儲能在“雙碳”中的作用與地位
儲能技術(shù)是解決以風(fēng)、光為主的新能源系統(tǒng)波動(dòng)性、間歇性的有效技術(shù)。未來能源系統(tǒng)將是以新能源為主體、多種形式能源共同構(gòu)成的多元化能源系統(tǒng)。風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電本身的波動(dòng)性和間歇性決定了靈活性將是新的能源系統(tǒng)必不可少的組成部分。而從技術(shù)屬性來看，儲能正好能夠滿足新的能源系統(tǒng)對靈活性的需求。因此，通過儲能技術(shù)實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模接入，從而推動(dòng)能源低碳轉(zhuǎn)型的技術(shù)路徑被業(yè)界寄予厚望。
在政策層面，國家發(fā)展和改革委員會（簡稱“國家發(fā)展改革委”）和國家能源局啟動(dòng)了對儲能發(fā)展的整體規(guī)劃部署，密集出臺了一系列儲能相關(guān)政策。2021年 7月，國家發(fā)展改革委、國家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲能發(fā)展的指導(dǎo)意見》；相比同年 2月 25日發(fā)布的《推進(jìn)電力源網(wǎng)荷儲一體化和多能互補(bǔ)發(fā)展的指導(dǎo)意見》和 4月 19日發(fā)布的《關(guān)于 2021年風(fēng)電、光伏發(fā)電開發(fā)建設(shè)有關(guān)事項(xiàng)的通知（征求意見稿）》，儲能的市場地位、商業(yè)模式和經(jīng)濟(jì)價(jià)值逐漸得到承認(rèn)與明確。2021年 10月，中共中央、國務(wù)院先后發(fā)布了《中共中央 國務(wù)院關(guān)于完整準(zhǔn)確全面貫徹新發(fā)展理念做好碳達(dá)峰碳中和工作的意見》和《國務(wù)院關(guān)于印發(fā) 2030年前碳達(dá)峰行動(dòng)方案的通知》，首次將推動(dòng)新型儲能發(fā)展作為加快構(gòu)建清潔低碳安全高效能源體系、建設(shè)新型電力系統(tǒng)的重要布局和主要工作之一；并明確了到 2025年，新型儲能裝機(jī)容量達(dá)到 3 000萬千瓦以上的總體目標(biāo)。2021年 12月，國家能源局正式頒布《電力并網(wǎng)運(yùn)行管理規(guī)定》和《電力輔助服務(wù)管理辦法》文件，明確將新型儲能、虛擬電廠、負(fù)荷聚集商等作為輔助服務(wù)市場的新主體；并增加了電力輔助服務(wù)新品種，完善了輔助服務(wù)分擔(dān)共享新機(jī)制，疏導(dǎo)電力系統(tǒng)運(yùn)行日益增加的輔助服務(wù)費(fèi)用。在此政策的指引下，2021年約有 21個(gè)省份出臺電力輔助服務(wù)相關(guān)政策。2022年 2月，國家發(fā)展改革委、國家能源局印發(fā)的《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》提出，到 2025年，新型儲能由商業(yè)化初期步入規(guī)?；l(fā)展階段、具備大規(guī)模商業(yè)化應(yīng)用條件；到 2030年，新型儲能全面市場化發(fā)展，全面支撐能源領(lǐng)域碳達(dá)峰目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)。因此，儲能是實(shí)現(xiàn)可再生能源規(guī)模應(yīng)用和構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)、實(shí)現(xiàn)“雙碳”目標(biāo)的關(guān)鍵核心技術(shù)。
主流儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
