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在(zai)實現“雙碳”目標背景下，風電、太陽能(neng)發(fa)(fa)電等(deng)新(xin)能(neng)源發(fa)(fa)電發(fa)(fa)展迅(xun)速，其波(bo)動性給(gei)電力系統穩定運行和供(gong)需平衡帶來挑戰(zhan)。長時(shi)儲能(neng)憑(ping)借長周期、大(da)容量(liang)特性，能(neng)夠在(zai)長時(shi)間維度上平抑新(xin)能(neng)源發(fa)(fa)電帶來的(de)波(bo)動，保(bao)障季節性及極(ji)端天氣下的(de)電力供(gong)應。

目前，國內(nei)(nei)外對于(yu)長(chang)時(shi)儲(chu)能(neng)的(de)放電時(shi)長(chang)尚(shang)未統一定義，國內(nei)(nei)一般(ban)認為持(chi)續(xu)放電時(shi)長(chang)在4小時(shi)以上的(de)技(ji)術(shu)屬于(yu)長(chang)時(shi)儲(chu)能(neng)，主要包括抽水(shui)蓄能(neng)、壓縮(suo)空氣儲(chu)能(neng)、熔(rong)鹽儲(chu)熱(re)、液流電池和氫儲(chu)能(neng)等5種類型(xing)。發(fa)展(zhan)長(chang)時(shi)儲(chu)能(neng)對我國保障能(neng)源安全、推動能(neng)源綠(lv)色(se)低碳轉型(xing)、促進能(neng)源高質量發(fa)展(zhan)具(ju)有重要意義。

長時儲能是保障新型電力系統安全穩定運行的重要手段

國網能(neng)(neng)源研究(jiu)院有限(xian)公司預(yu)測：2060年全社會用(yong)電(dian)量(liang)約15.7萬億(yi)千瓦時，電(dian)源裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)將超過67億(yi)千瓦，非化石能(neng)(neng)源裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)占(zhan)比和發電(dian)量(liang)占(zhan)比均超過80%；其中，風能(neng)(neng)、太(tai)陽能(neng)(neng)發電(dian)裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)將超過40億(yi)千瓦，裝(zhuang)(zhuang)(zhuang)機(ji)(ji)占(zhan)比超過60%，發電(dian)量(liang)占(zhan)比超過50%。

隨著(zhu)新能(neng)(neng)(neng)源電(dian)(dian)源和電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子(zi)設備大(da)(da)規模接入，電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統高比(bi)例(li)可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源、高比(bi)例(li)電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子(zi)設備的“雙高”特征凸(tu)顯，系(xi)統轉動慣量(liang)(liang)(liang)持續下(xia)降(jiang)，調頻、調壓能(neng)(neng)(neng)力(li)(li)不足，使得電(dian)(dian)力(li)(li)實時平(ping)(ping)衡(heng)難度增大(da)(da)，這對電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統調節資(zi)源提出(chu)了(le)巨大(da)(da)的需求。同時，風(feng)電(dian)(dian)、太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)發電(dian)(dian)易受(shou)天(tian)氣(qi)影(ying)響，“極(ji)熱無風(feng)、極(ji)寒少光”特點明顯，出(chu)現極(ji)端(duan)天(tian)氣(qi)時出(chu)力(li)(li)不穩定(ding)，容易造成電(dian)(dian)力(li)(li)供需不平(ping)(ping)衡(heng)。根據仿真分析(xi)，當電(dian)(dian)力(li)(li)系(xi)統中風(feng)電(dian)(dian)、太陽(yang)能(neng)(neng)(neng)發電(dian)(dian)量(liang)(liang)(liang)占比(bi)超過50%時，需要解(jie)決數天(tian)、數周(zhou)乃至跨季節的電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)量(liang)(liang)(liang)平(ping)(ping)衡(heng)問題。由于2至4小時的短(duan)時儲能(neng)(neng)(neng)不具備相應的支撐(cheng)能(neng)(neng)(neng)力(li)(li)，大(da)(da)規模長周(zhou)期儲能(neng)(neng)(neng)的作用將會進一步凸(tu)顯。

與(yu)短時(shi)(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)相比，長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)在提升新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)發電(dian)(dian)消納能(neng)(neng)力(li)(li)、增強(qiang)電(dian)(dian)網靈活性(xing)等方(fang)面(mian)優勢更明顯，尤其是應(ying)對季節性(xing)氣候或(huo)極(ji)端(duan)天(tian)氣時(shi)(shi)(shi)，長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)可以提供更長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)間的電(dian)(dian)力(li)(li)安全(quan)保障儲(chu)(chu)備，實現跨(kua)(kua)天(tian)、跨(kua)(kua)月甚至跨(kua)(kua)季節的充放電(dian)(dian)循環。“新(xin)(xin)能(neng)(neng)源(yuan)+長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)”將成為保障新(xin)(xin)型電(dian)(dian)力(li)(li)系統安全(quan)穩(wen)定(ding)運行(xing)的重(zhong)要(yao)解(jie)決方(fang)案之(zhi)一。

