中國儲能網(wǎng)訊：儲能技術(shù)的發(fā)展和成熟應(yīng)用對電力系統(tǒng)網(wǎng)的發(fā)展具有重大意義，是影響未來智能電網(wǎng)發(fā)展模式的重要因素之一。隨著儲能技術(shù)的迅猛發(fā)展，儲能設(shè)備也已由小容量小規(guī)模的研究與示范向大容量與規(guī)模化發(fā)展。美國、日本、歐盟等先后制定了一系列促進(jìn)和支持儲能技術(shù)產(chǎn)業(yè)化發(fā)展的政策。中中國也十分關(guān)注儲能技術(shù)發(fā)展，從戰(zhàn)略規(guī)劃到示范項(xiàng)目，儲能應(yīng)用推動和潛在市場挖掘也在中國能源、電力、科技、交通、環(huán)保等多個領(lǐng)域政策中得到體現(xiàn)。目前，全球范圍內(nèi)已達(dá)到商用或示范應(yīng)用水平的主流儲能技術(shù)，除抽水蓄能外，還包括壓縮空氣、飛輪儲能、鉛蓄儲能、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池、超級電容器和超導(dǎo)儲能等。國際上已建成了數(shù)百項(xiàng)兆瓦級及以上的儲能示范工程。示范工程的應(yīng)用領(lǐng)域涉及可再生能源并網(wǎng)、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、電力輸配及調(diào)頻輔助服務(wù)等。未來，在明確儲能技術(shù)在能源體系中的影響和地位的基礎(chǔ)上，儲能技術(shù)的應(yīng)用領(lǐng)域和技術(shù)路線將成為全球關(guān)注的焦點(diǎn)。
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儲能技術(shù)特點(diǎn)及發(fā)展現(xiàn)狀
按照能量存儲形式不同，將電力儲能技術(shù)可分為五大類：機(jī)械儲能、儲熱、電化學(xué)儲能、電磁儲能以及化學(xué)儲能。
1）機(jī)械儲能
機(jī)械儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。其中抽水蓄能是目前最成熟的儲能技術(shù)，具有容量大、壽命長和單位成本低的特點(diǎn)。但抽水蓄能電站的建設(shè)受地理?xiàng)l件約束，且建設(shè)工期長，總體投資大。壓縮空氣儲能具有容量大、工作時間長、經(jīng)濟(jì)性能好、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)。但其效率低、系統(tǒng)復(fù)雜，對儲氣礦洞地址要求高。飛輪儲能具有效率高、響應(yīng)速度快、壽命長、運(yùn)行維護(hù)需求低、穩(wěn)定性好、建設(shè)周期短、占地面積小以及無污染等優(yōu)點(diǎn)，但其能量密度低，自放電嚴(yán)重，只能適合短時間應(yīng)用場合。
2）電化學(xué)儲能
電化學(xué)儲能主要包括鉛蓄電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池。傳統(tǒng)鉛蓄電池技術(shù)相對成熟，具有價(jià)格低廉、維護(hù)方便等優(yōu)點(diǎn)。但由于深度、快速、大功率放電時，可用容量下降，具有能量密度低，壽命較短，易造成環(huán)境污染等缺點(diǎn)。近年來，日本、美國等國家正在致力于開發(fā)性能更加優(yōu)異的先進(jìn)鉛蓄電池，已經(jīng)開發(fā)的電池類型包括鉛炭電池、超級電池等。目前電力系統(tǒng)中應(yīng)用較多的鋰離子電池主要包括磷酸鐵鋰電池、鈦酸鋰電池和鎳鈷錳酸鋰電池。磷酸鐵鋰電池的穩(wěn)定性和安全性好，循環(huán)壽命長；鈦酸鋰電池的成本較高，但其安全性高、循環(huán)壽命長、倍率性能好，有可能成為未來鋰離子電池發(fā)展的方向；鎳鈷錳酸鋰電池的能量密度和功率密度均較高，但由于鈷資源日益匱乏，價(jià)格昂貴，限制了鎳鈷錳酸鋰電池的大規(guī)模生產(chǎn)。液流電池主要包括全釩液流電池、新溴液流電池，其中，全釩液流電池的壽命長，循環(huán)次數(shù)高，但能量密度和功率密度相比要低，響應(yīng)時間也不快；鋅溴液流電池則具有能量密度高、成本低、可頻繁進(jìn)行深度放電等優(yōu)點(diǎn)，但也存在因電極反應(yīng)產(chǎn)生絡(luò)合物而引起自放電率高的問題。鈉硫電池具有能量密度高、功率特性好、循環(huán)壽命長等優(yōu)點(diǎn)，已發(fā)展成為MW級化學(xué)儲能技術(shù)中最成熟，并已實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)行的一類技術(shù)。但由于它使用了易燃物質(zhì)金屬鈉，又在高溫（300-350℃左右）條件下運(yùn)行，存在一定的風(fēng)險(xiǎn)。
