新型儲能是支撐“雙碳”目標(biāo)實現(xiàn)和新型電力系統(tǒng)建設(shè)的關(guān)鍵技術(shù)，規(guī)?；瘍δ軕?yīng)用將成為新型電力系統(tǒng)的重要標(biāo)志。
不同儲能技術(shù)路線各有優(yōu)劣
新型儲能按照技術(shù)類別可以分為機(jī)械儲能、電化學(xué)儲能、電磁儲能、熱儲能和氫儲能。其中，機(jī)械儲能主要包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能、二氧化碳儲能、重力儲能等；電化學(xué)儲能主要包括鋰離子電池、鈉離子電池、鉛蓄電池、液流電池等；電磁儲能主要包括超導(dǎo)儲能、超級電容器等；熱儲能主要包括顯熱儲能、潛熱儲能及熱化學(xué)儲能。
機(jī)械儲能具有類比于常規(guī)火電機(jī)組的主動支撐能力，且能夠滿足長時儲能需求。尤其是機(jī)械儲能中的壓縮空氣儲能技術(shù)逐漸成熟，將成為未來極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛢δ堋３Ｒ?guī)基于天然鹽穴的壓縮空氣儲能受鹽穴資源限制，建設(shè)局限性較大；基于人工硐室壓縮空氣儲能利用基巖造穴，理論上全國均可選址，布局較為靈活，未來發(fā)展前景廣闊。
電化學(xué)儲能充放時間可以控制在毫秒級，對受端電網(wǎng)頻率的支撐能力較高，且布局靈活，能量密度整體較高。目前最常應(yīng)用的鋰離子電池儲能適用于4小時以內(nèi)的短時間尺度儲能場景，但因其存在燃爆風(fēng)險，安全性仍需進(jìn)一步提升。同時，鋰離子電池儲能受碳酸鋰等主要上游原材料價格制約，未來大規(guī)模發(fā)展存在不確定性。鈉離子電池、液流電池等新型的電化學(xué)儲能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電池的本質(zhì)安全，且具備一定長時儲能能力，但也存在運行問題，鈉離子電池在高溫運行下存在腐蝕問題和安全隱患，液流電池充放電效率偏低，關(guān)鍵設(shè)備仍需進(jìn)一步突破，但從中遠(yuǎn)期來看，應(yīng)用前景廣闊。
電磁儲能具有較高的技術(shù)安全性和布局靈活性，效率較高且使用壽命長。但此類儲能技術(shù)僅適用于超短時間尺度儲能應(yīng)用場景，能量密度低、成本高，同時無法對系統(tǒng)提供主動支撐，總體來看電力系統(tǒng)對其需求較小。
熱儲能具有容量大、壽命長、安全性好、布局相對靈活等優(yōu)點，但現(xiàn)階段轉(zhuǎn)化損耗大、效率較低。熱儲能可以作為能量轉(zhuǎn)化過程中的一個環(huán)節(jié)，如光熱發(fā)電、清潔電能供熱等，在支撐未來多能源品種轉(zhuǎn)換應(yīng)用、提升綜合能源系統(tǒng)利用效率方面發(fā)展前景廣闊。
氫儲能能量密度較高且外部環(huán)境依賴性小，儲能過程無污染，同時適用于極短或極長時間供電，是極具潛力的新型大規(guī)模儲能技術(shù)。氫儲能缺點在于涉及電制氫、氫儲運和氫發(fā)電等環(huán)節(jié)，全過程轉(zhuǎn)換效率低，并且氫屬于易燃易爆品，存在一定安全隱患。但目前來看，氫儲能是解決未來系統(tǒng)跨月跨季平衡調(diào)節(jié)問題的主要舉措，亟需大力推進(jìn)。
總體來看，各類儲能技術(shù)的儲能時長、能量密度等特性不盡相同，存在各自匹配的應(yīng)用場景，不存在“包打天下”的儲能技術(shù)。因此，應(yīng)積極推動新型儲能技術(shù)多元化發(fā)展，根據(jù)新型電力系統(tǒng)不同建設(shè)階段的系統(tǒng)需求，重點發(fā)展推廣不同的儲能技術(shù)路線。
各類新型儲能技術(shù)應(yīng)用前景研判
基于新型電力系統(tǒng)近期（2030年）、遠(yuǎn)期（2060年）對儲能技術(shù)的需求差異，研判新型儲能各類技術(shù)應(yīng)用前景。
