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核心提示：隨(sui)著我國碳達(da)峰、碳中和目標的(de)提出，新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)未來將成為電力(li)供(gong)應的(de)主(zhu)體。當前，電源(yuan)側新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)裝機快速增長，用(yong)戶(hu)側負荷(he)呈多樣性變化，電力(li)系統面臨諸多挑(tiao)戰。儲能(neng)(neng)(neng)技術可在提高可再生能(neng)(neng)(neng)源(yuan)消納比例、保障電力(li)系統安全穩定運行等(deng)方面發(fa)揮重要作(zuo)用(yong)，是支(zhi)撐(cheng)我國大規模發(fa)展新能(neng)(neng)(neng)源(yuan)、保障能(neng)(neng)(neng)源(yuan)安全的(de)關鍵技術。

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，電力系(xi)統面(mian)臨諸多挑戰：

大規模隨(sui)機(ji)波(bo)(bo)動(dong)新能(neng)源并網(wang)給電網(wang)運行帶來(lai)挑戰(zhan)。風能(neng)、太(tai)陽能(neng)等發電方式受自然因(yin)素(su)影響較(jiao)大，具有明顯(xian)的(de)隨(sui)機(ji)性(xing)和波(bo)(bo)動(dong)性(xing)。未來(lai)新能(neng)源并網(wang)容(rong)量(liang)增加(jia)，電力(li)系統(tong)將由原(yuan)來(lai)的(de)需(xu)求側單側隨(sui)機(ji)性(xing)波(bo)(bo)動(dong)系統(tong)發展(zhan)為“需(xu)求側-電源側”雙側隨(sui)機(ji)性(xing)波(bo)(bo)動(dong)系統(tong)。

電(dian)(dian)力(li)峰(feng)(feng)(feng)谷(gu)差(cha)日(ri)益(yi)加(jia)大(da)，按照高(gao)峰(feng)(feng)(feng)負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)需求擴建增(zeng)容將影響(xiang)電(dian)(dian)力(li)資產利(li)用率(lv)(lv)。從我國整體用電(dian)(dian)負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)來看(kan)，日(ri)間電(dian)(dian)力(li)負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)峰(feng)(feng)(feng)谷(gu)差(cha)持(chi)續拉大(da)，尖(jian)峰(feng)(feng)(feng)負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)增(zeng)長(chang)顯(xian)著，谷(gu)電(dian)(dian)期(qi)負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)水(shui)平不(bu)及峰(feng)(feng)(feng)值的一半(ban);年峰(feng)(feng)(feng)值負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)持(chi)續時(shi)(shi)間僅數(shu)日(ri)到(dao)數(shu)小(xiao)時(shi)(shi)不(bu)等，為滿足短時(shi)(shi)間高(gao)峰(feng)(feng)(feng)負(fu)(fu)(fu)荷(he)(he)需求，需擴大(da)電(dian)(dian)廠規模(mo)、提高(gao)輸(shu)配電(dian)(dian)能力(li)，投資大(da)且利(li)用率(lv)(lv)低(di)。

多種(zhong)能量間的耦(ou)合(he)關(guan)系(xi)和相互制約，影響多能系(xi)統(tong)的靈(ling)活性(xing)和可靠性(xing)。以常見的熱(re)電(dian)(dian)聯(lian)供系(xi)統(tong)為例，當系(xi)統(tong)中沒有儲能設施時，熱(re)電(dian)(dian)聯(lian)供系(xi)統(tong)將按照(zhao)以熱(re)定(ding)電(dian)(dian)、以電(dian)(dian)定(ding)熱(re)或(huo)混合(he)運行三種(zhong)模式工作(zuo)，靈(ling)活性(xing)較差。隨著電(dian)(dian)力系(xi)統(tong)中能量單元種(zhong)類(lei)增加(jia)，多種(zhong)能源之間的強相關(guan)和緊(jin)密耦(ou)合(he)關(guan)系(xi)將更突出，多能系(xi)統(tong)的靈(ling)活性(xing)和可靠性(xing)亟待提升(sheng)。

儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術是支撐我國(guo)大規模發展新能(neng)(neng)源(yuan)、保障能(neng)(neng)源(yuan)安全的(de)關(guan)鍵技(ji)術之一(yi)，具(ju)有提(ti)高新能(neng)(neng)源(yuan)消納比例、保障電(dian)力系統安全穩定運(yun)行、提(ti)高發輸(shu)配電(dian)設施利(li)用率、促進多網融合等多方(fang)面作用。

儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)是將隨(sui)機波(bo)動能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)變為友好能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)的關(guan)鍵技(ji)術(shu)之(zhi)一。應(ying)用(yong)(yong)儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)，可打破原有電(dian)(dian)力(li)系(xi)統發輸變配(pei)用(yong)(yong)必須(xu)實(shi)時平衡的瓶(ping)頸。在電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)側，儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)可聯合火電(dian)(dian)機組調峰調頻(pin)、平抑新能(neng)(neng)源(yuan)(yuan)出力(li)波(bo)動;在電(dian)(dian)網(wang)(wang)側，儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)可支撐電(dian)(dian)網(wang)(wang)調峰調頻(pin)，在系(xi)統發生故障或異常情況下保障電(dian)(dian)網(wang)(wang)運行安全;在用(yong)(yong)戶側，儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術(shu)可在實(shi)現用(yong)(yong)戶冷熱電(dian)(dian)氣(qi)綜(zong)合供應(ying)的同時，充分調動負荷(he)側資源(yuan)(yuan)彈性，支撐電(dian)(dian)網(wang)(wang)需求側響應(ying)。

儲(chu)能(neng)設(she)備相對(dui)于發(fa)電廠來說(shuo)建(jian)設(she)周期短，可移動，便(bian)于靈活配(pei)置。因此，應用儲(chu)能(neng)設(she)備是應對(dui)峰值負荷、延緩發(fa)輸配(pei)電設(she)施(shi)升(sheng)級的(de)有效(xiao)措施(shi)之一(yi)。儲(chu)能(neng)裝置還可作為調峰資源，主動參(can)與電力(li)需求響應，進一(yi)步提升(sheng)電力(li)資產利用效(xiao)率和(he)經濟性。

儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技術(shu)(shu)是(shi)(shi)實現多能(neng)(neng)(neng)(neng)融合、跨能(neng)(neng)(neng)(neng)源網(wang)絡協同優化的(de)重(zhong)要媒介。利用(yong)電(dian)化工(P2X)技術(shu)(shu)，可實現電(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)向多種能(neng)(neng)(neng)(neng)源的(de)轉化。儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技術(shu)(shu)作(zuo)為能(neng)(neng)(neng)(neng)源轉化、存(cun)儲的(de)關鍵連接(jie)點(dian)，可實現電(dian)力系(xi)統(tong)與其(qi)他能(neng)(neng)(neng)(neng)源系(xi)統(tong)的(de)連接(jie)，是(shi)(shi)多網(wang)融合的(de)紐帶，將在能(neng)(neng)(neng)(neng)源互聯網(wang)各環節發(fa)(fa)揮重(zhong)要作(zuo)用(yong)，具有廣闊的(de)發(fa)(fa)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(zhao)能量的存儲(chu)(chu)(chu)方式(shi)，儲(chu)(chu)(chu)能技(ji)術可分為(wei)化學(xue)儲(chu)(chu)(chu)能(如(ru)鈉硫電(dian)池(chi)(chi)(chi)、液流電(dian)池(chi)(chi)(chi)、鉛酸電(dian)池(chi)(chi)(chi)、鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)(chi)等電(dian)化學(xue)儲(chu)(chu)(chu)能及氫儲(chu)(chu)(chu)能)、電(dian)磁儲(chu)(chu)(chu)能(如(ru)超導電(dian)磁儲(chu)(chu)(chu)能、超級電(dian)容器等)、物理儲(chu)(chu)(chu)能(如(ru)抽水蓄能、壓縮(suo)空氣儲(chu)(chu)(chu)能、飛輪儲(chu)(chu)(chu)能)、儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re)(如(ru)顯熱(re)(re)、潛熱(re)(re)、化學(xue)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)(re))等。

根據中(zhong)國能(neng)(neng)(neng)(neng)源研究會(hui)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)專業委員會(hui)的不完(wan)全統計，目前全球發(fa)展最成(cheng)熟、裝機規模最大的儲能(neng)(neng)(neng)(neng)是抽水(shui)蓄能(neng)(neng)(neng)(neng)，電化(hua)學儲能(neng)(neng)(neng)(neng)緊隨其后。同時，以氫儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技術、儲熱(re)/冷技術、壓縮空(kong)氣儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技術為代表的新型儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技術也在越來(lai)越多的應用場景(jing)展現價值。

●商業化應用的儲能技(ji)術

抽(chou)(chou)水(shui)蓄能(neng)(neng)技術是目前技術最(zui)成熟、應(ying)(ying)用(yong)最(zui)廣泛的能(neng)(neng)量型(xing)儲能(neng)(neng)技術，具有規模大(da)、壽命長、運行費用(yong)低等優(you)點(dian)，具備調峰(feng)、調頻、黑啟動等功能(neng)(neng)，但其(qi)建(jian)設周期較長，且需要適(shi)宜的地(di)理(li)資(zi)源條件(jian)。抽(chou)(chou)水(shui)蓄能(neng)(neng)技術在我國的應(ying)(ying)用(yong)已(yi)較成熟。截至2020年年底，全國在運抽(chou)(chou)水(shui)蓄能(neng)(neng)電站(zhan)總裝機容量3146萬千瓦，可開發站(zhan)址資(zi)源約1.6億千瓦。