國內(nèi)外在新型儲能技術(shù)，包括液流電池、鈉離子電池、鋰離子電池、壓縮空氣儲能等技術(shù)的基礎(chǔ)研發(fā)和工程化方面均取得了重大進(jìn)展。其中，鋰離子電池技術(shù)發(fā)展最快，目前所占市場份額最大。全釩液流電池、壓縮空氣儲能已具備大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化條件；鈉離子電池、鉛碳電池、鋅基液流電池等也已具備初步進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化準(zhǔn)入條件，這些技術(shù)有望在“雙碳”目標(biāo)突破的過程中扮演重要角色。
液流電池儲能發(fā)展現(xiàn)狀
液流電池通過電解液內(nèi)離子的價(jià)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)電能存儲和釋放。其功率和容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)、安全性高、儲能規(guī)模大、效率高、壽命長、生命周期的性價(jià)比高等特點(diǎn)，使其在大規(guī)模儲能領(lǐng)域具有良好的應(yīng)用前景。根據(jù)活性物質(zhì)種類不同，液流電池可分為全釩液流電池、鋅基液流電池等。
全釩液流電池
作為長時(shí)儲能優(yōu)選技術(shù)之一的全釩液流電池，得益于其高安全性、長壽命、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，目前發(fā)展成熟度最高，商業(yè)化進(jìn)程最快。2021年 11月，微軟、谷歌等 10余家公司在《聯(lián)合國氣候變化框架公約》第 26次締約方大會（COP26）上成立國際長時(shí)儲能委員會（LDES），旨在部署和加快推動(dòng)可存儲和釋放 8小時(shí)或更長時(shí)間的儲能技術(shù)快速發(fā)展。由此可見，快速發(fā)展全釩液流電池長時(shí)儲能技術(shù)的迫切性。
國外從事全釩液流電池儲能技術(shù)研發(fā)和產(chǎn)業(yè)化的單位主要有日本的住友電工集團(tuán)、英國的 Invinity公司、德國的Fraunhofer UMSICHT、美國的西北太平洋國家實(shí)驗(yàn)室和 UNIEnergy Technology（UET）等企業(yè)與研究機(jī)構(gòu)。2020年住友電工集團(tuán)與北海道電力有限公司簽署合同將于 2022年建成 17 MW/51 MWh的全釩液流電池儲能電站①。2021年 12月，牛津超級能源樞紐項(xiàng)目（ESO）進(jìn)入帶電調(diào)試階段，該項(xiàng)目由 Invinity公司在英國制造的 5 MWh全釩液流電池系統(tǒng)與 50 MW瓦錫蘭鋰離子電池結(jié)合，作為單一的儲能資產(chǎn)運(yùn)行，這是目前投運(yùn)的最大的全釩液流+鋰離子混合電池。其中，全釩液流電池在系統(tǒng)投入使用時(shí)充當(dāng)?shù)谝痪€響應(yīng)，只有在所需的響應(yīng)超過全釩液流電池的容量后，鋰離子電池才會被調(diào)用，從而充分利用全釩液流電池長壽命、不衰減的特點(diǎn)，減少鋰離子電池的消耗。這種混合儲能方式可利用 2種電池各自的技術(shù)優(yōu)勢來提高電網(wǎng)彈性，并創(chuàng)建更加智能、更加靈活的能源系統(tǒng)，最終將支持更多的可再生能源發(fā)電并網(wǎng)到英國電網(wǎng)中。
國內(nèi)主要有中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所（以下簡稱“大連化物所”）、大連融科儲能技術(shù)發(fā)展有限公司（以下簡稱“大連融科”）、北京普能世紀(jì)科技有限公司（以下簡稱“北京普能”）、上海電氣儲能科技有限公司、清華大學(xué)、中國科學(xué)院沈陽金屬研究所、中南大學(xué)等多家機(jī)構(gòu)從事全釩液流電池的研發(fā)及產(chǎn)業(yè)化工作。