近期，對新型儲能技術(shù)的要求聚焦于技術(shù)安全性、布局靈活性、穩(wěn)定支撐性方面，結(jié)合各類儲能技術(shù)的性能指標(biāo)和發(fā)展成熟度，應(yīng)著力發(fā)展高安全性電化學(xué)儲能技術(shù)及高靈活性壓縮空氣儲能技術(shù)。要提升鋰電池安全性、降低鋰電池成本，發(fā)展鈉離子電池、液流電池等電化學(xué)儲能技術(shù)，同時推進(jìn)基于人工硐室等壓縮空氣儲能技術(shù)，實現(xiàn)日以內(nèi)時間尺度的電力系統(tǒng)調(diào)峰和能量調(diào)度，滿足大規(guī)模新能源調(diào)節(jié)、存儲、消納需求。
遠(yuǎn)期，需重點推動壓縮空氣儲能、熱儲能、氫儲能、重力儲能等長時儲能技術(shù)發(fā)展。同時，為全面支撐碳中和目標(biāo)的如期實現(xiàn)、維護(hù)新型電力系統(tǒng)的長期安全靈活穩(wěn)定運行，新型儲能技術(shù)要繼續(xù)朝著高支撐能力、高能量密度、環(huán)保安全、靈活布局的方向發(fā)展，應(yīng)持續(xù)革新改進(jìn)儲能本體材料，實現(xiàn)各類儲能技術(shù)的大容量、長壽命、跨季節(jié)突破與規(guī)?；l(fā)展，持續(xù)推進(jìn)長時、短時多元化新型儲能技術(shù)的有機(jī)結(jié)合和優(yōu)化運行，充分發(fā)揮各類新型儲能技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)跨季節(jié)、大范圍的可再生能源存儲與調(diào)節(jié)。
更好發(fā)展新型儲能技術(shù)的建議
一是結(jié)合系統(tǒng)需求統(tǒng)籌推進(jìn)多元化儲能技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。以新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要為導(dǎo)向，推動新型儲能技術(shù)創(chuàng)新。綜合考慮技術(shù)成熟度、安全性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等因素，在發(fā)展電化學(xué)儲能的同時，需統(tǒng)籌開展壓縮空氣儲能、鈉離子電池、液流電池、熱儲能、氫儲能等多元化新型儲能技術(shù)路線示范，加快關(guān)鍵儲能技術(shù)研發(fā)，開展重大工程示范，進(jìn)一步帶動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)各類新型儲能共同發(fā)展、優(yōu)勢互補(bǔ)、協(xié)調(diào)運行，滿足不同應(yīng)用場景下、不同發(fā)展階段的電力系統(tǒng)實際需求。
二是提前開展長時新型儲能關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)布局。未來電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)需求將由日內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)榭缛?、跨周乃至跨月等長時間尺度調(diào)節(jié)，亟需提前開展以氫儲能為代表的長時儲能技術(shù)研究。大力推動可再生能源制取綠氫，重點研發(fā)質(zhì)子交換膜和高溫固體氧化物電解制氫等關(guān)鍵技術(shù)，開展氫儲運/加注關(guān)鍵技術(shù)、燃料電池設(shè)備及系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，實現(xiàn)氫能制備利用關(guān)鍵技術(shù)完全國產(chǎn)化，研發(fā)純氫氣燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。
三是積極建立多元靈活的新型儲能電價機(jī)制和市場機(jī)制。為更好地推進(jìn)各類儲能技術(shù)發(fā)展，需結(jié)合其所發(fā)揮的功能建立針對性的配套價格機(jī)制。比如對于以支撐電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)為主要功能的新型儲能，可考慮參照抽水蓄能電價機(jī)制，建立電量電價與容量電價相結(jié)合的兩部制電價機(jī)制。用于替代電網(wǎng)輸變電設(shè)備投資的新型儲能，需確保其相較于其他輸變電設(shè)備有更好的經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)評估認(rèn)證后可納入輸配電價回收。同時，還需加快推動新型儲能參與電力現(xiàn)貨市場，發(fā)揮移峰填谷和頂峰供電作用，充分發(fā)揮價格信號引導(dǎo)作用，適當(dāng)增加現(xiàn)貨市場價差，擴(kuò)大儲能盈利空間。適時建立容量市場，體現(xiàn)儲能對系統(tǒng)容量支撐方面的價值，推動儲能在市場中獲得合理收益。
