近期，國家能源局和有關部門先后發(fā)布了《“十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》、《“十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》，為新型儲能技術創(chuàng)新方向和技術產(chǎn)業(yè)化、規(guī)模化發(fā)展提供了指導意見。“十四五”新型儲能技術發(fā)展以創(chuàng)新引領、示范先行為基本原則，補強短板，鍛造長板，推動儲能技術革新、產(chǎn)業(yè)升級、成本下降，支撐新型儲能從示范應用向規(guī)模市場化的發(fā)展。通過推動多元化新型儲能技術開發(fā)，實現(xiàn)創(chuàng)新能力顯著提高、核心技術裝備自主可控水平大幅提升、標準體系基本完善的發(fā)展目標，為構建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)提供關鍵支撐。
2、新型儲能技術類型
根據(jù)電力系統(tǒng)對儲能的需求，儲能技術的應用場景涉及到電源側（集中式可再生能源并網(wǎng)、火電廠輔助AGC調頻）、電網(wǎng)側（電網(wǎng)輸配及輔助服務）、用戶側（家庭、工業(yè)園區(qū)）以及分布式微網(wǎng)。不同應用場景對儲能技術的性能要求有所不同，儲能應用場景的多樣性決定了儲能技術的多元化發(fā)展。特別地，根據(jù)不同儲能時長的需求，儲能的應用場景可以分為容量型（≥4小時）、能量型（約1~2小時）、功率型（≤30分鐘）和備用型（≥15分鐘）四類1。根據(jù)儲能時長要求的不同進行儲能類型劃分，有助于推進以市場應用為導向的技術開發(fā)思路，使不同儲能技術在各自適用的場景中發(fā)揮獨特的性能優(yōu)勢?！?ldquo;十四五”能源領域科技創(chuàng)新規(guī)劃》中，將容量型、能量型、功率型和備用型儲能技術裝備及系統(tǒng)集成技術列為新型電力系統(tǒng)及其支撐技術中的重點任務。
（1）容量型儲能：該類型一般要求儲能時長不低于 4 h，應用于削峰填谷或離網(wǎng)儲能等容量型儲能場景。利用長時儲能技術可以減小峰谷差，提升電力系統(tǒng)效率和設備利用率，降低新發(fā)電機組和輸電線路的建設需求。
（2）功率型儲能: 該類型儲能系統(tǒng)的儲能時長一般在 15～30 min，應用于輔助AGC調頻或平滑間歇性電源功率波動等功率型儲能場景。在此場景下，要求儲能系統(tǒng)可以瞬時吸收或釋放能量，提供快速的功率支撐。
（3）能量型儲能: 該類型介于容量型和功率型儲能之間，一般應用于復合儲能場景，要求儲能系統(tǒng)能夠提供調峰調頻和緊急備用等多重功能，連續(xù)儲能時長在1～2 h 之間，例如獨立儲能電站或電網(wǎng)側儲能。
（4）備用型儲能: 在電網(wǎng)突然斷電或電壓跌落時，儲能系統(tǒng)作為不間斷電源提供緊急電力，持續(xù)時間一般不低于15 min，應用于數(shù)據(jù)中心和通訊基站等備用電源場景。
可再生能源發(fā)電存在分鐘、小時、連續(xù)數(shù)天甚至跨季節(jié)等不同時間尺度上的波動性或間歇性，因此存在對備用型、功率型、能量型、容量型等不同時長儲能技術類型的需求，以及儲能配置規(guī)模、成本要求等方面的差異。新型儲能技術的應用需考慮系統(tǒng)發(fā)揮不同的功能價值，以及可再生能源電力系統(tǒng)可接受的成本約束。目前由于儲能技術成本仍然較高，商業(yè)模式單一，從經(jīng)濟性角度無法有效刺激新能源電站主動配置儲能系統(tǒng)，需要電價政策的引導和支持。新型儲能技術的規(guī)?；l(fā)展將從備用型（離網(wǎng)黑啟動）和功率型（平滑功率波動，調頻）應用逐步擴展至能量型（1小時左右的臨時頂峰輸出）和容量型（4小時以上的削峰填谷）的應用。
目前新能源側配置儲能系統(tǒng)通常以功率型或能量型為主，主要起到平滑功率波動的作用。隨著新能源裝機容量和發(fā)電比例的提升，對儲能時長的要求越來越高，容量型儲能的需求日益增長。例如，2021年美國新增電池儲能系統(tǒng)3.5GW/10.4GWh，大部分系統(tǒng)的持續(xù)放電時間要求不低于4小時。美國能源部表示，到2030年，長時儲能技術必須實現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)化運營，以增加電網(wǎng)中可再生能源的份額。國內各地也陸續(xù)出臺文件支持4小時以上容量型儲能的應用。例如，2022年3月，內蒙古自治區(qū)能源局發(fā)布文件，要求新增負荷所配置的新能源項目配建儲能比例不低于新能源配置規(guī)模的15%（4小時），存量自備負荷部分按需配置儲能比例。新疆維吾爾自治區(qū)發(fā)改委出臺文件以儲能規(guī)模確定新能源項目，建設不低于4小時時長儲能項目的企業(yè)，允許配建儲能規(guī)模4倍的風電光伏發(fā)電項目。隨著新能源裝機規(guī)模的提升和長時儲能技術的進步，4小時以上的新型長時儲能技術將逐步進入商業(yè)化應用，滿足電力系統(tǒng)長時儲能的服務需求。