大連化物所自 2000年開始液流電池的研究，在液流電池關(guān)鍵材料、核心部件、電堆及系統(tǒng)設(shè)計(jì)集成、控制管理等方面都取得了國際領(lǐng)先的成果；已在液流電池領(lǐng)域獲得國家授權(quán)專利 150余項(xiàng)，國際專利 7項(xiàng)，形成了完整的自主知識產(chǎn)權(quán)體系。2021年在大連瓦房店建成了目前國內(nèi)最大規(guī)模的全釩液流電池系統(tǒng)，即大唐國際鎮(zhèn)海網(wǎng)源友好型風(fēng)電場 10 MW/40 MWh和國電投駝山網(wǎng)源友好型風(fēng)電場 10 MW/40 MWh全釩液流電池系統(tǒng)。在國家及地方政府的大力支持下，成功推進(jìn)了全球最大 200 MW/800MWh全釩液流電池儲能調(diào)峰電站國家示范項(xiàng)目一期工程（100 MW/400 MWh）的全面開工建設(shè)。目前，100 MW儲能系統(tǒng)項(xiàng)目已完成主體工程建設(shè)（圖 1），進(jìn)入單體模塊調(diào)試階段，預(yù)計(jì) 2022年 6月完成并網(wǎng)調(diào)試，這將對緩解大連市乃至遼寧省電網(wǎng)調(diào)峰壓力、提高大連南部地區(qū)供電可靠性、加快新能源發(fā)展發(fā)揮重要作用。
此外，國內(nèi)多個(gè)地區(qū)正在實(shí)施或籌建全釩液流電池生產(chǎn)或應(yīng)用示范項(xiàng)目，包括國家電投湖北襄陽 100MW/500 MWh全釩液流電池儲能項(xiàng)目；中廣核新能源襄陽有限公司 100 MW/200 MWh全釩液流電池儲能電站項(xiàng)目；正在建設(shè)偉力得新疆阿瓦提 7.5 MW/22.5MWh全釩液流儲能電站；北京普能將在湖北建設(shè)1GW全釩液流儲能電池生產(chǎn)基地；河南開封、江西宜春、陜西安康、湖北鄖西、甘肅張掖也都將打造全釩液流電池生產(chǎn)基地。
鋅基液流電池體系
與全釩液流電池不同，以金屬鋅為負(fù)極活性組分的鋅基液流電池體系具有儲能活性物質(zhì)來源廣泛、價(jià)格便宜、能量密度高等優(yōu)勢，在分布式儲能領(lǐng)域極具應(yīng)用價(jià)值和競爭優(yōu)勢。目前，發(fā)展較為成熟的技術(shù)主要有鋅溴液流電池和鋅鐵液流電池。
鋅溴液流電池生產(chǎn)企業(yè)主要有澳大利亞的Redflow、美國的 ZBB和 Primus Power、韓國的樂天化學(xué)，以及中國的安徽美能和百能匯通等公司。鋅鐵液流電池的生產(chǎn)企業(yè)主要有美國的 ViZn公司、中國的中國電建集團(tuán)江西省電力建設(shè)有限公司。Redflow公司推出的小型家用光伏發(fā)電鋅溴液流電池儲能系統(tǒng)（5kW/10 kWh）已在澳大利亞、新西蘭、美國等地成功實(shí)施。2022年大連化物所成功開發(fā)出 10 kW/30 kWh用戶側(cè)鋅溴液流電池系統(tǒng)（圖 2）。該系統(tǒng)的成功開發(fā)，將進(jìn)一步推動(dòng)用戶側(cè)新型鋅基液流電池的發(fā)展與產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用，對于推動(dòng)鋅基液流電池可持續(xù)發(fā)展具有重要意義。
鋰離子電池發(fā)展現(xiàn)狀
據(jù)統(tǒng)計(jì)，2021年中國儲能市場中，儲能鋰離子電池出貨量達(dá)到 32 GWh，同比增長 146%，在新型儲能產(chǎn)品中占據(jù)主導(dǎo)地位。隨著政策對新型儲能支持力度加大、電力市場商業(yè)化機(jī)制建立、儲能商業(yè)模式清晰、鋰離子電池成本的持續(xù)下降，儲能鋰離子電池市場正式進(jìn)入加速發(fā)展期。全球從事鋰離子電池產(chǎn)業(yè)相關(guān)的企業(yè)超過 1 000家，已經(jīng)形成了從鋰電池材料、電芯、模組到系統(tǒng)集成的完整產(chǎn)業(yè)鏈；特別是近年來由于電動(dòng)汽車產(chǎn)業(yè)的帶動(dòng)，鋰離子電池成本快速下降，從而極大地推動(dòng)了其在電力儲能方面的應(yīng)用。全球主要的鋰離子電池儲能生產(chǎn)商來自日本（松下、三菱）、韓國（三星 SDI、LGChem）、美國（特斯拉）和中國（寧德時(shí)代新能源、比亞迪、力神等）。目前，鋰離子電池在電力儲能方面的應(yīng)用主要包括電網(wǎng)調(diào)頻和電網(wǎng)側(cè)儲能等。此外，雖然鋰離子電池市場份額最大，但其在大規(guī)模應(yīng)用過程中也會出現(xiàn)安全、可靠性等問題，急需布局相關(guān)課題重點(diǎn)攻關(guān)該難題。