長時儲能技術在不同時間尺度調節場景下發揮作用

國家(jia)發(fa)展(zhan)改革委和國家(jia)能(neng)源(yuan)局(ju)對(dui)儲能(neng)發(fa)展(zhan)進行(xing)了整體規劃部(bu)署，出臺了《“十(shi)四(si)五”新(xin)型儲能(neng)發(fa)展(zhan)實施(shi)方案》等(deng)文件(jian)，要求重點(dian)(dian)試點(dian)(dian)示范壓縮空氣、液(ye)流電池(chi)、高效儲熱(re)等(deng)日(ri)到周(zhou)(zhou)、周(zhou)(zhou)到季時間(jian)尺度(du)儲能(neng)技術，以(yi)及可再生能(neng)源(yuan)制(zhi)氫、制(zhi)氨等(deng)更長周(zhou)(zhou)期儲能(neng)技術，滿足(zu)多(duo)時間(jian)尺度(du)應用(yong)需求。

根據日(ri)、周、季(ji)等時(shi)(shi)(shi)間(jian)尺度，長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)分為日(ri)長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)（4至12小(xiao)時(shi)(shi)(shi)）、周長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)（12至100小(xiao)時(shi)(shi)(shi)）和季(ji)長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)（100小(xiao)時(shi)(shi)(shi)以上(shang)）。日(ri)長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)主要應(ying)用于(yu)日(ri)間(jian)能(neng)(neng)量(liang)轉(zhuan)換，周長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)主要應(ying)用于(yu)多天電力平衡(heng)，季(ji)長(chang)(chang)時(shi)(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)主要應(ying)用于(yu)季(ji)節(jie)電力平衡(heng)以及極(ji)端天氣(qi)下的電力平衡(heng)。

綜合考慮當前長時(shi)儲能技(ji)術放電時(shi)長和容量、效率、經濟性、技(ji)術成熟度等(deng)多種因素，日調節(jie)、周調節(jie)以(yi)及季調節(jie)場景(jing)適用不同(tong)的長時(shi)儲能技(ji)術。

在日調(diao)節場(chang)景下，抽水蓄能(neng)(neng)是(shi)最適用(yong)的儲(chu)能(neng)(neng)技術。當(dang)(dang)前(qian)(qian)，火電機組仍(reng)是(shi)我(wo)國電力系統靈活性的主要支撐，儲(chu)能(neng)(neng)主要用(yong)于日間調(diao)峰。抽水蓄能(neng)(neng)憑借(jie)技術成熟以及成本(ben)低等優勢成為長時儲(chu)能(neng)(neng)的主流(liu)方式，而壓縮空氣儲(chu)能(neng)(neng)、熔鹽儲(chu)熱、液(ye)流(liu)電池和氫儲(chu)能(neng)(neng)等仍(reng)處在工程示范階(jie)段，在當(dang)(dang)前(qian)(qian)市場(chang)機制下不(bu)具備(bei)競(jing)爭力。

在周調節場景下，壓縮空(kong)氣儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)、熔鹽儲(chu)(chu)熱和液流電(dian)(dian)(dian)池(chi)等將(jiang)成為長時儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)主要方(fang)式(shi)，形成多(duo)元化競爭格局。隨著新能(neng)(neng)(neng)源占比逐步提高(gao)，電(dian)(dian)(dian)力系(xi)統對(dui)長時儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)需求進(jin)一步增(zeng)加，將(jiang)推(tui)動(dong)多(duo)種長時儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)技術(shu)應用。壓縮空(kong)氣儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)依靠大型地(di)下洞穴或(huo)地(di)上(shang)儲(chu)(chu)氣室進(jin)行儲(chu)(chu)氣，隨著深(shen)冷(leng)液化、超(chao)臨界等技術(shu)取得突破，可作(zuo)為抽(chou)水(shui)蓄能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)補充。熔鹽儲(chu)(chu)熱在光(guang)熱發電(dian)(dian)(dian)、火(huo)電(dian)(dian)(dian)機組靈(ling)活性(xing)改造以及熱電(dian)(dian)(dian)聯供等場景具有(you)明顯優勢，是大規模(mo)中高(gao)溫儲(chu)(chu)熱的(de)(de)主流技術(shu)。液流電(dian)(dian)(dian)池(chi)功率和容量解耦，擴容性(xing)強，不受地(di)理條件限制，采用模(mo)塊化設計，有(you)利于提高(gao)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)(de)規模(mo)和靈(ling)活性(xing)。