不同儲能技術(shù)路線各有優(yōu)劣
新型儲能按照技術(shù)類別可以分為機(jī)械儲能、電化學(xué)儲能、電磁儲能、熱儲能和氫儲能。其中，機(jī)械儲能主要包括壓縮空氣儲能、飛輪儲能、二氧化碳儲能、重力儲能等；電化學(xué)儲能主要包括鋰離子電池、鈉離子電池、鉛蓄電池、液流電池等；電磁儲能主要包括超導(dǎo)儲能、超級電容器等；熱儲能主要包括顯熱儲能、潛熱儲能及熱化學(xué)儲能。
機(jī)械儲能具有類比于常規(guī)火電機(jī)組的主動支撐能力，且能夠滿足長時儲能需求。尤其是機(jī)械儲能中的壓縮空氣儲能技術(shù)逐漸成熟，將成為未來極具發(fā)展?jié)摿Φ男滦蛢δ堋３Ｒ?guī)基于天然鹽穴的壓縮空氣儲能受鹽穴資源限制，建設(shè)局限性較大；基于人工硐室壓縮空氣儲能利用基巖造穴，理論上全國均可選址，布局較為靈活，未來發(fā)展前景廣闊。
電化學(xué)儲能充放時間可以控制在毫秒級，對受端電網(wǎng)頻率的支撐能力較高，且布局靈活，能量密度整體較高。目前最常應(yīng)用的鋰離子電池儲能適用于4小時以內(nèi)的短時間尺度儲能場景，但因其存在燃爆風(fēng)險，安全性仍需進(jìn)一步提升。同時，鋰離子電池儲能受碳酸鋰等主要上游原材料價格制約，未來大規(guī)模發(fā)展存在不確定性。鈉離子電池、液流電池等新型的電化學(xué)儲能技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)電池的本質(zhì)安全，且具備一定長時儲能能力，但也存在運行問題，鈉離子電池在高溫運行下存在腐蝕問題和安全隱患，液流電池充放電效率偏低，關(guān)鍵設(shè)備仍需進(jìn)一步突破，但從中遠(yuǎn)期來看，應(yīng)用前景廣闊。
電磁儲能具有較高的技術(shù)安全性和布局靈活性，效率較高且使用壽命長。但此類儲能技術(shù)僅適用于超短時間尺度儲能應(yīng)用場景，能量密度低、成本高，同時無法對系統(tǒng)提供主動支撐，總體來看電力系統(tǒng)對其需求較小。
熱儲能具有容量大、壽命長、安全性好、布局相對靈活等優(yōu)點，但現(xiàn)階段轉(zhuǎn)化損耗大、效率較低。熱儲能可以作為能量轉(zhuǎn)化過程中的一個環(huán)節(jié)，如光熱發(fā)電、清潔電能供熱等，在支撐未來多能源品種轉(zhuǎn)換應(yīng)用、提升綜合能源系統(tǒng)利用效率方面發(fā)展前景廣闊。
氫儲能能量密度較高且外部環(huán)境依賴性小，儲能過程無污染，同時適用于極短或極長時間供電，是極具潛力的新型大規(guī)模儲能技術(shù)。氫儲能缺點在于涉及電制氫、氫儲運和氫發(fā)電等環(huán)節(jié)，全過程轉(zhuǎn)換效率低，并且氫屬于易燃易爆品，存在一定安全隱患。但目前來看，氫儲能是解決未來系統(tǒng)跨月跨季平衡調(diào)節(jié)問題的主要舉措，亟需大力推進(jìn)。
總體來看，各類儲能技術(shù)的儲能時長、能量密度等特性不盡相同，存在各自匹配的應(yīng)用場景，不存在“包打天下”的儲能技術(shù)。因此，應(yīng)積極推動新型儲能技術(shù)多元化發(fā)展，根據(jù)新型電力系統(tǒng)不同建設(shè)階段的系統(tǒng)需求，重點發(fā)展推廣不同的儲能技術(shù)路線。
各類新型儲能技術(shù)應(yīng)用前景研判
基于新型電力系統(tǒng)近期（2030年）、遠(yuǎn)期（2060年）對儲能技術(shù)的需求差異，研判新型儲能各類技術(shù)應(yīng)用前景。