鋰離子電池具有很好的功率倍率特性，是目前儲能調(diào)頻市場的主流技術(shù)。鋰離子電池調(diào)頻性能遠(yuǎn)超火電機(jī)組，響應(yīng)時(shí)間短，能夠滿足快速精準(zhǔn)的調(diào)頻需求。目前，在全球范圍內(nèi)鋰離子電池調(diào)頻項(xiàng)目主要應(yīng)用在美國、英國、韓國、澳大利亞和中國。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前已經(jīng)投運(yùn)及在建的鋰離子電池儲能調(diào)頻電站超過 1 000 MW。2018年以來發(fā)布的調(diào)頻輔助服務(wù)儲能項(xiàng)目總規(guī)模已經(jīng)超過 180 MW、技術(shù)路線主要為磷酸鐵鋰鋰離子電池和三元鋰離子電池。
鋰離子電池在電力系統(tǒng)中另一大應(yīng)用在電網(wǎng)側(cè)。在變電站配套儲能系統(tǒng)、通過電網(wǎng)的智能調(diào)度來實(shí)現(xiàn)削峰填谷，延緩電網(wǎng)的投資及提高電網(wǎng)主動(dòng)調(diào)節(jié)能力。2016年，美國加利福尼亞州緊急開展 100 MW的鋰離子電池儲能實(shí)施計(jì)劃，以應(yīng)對電力短缺問題。該電池系統(tǒng)主要用于在白天儲存加利福尼亞州光伏電站資源發(fā)出的電力；在太陽落山后，儲能系統(tǒng)被調(diào)度將電力釋放給電網(wǎng)。2017年 1月，美國特斯拉公司為南加利福尼亞州愛迪生公司的 Mira Roma變電站建成了輸出功率 20 MW、總?cè)萘?nbsp;80 MWh的鋰離子儲能系統(tǒng)，該系統(tǒng)成為當(dāng)時(shí)全球最大的電池儲能系統(tǒng)。隨后在 2017年 2月，AES公司采用三星公司的鋰離子電池為圣迭戈煤氣電力公司（SDG&E）在加利福尼亞州 Escondido市部署了輸出功率 30 MW、總?cè)萘?nbsp;120 MWh的儲能系統(tǒng)。該項(xiàng)目 30 MW鋰離子儲能系統(tǒng)全部在 6個(gè)月內(nèi)并網(wǎng)投運(yùn)，這不僅推動(dòng)儲能成了未來應(yīng)對電網(wǎng)危機(jī)的重要解決方案，也為利用分布式儲能滿足當(dāng)?shù)仉娏θ萘啃枨筇峁┝藦?qiáng)有力的支撐。2021年 7月，英荷殼牌石油公司宣布 100 MW儲能電站全面投入運(yùn)營，這是歐洲目前最大規(guī)模的儲能電站；其位于英國西南部威爾特郡附近，由 2個(gè)裝機(jī)容量均為 50 MW/50 MWh的電池儲能設(shè)施構(gòu)成，采用磷酸鐵鋰/三元鋰電池技術(shù)。2018年，為解決國電諫壁發(fā)電廠 3臺 330 MW發(fā)電機(jī)組退役后帶來的電力缺口問題，中國國家電網(wǎng)江蘇省電力有限公司利用丹陽、揚(yáng)中、鎮(zhèn)江等地 8處退役變電站場地，緊急建設(shè)鎮(zhèn)江儲能電站工程，充分發(fā)揮儲能設(shè)備建設(shè)周期短、配置靈活、響應(yīng)速度快等優(yōu)勢，有效緩解了供電壓力。該電網(wǎng)側(cè)儲能項(xiàng)目采用“分散式布置集中式控制”方式，建設(shè)了 8個(gè)儲能電站項(xiàng)目，全部采用磷酸鐵鋰電池技術(shù)，規(guī)模共計(jì) 101 MW/202 MWh。該儲能電站于 2018年 7月 18日正式并網(wǎng)投運(yùn)。2020年度，江蘇中天科技股份有限公司承建的全球最大的電網(wǎng)側(cè)儲能電站江蘇二期昆山 48.4 MWh儲能電站投入運(yùn)營（圖 3）；該公司承建的國家“863計(jì)劃”重點(diǎn)研發(fā)項(xiàng)目——動(dòng)力電池規(guī)?；荽卫霉こ虄δ茈娬緞t是全國最大的用戶側(cè)梯次利用儲能電站項(xiàng)目，亦于2020年末投入試運(yùn)行。