3、技術創(chuàng)新發(fā)展趨勢
儲能應用場景的復雜性決定了單一儲能技術無法滿足電網(wǎng)需求的多樣性。因此，針對特定場景選擇合適的儲能技術進行開發(fā)和應用將是儲能市場的主旋律。
（1）容量型儲能：容量型儲能技術種類較多，包括新型鋰離子電池、鉛碳電池、液流電池、鈉離子電池、壓縮空氣、儲熱蓄冷、氫儲能等。其中，鉛碳電池、儲熱蓄冷等雖已進入商業(yè)推廣階段，但未來還需加強在大容量方向的技術創(chuàng)新，降低一次投入成本，延長使用壽命，開發(fā)綠色制造和綠色回收技術。液流電池、鈉離子電池等已經(jīng)進入到示范應用階段，目前面臨的普遍問題是成本較高、關鍵性能還需進一步突破。新型鋰離子電池（例如，鋰漿料電池）目前正處于中試或關鍵技術突破階段，需要在已有鋰離子動力電池產(chǎn)業(yè)基礎上，進一步開發(fā)高安全、低成本、易回收的大容量儲能專用電池。
（2）功率型儲能：功率型短時儲能技術主要包括超導儲能、飛輪儲能、超級電容器和各類功率型電池。目前面臨的主要問題是系統(tǒng)價格昂貴、可靠性低、維護要求較高，未來仍需在關鍵材料和大功率器件的開發(fā)方面加強創(chuàng)新，掌握核心技術，建立自主知識產(chǎn)權體系。
（3）能量型儲能：能量型儲能技術以0. 5C 或1C 型磷酸鐵鋰電池為主，已經(jīng)進入商業(yè)應用階段，是目前鋰離子電池應用于電力儲能的主要類型。未來該場景也有可能會成為功率型和容量型混合儲能的應用場景。
（4）備用型儲能：備用型儲能技術要求具有低的自放電率、響應時間短、性能穩(wěn)定、安全可靠，鉛蓄電池、梯級利用電池、飛輪儲能等都可滿足使用需求。
新型儲能技術亟待突破的共性關鍵技術集中在壽命、回收和安全三個方面，例如循環(huán)壽命的預測及測試評價技術、低成本修復延壽技術、退役電池的梯次利用技術、綠色回收再生技術、本質安全技術、安全檢測及預警防護技術等。儲能技術未來發(fā)展的重點是圍繞“長效設計、低碳制造、安全運維和綠色回收”的理念，加快技術創(chuàng)新和迭代升級，結合不同應用場景需求建立和完善標準體系。
（1）壽命：相關技術包括壽命提升和壽命檢測兩個方面。通過材料體系優(yōu)化、結構創(chuàng)新設計、修復再生等方式可以提高儲能系統(tǒng)使用壽命，進而降低度電成本，減少資源浪費，這是新型儲能技術開發(fā)的重要內容。另一方面，由于儲能系統(tǒng)的復雜性，使用壽命受到運行環(huán)境、運行方式、電池一致性等較多因素的影響，而目前壽命預測大多停留于實驗室階段，因此亟需結合實際工況開發(fā)面向用戶的儲能系統(tǒng)壽命有效預測及測試評價技術。
（2）回收：雙碳目標的提出和上游資源供應的波動推動了儲能電池回收產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。儲能電池回收后的處理主要包括修復再生、梯次利用和材料回收。修復再生技術的開發(fā)有助于減少回收壓力，同時推動具有低成本可修復再生特性的新型儲能材料及器件的資源循環(huán)利用，推廣從生產(chǎn)源端就考慮易回收的電池長效設計理念。梯次利用的性能評估和質量控制技術有待突破，如果安全性不能得到保障，梯次利用電池將無法規(guī)模應用于儲能領域。材料回收方面主要是提高電池自動化拆解和材料分選技術水平，降低回收環(huán)節(jié)的能耗和碳排放，提高回收率，發(fā)展綠色回收技術和產(chǎn)品的生態(tài)設計，促進循環(huán)經(jīng)濟的發(fā)展。
（3）安全：多起鋰離子電池儲能電站安全事故的發(fā)生為行業(yè)發(fā)展敲響了警鐘?！?ldquo;十四五”新型儲能發(fā)展實施方案》中提出要突破儲能全過程安全技術，包括電池本質安全控制、電化學儲能系統(tǒng)安全預警、系統(tǒng)多級防護結構及關鍵材料、高效滅火及防復燃、儲能電站整體安全性設計等關鍵技術，以及多元新型儲能接入電網(wǎng)系統(tǒng)的控制保護與安全防御技術。其中，新型鋰離子電池的本質安全技術開發(fā)至關重要，關系到未來鋰電長時儲能的規(guī)模發(fā)展。
4、總結
“高安全、低成本、可持續(xù)”是所有新型儲能技術發(fā)展的共同目標。新型儲能技術從促進可再生能源消納到降低可再生能源利用成本，需要結合不同儲能場景需求進行創(chuàng)新設計，推動多元化技術發(fā)展。隨著新能源發(fā)電比例的快速提升，大容量長時儲能技術和長壽命大功率儲能器件的開發(fā)成為儲能產(chǎn)業(yè)亟需的重要攻關方向。
儲能是保障可再生能源大規(guī)模發(fā)展和電網(wǎng)穩(wěn)定運行的關鍵環(huán)節(jié)。在支撐能源可再生發(fā)展的同時，儲能產(chǎn)業(yè)自身的可再生發(fā)展也至關重要。因此，在全球能源和資源緊張的背景下，儲能技術開發(fā)應站在全產(chǎn)業(yè)鏈和全生命周期的角度，進行安全、成本和可持續(xù)發(fā)展能力的綜合評估，發(fā)展新型儲能的可再生技術和循環(huán)經(jīng)濟商業(yè)模式，加快建立以企業(yè)為主體、市場為導向、產(chǎn)學研用相結合的綠色儲能技術創(chuàng)新體系2。