3）電磁儲能
電磁儲能主要包括超級電容器、超導(dǎo)儲能。超級電容器具有功率密度高、響應(yīng)速度快、效率高、循環(huán)壽命長、少維護(hù)、運(yùn)行溫度范圍廣等優(yōu)點(diǎn)。但由于能量密度較低，超級電容器適合與其他儲能技術(shù)聯(lián)合使用。超導(dǎo)儲能充放電速度非?？欤哂泄β拭芏葮O高、響應(yīng)速度極快、能量轉(zhuǎn)換效率高、使用壽命長等優(yōu)點(diǎn)，適合功率型應(yīng)用。但超導(dǎo)儲能存在超導(dǎo)材料價(jià)格昂貴、需要大量能量維持低溫制冷運(yùn)行、能量密度低（只能維持秒級）、維護(hù)復(fù)雜等缺點(diǎn)。
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儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用潛力
儲能技術(shù)突破了傳統(tǒng)電能即發(fā)即用的特點(diǎn)，可適用于多種應(yīng)用領(lǐng)域，包括可再生能源并網(wǎng)、電力輸配、分布式發(fā)電及微網(wǎng)、調(diào)頻輔助服務(wù)等。儲能作為一種靈活的電力資源，可以在電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配、用多個環(huán)節(jié)應(yīng)用，儲能的應(yīng)用場景主要包括以下5類：
新能源發(fā)電側(cè)：依托儲能技術(shù)，將不穩(wěn)定的風(fēng)能、太陽能發(fā)電儲存起來并平穩(wěn)輸出，能夠提供快速的有功支撐，增強(qiáng)電網(wǎng)調(diào)頻能力，使大規(guī)模風(fēng)力及太陽能發(fā)電方便可靠地并入常規(guī)電網(wǎng)。
輸配電側(cè)：儲能技術(shù)可以延緩輸配電網(wǎng)升級改造、緩解線路阻塞、緩解因可再生能源滲透率不斷提高而引起的電網(wǎng)安全性、穩(wěn)定性、可靠性下降等問題。
分布式電源及微電網(wǎng)側(cè)。微電網(wǎng)中應(yīng)采用合理的分布式電源和儲能配置，保證微電網(wǎng)在不同運(yùn)行模式下的電壓和頻率穩(wěn)定，實(shí)現(xiàn)不同模式的運(yùn)行以及運(yùn)行模式之間的過渡，同時維持系統(tǒng)動態(tài)平衡。分布式電源配置儲能，可以對有功進(jìn)行緊急平衡控制，保證重要負(fù)荷的電壓穩(wěn)定。
終端用戶側(cè)：1）大型用戶。充分利用電網(wǎng)峰谷差，減少供電設(shè)備投資，提高電能的利用效率；2）家庭用戶。利用儲能供電來確保應(yīng)急電源以及削減用電高峰時段的用電量，為家庭生活提供所需全部能源；3）電動汽車-電網(wǎng)互動（Vehicle to Grid, V2G）。通過電動汽車和電網(wǎng)的互動，可以發(fā)揮電網(wǎng)調(diào)峰、調(diào)頻應(yīng)用等作用。
輔助服務(wù)市場。儲能可參與的輔助服務(wù)主要包括調(diào)峰、調(diào)頻、快速旋轉(zhuǎn)備用、電能質(zhì)量以及黑啟動電源等。
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儲能技術(shù)應(yīng)用現(xiàn)狀
截止到2015年年底，儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用分布在電力系統(tǒng)的各個方面，圖1給出了目前全球各類儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域中的應(yīng)用占比。
圖1 截止到2015年年底全球不同類型儲能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域的分布圖