鈉離子電池發(fā)展現(xiàn)狀
鈉離子電池具有資源豐富、性價(jià)比高、安全性好等優(yōu)點(diǎn)，因此有望在中低速電動(dòng)車及大規(guī)模儲能領(lǐng)域取代或部分取代鋰離子電池和鉛酸電池而獲得廣泛應(yīng)用。2022年 2月國家發(fā)展改革委、國家能源局正式發(fā)布《“十四五”新型儲能發(fā)展實(shí)施方案》，將鈉離子電池列為“十四五”新型儲能核心技術(shù)裝備攻關(guān)的重點(diǎn)方向之一，并提出鈉離子電池新型儲能技術(shù)試點(diǎn)示范要求。因此，發(fā)展資源豐富型鈉離子電池技術(shù)已成為國家重大戰(zhàn)略需求。
近 10年，鈉離子電池已逐步實(shí)現(xiàn)了從基礎(chǔ)研究到工程應(yīng)用的跨越。國內(nèi)外已有超過 20家企業(yè)正在進(jìn)行鈉離子電池產(chǎn)業(yè)化的相關(guān)布局，并取得了重要進(jìn)展。全球主要的鈉離子電池代表性企業(yè)和機(jī)構(gòu)有英國 FARADION公司、法國 Tiamat公司、日本岸田化學(xué)公司等，以及我國的中科海鈉科技有限責(zé)任公司、浙江鈉創(chuàng)新能源有限公司、寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司、大連化物所等。不同企業(yè)采用的材料體系各有不同，按照正極材料體系，主要包括氧化物、普魯士藍(lán)類材料和聚陰離子型化合物 3類。① 氧化物。目前，英國 FRADION公司基于 Ni-Mn-Ti基層狀氧化物，開發(fā)出了 10 Ah軟包電池樣品；該電池比能量達(dá)到 140 Wh/kg，在80%放電深度下的循環(huán)壽命預(yù)測可超過 1 000周。中科海鈉科技有限責(zé)任公司依托中國科學(xué)院物理研究所已開發(fā)出基于層狀氧化物的系列鈉離子電池產(chǎn)品；該電池比能量達(dá)到 140 Wh/kg以上，并已應(yīng)用于低速電動(dòng)車、100 kWh儲能電站和 1 MWh光儲充智能微網(wǎng)系統(tǒng)（圖 4）。浙江鈉創(chuàng)新能源有限公司制備的 Na[Ni1/3Fe1/3Mn1/3]O2層狀氧化物基鈉離子電池軟包的比能量為 100—120 Wh/kg，循環(huán) 1 000周后容量保持率超過 92%。② 普魯士藍(lán)類材料。寧德時(shí)代新能源科技股份有限公司于 2021年 7月發(fā)布的普魯士白基電芯，比能量達(dá)到 160 Wh/kg。③ 聚陰離子型化合物。法國 Tiamat公司開發(fā)出的氟磷酸釩鈉基電芯，可實(shí)現(xiàn) 5min快充，比功率可達(dá)到 2—5 kW/kg，比能量為 120Wh/kg。近年來，大連化物所基于磷酸鹽基聚陰離子型化合物正極，先后研制出比能量約為 127 Wh/kg的磷酸釩鈉基軟包電池和比能量超過 143 Wh/kg并可實(shí)現(xiàn) 6min快充的氟磷酸釩鈉基軟包電池，還集成出 48 V/10 Ah磷酸鹽基鈉離子電池儲能系統(tǒng)并作為電源成功應(yīng)用于低速電動(dòng)車中。根據(jù)現(xiàn)有技術(shù)成熟度和制造規(guī)模，鈉離子電池將首先從各類中低速電動(dòng)車領(lǐng)域進(jìn)入市場。隨著鈉離子電池技術(shù)上下游產(chǎn)業(yè)鏈的逐步完善和規(guī)?；鋺?yīng)用將逐步切入到用戶側(cè)、大規(guī)模儲能等各類應(yīng)用領(lǐng)域。
壓縮空氣儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
