)材料會朝著低成本(ben)、高儲(chu)能(neng)(neng)(neng)密度、高循環穩定(ding)性(xing)(xing)、長周期存儲(chu)的(de)(de)方(fang)向發展。儲(chu)能(neng)(neng)(neng)裝置的(de)(de)發展也將(jiang)從關注單(dan)體(ti)設備(bei)效(xiao)率、成本(ben)，轉向滿足差(cha)異性(xing)(xing)需求的(de)(de)高品質供(gong)能(neng)(neng)(neng)、儲(chu)用(yong)協(xie)調方(fang)向。規模(mo)化儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技術(shu)(shu)(shu)將(jiang)從單(dan)純供(gong)能(neng)(neng)(neng)轉向兼顧電(dian)網輔助服務和綜合能(neng)(neng)(neng)源服務的(de)(de)多元化用(yong)能(neng)(neng)(neng)。儲(chu)能(neng)(neng)(neng)將(jiang)為構建以新(xin)(xin)能(neng)(neng)(neng)源為主體(ti)的(de)(de)新(xin)(xin)型電(dian)力(li)系統提供(gong)有力(li)支(zhi)撐，助力(li)碳(tan)達(da)峰、碳(tan)中和目標實現。

注：本文作者供職于全球能源互聯網研究院有限公司。