電(dian)化(hua)(hua)學(xue)儲能(neng)(neng)技術(shu)主要(yao)通(tong)過(guo)電(dian)池內部不同材(cai)料(liao)間的(de)可(ke)逆電(dian)化(hua)(hua)學(xue)反(fan)應(ying)(ying)實現電(dian)能(neng)(neng)與化(hua)(hua)學(xue)能(neng)(neng)的(de)相互轉化(hua)(hua)，電(dian)池類型(xing)(xing)主要(yao)有鋰離子電(dian)池、鉛蓄(xu)電(dian)池、液流電(dian)池和鈉硫(liu)電(dian)池等(deng)。電(dian)化(hua)(hua)學(xue)儲能(neng)(neng)響應(ying)(ying)速度快，主要(yao)作為功率型(xing)(xing)儲能(neng)(neng)技術(shu)應(ying)(ying)用(yong)。目(mu)前，電(dian)化(hua)(hua)學(xue)儲能(neng)(neng)應(ying)(ying)用(yong)已(yi)覆蓋電(dian)力系統(tong)各(ge)環節(jie)，能(neng)(neng)夠滿足(zu)多樣化(hua)(hua)的(de)場景需求。全生命周期(qi)成本、安(an)全問(wen)題(ti)是(shi)在推廣應(ying)(ying)用(yong)電(dian)化(hua)(hua)學(xue)儲能(neng)(neng)過(guo)程中應(ying)(ying)持續關注的(de)問(wen)題(ti)。

一方(fang)面，儲(chu)(chu)能系統安全問題涉(she)及儲(chu)(chu)能系統設計選(xuan)型、生產制(zhi)造、施工等多個環節，需(xu)盡快推(tui)進儲(chu)(chu)能安全標準體系建(jian)設;另一方(fang)面，還需(xu)進一步完善市場機制(zhi)和(he)(he)價(jia)格機制(zhi)，確保儲(chu)(chu)能工程質量和(he)(he)安全。

●新型儲能技術

近年來，隨著儲(chu)能(neng)產業的(de)發展，多(duo)種新型(xing)儲(chu)能(neng)技術(shu)不斷(duan)突破，在越(yue)來越(yue)多(duo)的(de)場景實現示范應用，主要有儲(chu)熱技術(shu)、氫儲(chu)能(neng)技術(shu)、電(dian)磁儲(chu)能(neng)和(he)飛輪儲(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。

氫儲能(neng)(neng)技(ji)(ji)(ji)術是通過(guo)電解(jie)水制取氫氣(qi)(qi)，將氫氣(qi)(qi)存(cun)儲或通過(guo)管(guan)道運輸，有用(yong)能(neng)(neng)需(xu)求(qiu)時通過(guo)燃料電池進行(xing)熱(冷)電聯供的能(neng)(neng)源利(li)用(yong)方式。該(gai)技(ji)(ji)(ji)術適(shi)用(yong)于大規模儲能(neng)(neng)和長周期能(neng)(neng)量調節，是實現電、氣(qi)(qi)、交通等多類型(xing)能(neng)(neng)源互(hu)聯的關鍵。氫儲能(neng)(neng)技(ji)(ji)(ji)術主要包含(han)電解(jie)制氫、儲氫及(ji)(ji)燃料電池發電技(ji)(ji)(ji)術。該(gai)技(ji)(ji)(ji)術可用(yong)于新能(neng)(neng)源消納(na)、削峰填谷、熱(冷)電聯供，以及(ji)(ji)備(bei)用(yong)電源等諸多場景。

在(zai)國(guo)(guo)內(nei)，氫儲(chu)能(neng)(neng)(neng)技術(shu)目(mu)前(qian)還處(chu)于示(shi)范應用階段。全球能(neng)(neng)(neng)源互聯網(wang)研究院有限(xian)公司(si)作為(wei)該(gai)技術(shu)的(de)(de)核心研發單位，正與各省級(ji)電(dian)(dian)力公司(si)開展氫能(neng)(neng)(neng)技術(shu)聯合(he)攻關，并(bing)在(zai)多地(di)開展不同(tong)場景的(de)(de)示(shi)范應用，如和國(guo)(guo)網(wang)安徽(hui)電(dian)(dian)力在(zai)六安建(jian)設的(de)(de)國(guo)(guo)內(nei)首個兆瓦級(ji)固體(ti)聚合(he)物電(dian)(dian)解水制氫及燃料電(dian)(dian)池發電(dian)(dian)示(shi)范項目(mu)，以(yi)及與國(guo)(guo)網(wang)浙江(jiang)電(dian)(dian)力在(zai)臺(tai)州(zhou)市椒江(jiang)區大陳島建(jian)設的(de)(de)“綠(lv)氫”綜(zong)合(he)能(neng)(neng)(neng)源系統示(shi)范工程等。