壓縮空氣儲能技術(shù)具有儲能容量大、儲能周期長、系統(tǒng)效率高、運(yùn)行壽命長、投資小等優(yōu)點(diǎn)，是非常適用于長時(shí)儲能的大規(guī)模物理儲能技術(shù)之一。
近 3年來，壓縮空氣儲能技術(shù)在系統(tǒng)集成示范方面，國內(nèi)相關(guān)科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)取得了顯著的成績。中國科學(xué)院工程熱物理研究所儲能研發(fā)團(tuán)隊(duì)于 2021年 9月在山東肥城建成了國際首套 10 MW鹽穴先進(jìn)壓縮空氣儲能商業(yè)示范電站（圖 5）；該電站已順利通過發(fā)電并網(wǎng)驗(yàn)收，并正式并網(wǎng)發(fā)電，系統(tǒng)效率達(dá) 60.7% 。位于貴州畢節(jié)的 1 0 MW先進(jìn)壓縮空氣儲能系統(tǒng)于 2021年 10月完成并網(wǎng)發(fā)電12。在河北張家口市張北縣建設(shè)國際首套 100 MW先進(jìn)壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目，已完成系統(tǒng)研制與示范系統(tǒng)集成建設(shè)，正開展系統(tǒng)調(diào)試，計(jì)劃于 2022年底投入商業(yè)運(yùn)行。
近幾年，國外也先后布局了多項(xiàng)大規(guī)模壓縮空氣儲能項(xiàng)目。加拿大的 Hydrostor公司于 2019年在加拿大安大略湖建成了 1.75 MW/10 MWh的絕熱壓縮空氣儲能電站；在澳大利亞 Broken Hill市規(guī)劃建造 200MW/1600 MWh壓縮空氣儲能電站，計(jì)劃于 2025年完成建設(shè)；在美國加利福尼亞州 San Luis Obispo郡規(guī)劃建設(shè)壓縮空氣儲能電站，規(guī)模為 400 MW/3200 MWh，計(jì)劃于 2027年完成。英國的 Highview公司在英國曼徹斯特市建設(shè) 50 MW/250 MWh液態(tài)空氣儲能系統(tǒng)，計(jì)劃于 2022年實(shí)現(xiàn)商業(yè)運(yùn)行；該公司于 2019年宣布將在美國的佛蒙特州建設(shè) 50 MW/400 MWh的液態(tài)空氣儲能電站，至今尚未建設(shè)。清華大學(xué)團(tuán)隊(duì)在江蘇金壇建設(shè)的鹽穴壓縮空氣儲能示范項(xiàng)目，已于 2021年 10月并網(wǎng)試驗(yàn)，項(xiàng)目規(guī)模為 60 MW/300 MWh。
其他儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
鉛炭電池是一種在鉛酸電池技術(shù)基礎(chǔ)上發(fā)展起來新型儲能技術(shù)，具有儲能成本低廉和安全性高等突出優(yōu)點(diǎn)。國際上如先進(jìn)鉛酸電池聯(lián)盟（ALABC）、澳大利亞聯(lián)邦科學(xué)及工業(yè)研究組織、美國桑迪亞國家實(shí)驗(yàn)室等，國內(nèi)如大連化物所、中國人民解放軍防化研究院、南都電源動(dòng)力股份有限公司等開展相關(guān)研究。目前，國內(nèi)外已實(shí)施了多個(gè) MW級以上的風(fēng)電及光伏電站用鉛炭電池儲能系統(tǒng)的應(yīng)用示范。
熱物理儲能技術(shù)主要包括顯熱儲熱、相變儲熱，是獲得了大規(guī)模應(yīng)用的儲能技術(shù)，世界裝機(jī)總量超過 4 GW。其中，太陽能熱發(fā)電中的熔鹽儲熱裝機(jī)超過3.5 GW。
飛輪儲能技術(shù)方面，美國處于領(lǐng)先地位，其開發(fā)出 20 MW/5 MWh飛輪儲能調(diào)頻電站運(yùn)行良好。當(dāng)前，我國僅建成 MW級飛輪儲能陣列工程示范應(yīng)用系統(tǒng)，較國外發(fā)展相對偏慢。
儲能發(fā)展存在的問題及挑戰(zhàn)