截止到2015年底，中國不同類型儲能項(xiàng)目在電力系統(tǒng)各個應(yīng)用領(lǐng)域的累計(jì)裝機(jī)分布如圖2所示。
圖2 中國不同類型儲能技術(shù)應(yīng)用于電力系統(tǒng)各個領(lǐng)域的分布圖
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儲能技術(shù)應(yīng)用挑戰(zhàn)和發(fā)展前景
1）技術(shù)方面
首先，需要以儲能自身的技術(shù)創(chuàng)新與突破為引領(lǐng)，極大程度地提升各種儲能技術(shù)的性能指標(biāo)，開發(fā)大容量、長壽命、低成本、高安全新型化學(xué)儲能技術(shù)和高效率、低成本物理儲能技術(shù)；其次，重點(diǎn)研究儲能在多種應(yīng)用場景中的建模仿真和優(yōu)化運(yùn)行技術(shù)，為儲能的示范應(yīng)用做好理論支撐；另外應(yīng)通過多個項(xiàng)目試點(diǎn)開展示范應(yīng)用和綜合評估工作，以推進(jìn)儲能技術(shù)的產(chǎn)業(yè)化進(jìn)程。與此同時，應(yīng)重點(diǎn)開展電力儲能標(biāo)準(zhǔn)體系研究，建立一套專業(yè)完整、嚴(yán)謹(jǐn)銜接、合理分級、透明開放、有序適用的電力儲能標(biāo)準(zhǔn)體系，為儲能研發(fā)、生產(chǎn)和應(yīng)用提供堅(jiān)強(qiáng)的標(biāo)準(zhǔn)支撐，進(jìn)而推動電力儲能技術(shù)及相關(guān)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。
2）經(jīng)濟(jì)性方面
現(xiàn)階段，儲能產(chǎn)業(yè)仍然面臨政策缺失、成本過高、應(yīng)用價(jià)值不明晰、參與電力市場的機(jī)制不健全等問題，在經(jīng)濟(jì)性上也沒有優(yōu)勢。未來應(yīng)從兩個方面著手考慮：一方面，需要提出包含用電主體、電力企業(yè)、科研人員、金融組織和社會組織多種社會力量參與的儲能系統(tǒng)解決方案；另一方面，未來應(yīng)制定明確的推動儲能產(chǎn)業(yè)的市場機(jī)制和補(bǔ)貼政策，鼓勵各種儲能技術(shù)的研發(fā)和應(yīng)用，建立可持續(xù)發(fā)展模式，實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營。
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儲能技術(shù)發(fā)展前景
在電網(wǎng)快速發(fā)展和新能源大規(guī)模開發(fā)的趨勢下，各國已經(jīng)開展未來10~20年含儲能的電網(wǎng)規(guī)劃研究，并對各類儲能技術(shù)進(jìn)行深入評估和示范驗(yàn)證，大力推動儲能技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用和發(fā)展。據(jù)調(diào)研結(jié)果，很多國家將儲能部署為提供快速響應(yīng)的輔助服務(wù)市場產(chǎn)品，且大部分電網(wǎng)公司樂意購買由儲能系統(tǒng)所提供的輔助服務(wù)。
從應(yīng)用角度看，在中國以電力網(wǎng)絡(luò)為核心的能源互聯(lián)網(wǎng)體系的建設(shè)將是未來的發(fā)展重點(diǎn)。能源互聯(lián)網(wǎng)的發(fā)展將助力儲能技術(shù)的廣泛應(yīng)用，并實(shí)現(xiàn)裝機(jī)規(guī)模的高速發(fā)展。在近年來不斷加大力度推廣和應(yīng)用電動汽車的大背景下，作為一種移動的儲能單元，電動汽車也將在能源互聯(lián)網(wǎng)的架構(gòu)下發(fā)揮更大的作用。雖然現(xiàn)階段中國的儲能產(chǎn)業(yè)仍面臨政策缺失、技術(shù)指標(biāo)尚待提高、系統(tǒng)容量較小、成本過高、應(yīng)用價(jià)值不明晰、參與電力市場的機(jī)制不健全等問題，但作為實(shí)現(xiàn)大規(guī)模可再生能源并網(wǎng)，提高用電側(cè)能效的有利手段，未來儲能產(chǎn)業(yè)的快速應(yīng)用發(fā)展已成定局。