電磁儲能(neng)(neng)(neng)(neng)和(he)飛輪儲能(neng)(neng)(neng)(neng)屬于功(gong)(gong)率(lv)型儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技(ji)術。電磁儲能(neng)(neng)(neng)(neng)中，超(chao)(chao)導電磁儲能(neng)(neng)(neng)(neng)功(gong)(gong)率(lv)特(te)性好，但(dan)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)密度(du)(du)較低(di)、成(cheng)本高(gao);超(chao)(chao)級電容(rong)器功(gong)(gong)率(lv)密度(du)(du)高(gao)，充(chong)放電循環次數達十萬甚至數百萬次，但(dan)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)密度(du)(du)較低(di)，成(cheng)本高(gao)。飛輪儲能(neng)(neng)(neng)(neng)壽命長(chang)，對環境無(wu)不(bu)良(liang)影響(xiang)，但(dan)自(zi)放電率(lv)高(gao)、成(cheng)本高(gao)。這些儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技(ji)術離實現(xian)大(da)規模(mo)商業應用尚(shang)有(you)一段距離。

規模化儲能技術將向多元化方向發展

綜合考慮(lv)技術成熟(shu)度與場景適用性，各(ge)種儲能技術將(jiang)在(zai)不同應(ying)用領域(yu)發(fa)揮更大作用。

抽水蓄(xu)能技(ji)術(shu)已經(jing)(jing)比(bi)(bi)較(jiao)成(cheng)熟，在儲(chu)能應用中(zhong)將持續(xu)保持高(gao)占比(bi)(bi)。電(dian)化學儲(chu)能技(ji)術(shu)響應速度(du)快，可滿足多樣(yang)化場(chang)景(jing)需求，是電(dian)力(li)行業(ye)發展的新焦點。儲(chu)熱(re)技(ji)術(shu)相比(bi)(bi)其他儲(chu)能技(ji)術(shu)，在電(dian)供暖、電(dian)供熱(re)、工業(ye)高(gao)溫供熱(re)等(deng)熱(re)能利用市場(chang)有更好的經(jing)(jing)濟性，同時在電(dian)力(li)輔(fu)助服(fu)務市場(chang)及綜(zong)合能源(yuan)服(fu)務等(deng)領域均(jun)有應用價值(zhi)和市場(chang)空(kong)間。

氫儲能技術是極具發展潛力的規模化儲能技術，有望在可(ke)再(zai)生能源(yuan)消(xiao)納、電網削峰填谷、用戶冷(leng)熱電氣聯供(gong)等場合推廣(guang)應用。

隨著儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)術研發(fa)(fa)(fa)的(de)(de)推(tui)進，以及(ji)市(shi)場機制的(de)(de)逐步完善，綜(zong)(zong)合經濟(ji)效益將是(shi)影響(xiang)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)術大規(gui)模推(tui)廣的(de)(de)重要因素。未來，儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)材料會朝(chao)著低成本、高(gao)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)密度、高(gao)循環穩定(ding)性、長周(zhou)期存儲(chu)(chu)(chu)(chu)的(de)(de)方(fang)向發(fa)(fa)(fa)展(zhan)。儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)裝置的(de)(de)發(fa)(fa)(fa)展(zhan)也將從(cong)關注單體(ti)設備效率、成本，轉(zhuan)向滿(man)足(zu)差異性需求的(de)(de)高(gao)品質供能(neng)(neng)、儲(chu)(chu)(chu)(chu)用協調(diao)方(fang)向。規(gui)模化儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)技(ji)術將從(cong)單純供能(neng)(neng)轉(zhuan)向兼顧(gu)電網(wang)輔助服務(wu)和(he)綜(zong)(zong)合能(neng)(neng)源服務(wu)的(de)(de)多元化用能(neng)(neng)。儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)將為構建(jian)以新(xin)能(neng)(neng)源為主體(ti)的(de)(de)新(xin)型電力(li)(li)系統提供有力(li)(li)支撐，助力(li)(li)碳達峰(feng)、碳中(zhong)和(he)目標實(shi)現(xian)。

注：本文作者供職于全球能源互聯網研究院有限公司。