我國新型儲能行業(yè)整體處于由研發(fā)、示范向商業(yè)化初期的過渡階段，在技術(shù)裝備研發(fā)、示范項(xiàng)目建設(shè)、商業(yè)模式探索、政策體系構(gòu)建等方面取得了實(shí)質(zhì)性進(jìn)展；市場應(yīng)用規(guī)模穩(wěn)步擴(kuò)大，對能源轉(zhuǎn)型的支撐作用初步顯現(xiàn)。但是，其發(fā)展過程中仍面臨著從技術(shù)、應(yīng)用到市場的不同層面的問題和挑戰(zhàn)。
基礎(chǔ)性、原創(chuàng)性、突破性創(chuàng)新不足。目前，儲能領(lǐng)域中我國具有“領(lǐng)跑”意義的先進(jìn)技術(shù)還不多，儲能轉(zhuǎn)化的相關(guān)機(jī)理、技術(shù)及系統(tǒng)的研究還不足夠成熟，對儲能的基礎(chǔ)性和關(guān)鍵共性技術(shù)研究不足，尤其在設(shè)計(jì)軟件、設(shè)計(jì)標(biāo)準(zhǔn)與理念方面缺少話語權(quán)。
風(fēng)電、光伏等新能源并網(wǎng)消納壓力巨大，制約其大規(guī)模推廣。發(fā)電是當(dāng)前新能源的最主要利用方式，但新能源大規(guī)模并網(wǎng)，將對現(xiàn)有電力系統(tǒng)的運(yùn)行產(chǎn)生重大影響：① 對大電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來巨大壓力。主要由于新能源涉網(wǎng)性能標(biāo)準(zhǔn)偏低，頻率、電壓耐受能力有限，新能源大規(guī)模并網(wǎng)可能導(dǎo)致系統(tǒng)轉(zhuǎn)動(dòng)慣量不足所致。同時(shí)，電力系統(tǒng)電子化趨勢的發(fā)展將引發(fā)次同步諧波與次同步振蕩，給高滲透率的分布式電源帶來運(yùn)行管理問題。② 給系統(tǒng)供給側(cè)穩(wěn)定性帶來隱患。風(fēng)電、光伏發(fā)電的間歇性和反調(diào)峰特性明顯，電力電量時(shí)空平衡困難，加之系統(tǒng)調(diào)峰能力不足，給電力系統(tǒng)供給側(cè)的穩(wěn)定性帶來隱患。③ 易引發(fā)電力供給與需求失衡。目前，新能源并網(wǎng)配套的輸電網(wǎng)規(guī)劃建設(shè)滯后，電網(wǎng)建設(shè)和新能源電力輸送需求尚未達(dá)到同步，電力無法及時(shí)被輸送到需求端，進(jìn)而引發(fā)電力供給與需求失衡。
大規(guī)模儲能技術(shù)推廣受電力系統(tǒng)市場機(jī)制不完善等方面限制。近年來，我國儲能技術(shù)取得長足的發(fā)展，在電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用等環(huán)節(jié)的應(yīng)用規(guī)模也不斷壯大。儲能技術(shù)自主化程度不斷提高，部分技術(shù)如液流電池技術(shù)等處于國際領(lǐng)先地位。盡管如此，仍存在儲能市場主體地位不明晰、市場機(jī)制不完善導(dǎo)致儲能價(jià)值收益難以得到合理補(bǔ)償?shù)葐栴}。我國現(xiàn)階段還遠(yuǎn)未建立起成熟的競爭性電力市場運(yùn)行機(jī)制，很難合理地核定出各類電力輔助服務(wù)的價(jià)格，從而造成儲能系統(tǒng)價(jià)值和收益難以實(shí)現(xiàn)對接。因此，從簡化電力市場設(shè)計(jì)的復(fù)雜程度、有利于電力市場化改革順利推進(jìn)的角度出發(fā)，宜針對電化學(xué)儲能技術(shù)的系統(tǒng)性效用或社會價(jià)值制定更為合理的運(yùn)行機(jī)制和政策保證。
推進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展實(shí)施的建議
為全面支撐能源領(lǐng)域“雙碳”目標(biāo)如期實(shí)現(xiàn)，特對儲能發(fā)展提出 4點(diǎn)建議。