近期，對新型儲能技術(shù)的要求聚焦于技術(shù)安全性、布局靈活性、穩(wěn)定支撐性方面，結(jié)合各類儲能技術(shù)的性能指標(biāo)和發(fā)展成熟度，應(yīng)著力發(fā)展高安全性電化學(xué)儲能技術(shù)及高靈活性壓縮空氣儲能技術(shù)。要提升鋰電池安全性、降低鋰電池成本，發(fā)展鈉離子電池、液流電池等電化學(xué)儲能技術(shù)，同時推進(jìn)基于人工硐室等壓縮空氣儲能技術(shù)，實現(xiàn)日以內(nèi)時間尺度的電力系統(tǒng)調(diào)峰和能量調(diào)度，滿足大規(guī)模新能源調(diào)節(jié)、存儲、消納需求。
遠(yuǎn)期，需重點推動壓縮空氣儲能、熱儲能、氫儲能、重力儲能等長時儲能技術(shù)發(fā)展。同時，為全面支撐碳中和目標(biāo)的如期實現(xiàn)、維護(hù)新型電力系統(tǒng)的長期安全靈活穩(wěn)定運行，新型儲能技術(shù)要繼續(xù)朝著高支撐能力、高能量密度、環(huán)保安全、靈活布局的方向發(fā)展，應(yīng)持續(xù)革新改進(jìn)儲能本體材料，實現(xiàn)各類儲能技術(shù)的大容量、長壽命、跨季節(jié)突破與規(guī)?；l(fā)展，持續(xù)推進(jìn)長時、短時多元化新型儲能技術(shù)的有機(jī)結(jié)合和優(yōu)化運行，充分發(fā)揮各類新型儲能技術(shù)的優(yōu)勢，實現(xiàn)跨季節(jié)、大范圍的可再生能源存儲與調(diào)節(jié)。
更好發(fā)展新型儲能技術(shù)的建議
一是結(jié)合系統(tǒng)需求統(tǒng)籌推進(jìn)多元化儲能技術(shù)創(chuàng)新發(fā)展。以新型電力系統(tǒng)建設(shè)需要為導(dǎo)向，推動新型儲能技術(shù)創(chuàng)新。綜合考慮技術(shù)成熟度、安全性、技術(shù)經(jīng)濟(jì)性等因素，在發(fā)展電化學(xué)儲能的同時，需統(tǒng)籌開展壓縮空氣儲能、鈉離子電池、液流電池、熱儲能、氫儲能等多元化新型儲能技術(shù)路線示范，加快關(guān)鍵儲能技術(shù)研發(fā)，開展重大工程示范，進(jìn)一步帶動產(chǎn)業(yè)化發(fā)展，實現(xiàn)各類新型儲能共同發(fā)展、優(yōu)勢互補(bǔ)、協(xié)調(diào)運行，滿足不同應(yīng)用場景下、不同發(fā)展階段的電力系統(tǒng)實際需求。
二是提前開展長時新型儲能關(guān)鍵技術(shù)攻關(guān)布局。未來電力系統(tǒng)的調(diào)節(jié)需求將由日內(nèi)調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)變?yōu)榭缛?、跨周乃至跨月等長時間尺度調(diào)節(jié)，亟需提前開展以氫儲能為代表的長時儲能技術(shù)研究。大力推動可再生能源制取綠氫，重點研發(fā)質(zhì)子交換膜和高溫固體氧化物電解制氫等關(guān)鍵技術(shù)，開展氫儲運/加注關(guān)鍵技術(shù)、燃料電池設(shè)備及系統(tǒng)集成關(guān)鍵技術(shù)研發(fā)和推廣應(yīng)用，實現(xiàn)氫能制備利用關(guān)鍵技術(shù)完全國產(chǎn)化，研發(fā)純氫氣燃?xì)獍l(fā)電機(jī)組。
三是積極建立多元靈活的新型儲能電價機(jī)制和市場機(jī)制。為更好地推進(jìn)各類儲能技術(shù)發(fā)展，需結(jié)合其所發(fā)揮的功能建立針對性的配套價格機(jī)制。比如對于以支撐電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)為主要功能的新型儲能，可考慮參照抽水蓄能電價機(jī)制，建立電量電價與容量電價相結(jié)合的兩部制電價機(jī)制。用于替代電網(wǎng)輸變電設(shè)備投資的新型儲能，需確保其相較于其他輸變電設(shè)備有更好的經(jīng)濟(jì)性，經(jīng)評估認(rèn)證后可納入輸配電價回收。同時，還需加快推動新型儲能參與電力現(xiàn)貨市場，發(fā)揮移峰填谷和頂峰供電作用，充分發(fā)揮價格信號引導(dǎo)作用，適當(dāng)增加現(xiàn)貨市場價差，擴(kuò)大儲能盈利空間。適時建立容量市場，體現(xiàn)儲能對系統(tǒng)容量支撐方面的價值，推動儲能在市場中獲得合理收益。