在季(ji)(ji)調節(jie)場景下，氫(qing)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)是(shi)最適用的(de)大規模、長周期儲(chu)(chu)能(neng)(neng)方式。到2060年，新能(neng)(neng)源將成為(wei)發(fa)電(dian)(dian)主力(li)且成本大幅(fu)降低(di)。由于(yu)風(feng)電(dian)(dian)具有較強(qiang)的(de)隨機性、間歇性和反調峰特性，風(feng)資源豐富的(de)地區更需要跨季(ji)(ji)節(jie)長時儲(chu)(chu)能(neng)(neng)來(lai)保障季(ji)(ji)節(jie)性電(dian)(dian)力(li)平衡和極端天氣下的(de)電(dian)(dian)力(li)供應。與(yu)其他儲(chu)(chu)能(neng)(neng)方式相比，氫(qing)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)在放電(dian)(dian)時長和容量上具有明顯(xian)優勢，儲(chu)(chu)存形式多樣，不受地理(li)條件限制(zhi)，有望成為(wei)跨季(ji)(ji)節(jie)長時儲(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)術的(de)首選。氫(qing)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)隨著制(zhi)、儲(chu)(chu)、輸、用等方面技(ji)術不斷突(tu)破，成本將大幅(fu)降低(di)，能(neng)(neng)夠應用于(yu)電(dian)(dian)力(li)系(xi)統各個環(huan)節(jie)。

需從政策、技術和應用等方面推動長時儲能發展

構建(jian)新型電力系統(tong)需(xu)要(yao)不同(tong)時(shi)長(chang)的(de)儲(chu)(chu)能技術，以滿足各類場景的(de)調節需(xu)求。然而(er)，長(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能整(zheng)(zheng)體(ti)上還處于初步發展(zhan)階段，技術類型較多(duo)，商業(ye)模式和運行機制尚不完(wan)善，產(chan)業(ye)發展(zhan)規模較小，還沒有形成完(wan)整(zheng)(zheng)的(de)產(chan)業(ye)鏈，成本也有待進一步下(xia)降。為(wei)此，需(xu)要(yao)從政策(ce)、技術和應用等三(san)方面推動(dong)長(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能技術發展(zhan)。

在政策方面(mian)，建(jian)議出臺適(shi)用于(yu)長(chang)(chang)時儲(chu)能發(fa)展的電力市(shi)場機制(zhi)，完善長(chang)(chang)時儲(chu)能相關(guan)市(shi)場價格機制(zhi)，建(jian)立(li)合理的長(chang)(chang)效補(bu)償和補(bu)償監(jian)管機制(zhi)，加大對(dui)長(chang)(chang)時儲(chu)能產業(ye)發(fa)展的支持力度，促進長(chang)(chang)時儲(chu)能產業(ye)可持續發(fa)展。

在(zai)(zai)技術(shu)(shu)方(fang)面，建(jian)議持續跟(gen)蹤長(chang)時儲(chu)能技術(shu)(shu)在(zai)(zai)成(cheng)(cheng)本、效(xiao)率、安全(quan)(quan)、應(ying)用等方(fang)面的(de)創新(xin)研(yan)究(jiu)，適時開(kai)展部(bu)分長(chang)時儲(chu)能相(xiang)關礦產(chan)(chan)資源儲(chu)備(bei)，加強長(chang)時儲(chu)能全(quan)(quan)產(chan)(chan)業鏈經濟性與(yu)技術(shu)(shu)成(cheng)(cheng)熟(shu)度分析(xi)，以科技創新(xin)推動長(chang)時儲(chu)能技術(shu)(shu)的(de)多元化應(ying)用研(yan)究(jiu)和工程(cheng)示(shi)范。

在應(ying)用(yong)方面，建議(yi)結(jie)合(he)新型(xing)電(dian)力(li)系統(tong)(tong)的(de)建設階段，分析研判長(chang)時(shi)儲能(neng)(neng)技(ji)術(shu)在新型(xing)電(dian)力(li)系統(tong)(tong)中的(de)場景適(shi)用(yong)性，厘(li)清長(chang)時(shi)儲能(neng)(neng)技(ji)術(shu)演變路徑(jing)，統(tong)(tong)籌發展(zhan)應(ying)用(yong)長(chang)時(shi)儲能(neng)(neng)和(he)短(duan)時(shi)儲能(neng)(neng)，明確各類儲能(neng)(neng)技(ji)術(shu)的(de)建設時(shi)序和(he)區域布局，更好地服務新型(xing)電(dian)力(li)系統(tong)(tong)建設。

（作者單位(wei)：國(guo)家電(dian)網(wang)有限公司大(da)數據中心(xin)中國(guo)電(dian)力科學研究院）