加大支持具備自主知識產(chǎn)權(quán)的儲能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用推廣。加快制定和完善針對儲能技術(shù)的支持和激勵(lì)政策，推進(jìn)具有自主知識產(chǎn)權(quán)的儲能技術(shù)的快速發(fā)展；進(jìn)一步提升儲能系統(tǒng)可為電力系統(tǒng)提供靈活調(diào)節(jié)能力的重要作用地位；開展多種儲能技術(shù)集成的應(yīng)用示范，明確不同儲能技術(shù)對于發(fā)、輸、配、用不同環(huán)節(jié)均可為電力系統(tǒng)提供公共服務(wù)的基本屬性，結(jié)合不同場景實(shí)際需求合理布局，加快多元化儲能技術(shù)示范應(yīng)用及市場化推廣。
明確儲能在獨(dú)立市場中的主體地位，完善市場運(yùn)行機(jī)制，建立合理的儲能長效補(bǔ)償和補(bǔ)償監(jiān)管機(jī)制。賦予新能源發(fā)電側(cè)配套儲能系統(tǒng)參與電力輔助服務(wù)平等的市場主體地位；建立可持續(xù)的長效儲能行業(yè)市場運(yùn)行機(jī)制，降低市場的不確定性；建立合理的電價(jià)補(bǔ)償機(jī)制，結(jié)合電力體制改革，建立行之有效的補(bǔ)償機(jī)制細(xì)則和具體的產(chǎn)業(yè)扶持政策；鼓勵(lì)多元化的投資及交易方式，提高性價(jià)比，促進(jìn)儲能產(chǎn)業(yè)的可持續(xù)發(fā)展，形成大規(guī)模儲能技術(shù)良性發(fā)展的態(tài)勢，助力我國電力系統(tǒng)的轉(zhuǎn)型升級。
加強(qiáng)下一代儲能技術(shù)的基礎(chǔ)創(chuàng)新研究，加強(qiáng)儲能領(lǐng)域核心技術(shù)的知識產(chǎn)權(quán)布局，提高儲能技術(shù)在國際上的競爭力。目前，還沒有任何一項(xiàng)儲能技術(shù)能夠完全勝任各種應(yīng)用領(lǐng)域的要求。因此，在重點(diǎn)推動(dòng)現(xiàn)有儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化的同時(shí)，鼓勵(lì)和支持新型變革性儲能技術(shù)開發(fā)，特別是低成本、長壽命、高安全、環(huán)境友好的長時(shí)儲能技術(shù)。進(jìn)一步加大對儲能技術(shù)基礎(chǔ)研究的投入，鼓勵(lì)原始創(chuàng)新，掌握自主知識產(chǎn)權(quán)。建議科學(xué)技術(shù)部、國家自然科學(xué)基金委員會等部門設(shè)立專項(xiàng)、加大科技投入，支持變革性儲能技術(shù)研究開發(fā)，以降低儲能關(guān)鍵核心技術(shù)的成本，提高儲能技術(shù)的性價(jià)比。
建設(shè)國家級儲能技術(shù)創(chuàng)新平臺，引領(lǐng)儲能技術(shù)快速發(fā)展，搶占儲能技術(shù)發(fā)展制高點(diǎn)。匯集國內(nèi)外科研機(jī)構(gòu)、高校、企業(yè)等的創(chuàng)新資源，建立國家級儲能技術(shù)創(chuàng)新平臺。這對加快儲能技術(shù)的成果轉(zhuǎn)化，占據(jù)未來儲能科學(xué)技術(shù)制高點(diǎn)并形成集群優(yōu)勢，引領(lǐng)并帶動(dòng)我國儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展具有重要的意義。通過國家級儲能技術(shù)創(chuàng)新平臺，開展相關(guān)儲能技術(shù)的工程化應(yīng)用研究，突破共性關(guān)鍵技術(shù)和產(chǎn)業(yè)前沿技術(shù)；堅(jiān)持“產(chǎn)、學(xué)、研、用”的創(chuàng)新合作機(jī)制，快速實(shí)現(xiàn)技術(shù)轉(zhuǎn)移和成果轉(zhuǎn)化，推動(dòng)儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
