文丨瞭望智库

作者

丁贵梓瞭望智库观察员

在年全国能源工作会议上，国家能源局发布了年能源工作的七大重点任务，“储能”的概念多次出现，如重点推动燃气轮机、核电、可再生能源、油气、储能、氢能等重点领域技术攻关；推动新型储能规模化市场化发展，探索氢能、综合智慧能源服务发展新模式。

实现“双碳”目标，需要构建以新能源为主体的新型电力系统。然而，太阳能、风能等新能源供应“靠天吃饭”、出力波动不定。于是，储能被视为调节新能源波动性、实现并网稳定的关键技术。

储能究竟是什么？它能填上供电安全的“缺”吗？

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供电安全的“缺”，谁来填？

能源分布不均、依赖化石能源，是我国能源发展格局中长期存在的问题。

截至本世纪初，我国已探明煤炭储量亿吨，其中70%分布在山西、陕西和内蒙古；可开发水电资源.3亿千瓦时，99.4%分布在中、西部地区（其中65%分布在四川、云南和西藏）；石油资源亿吨，主要分布在东、西部地区；天然气资源20×立方米，主要分布在新疆、青海和四川。

我国一次能源构成情况

相关统计数据显示，20世纪70年代以来，化石能源在我国一次能源构成中的占比呈逐年下降趋势，但仍以煤炭为主。

东西部分布不均，富煤、贫油、少气的能源资源特点，决定了我国电力系统结构长期以燃煤发电为主，基本形成了“西电东送、南北互供、全国联网”的格局。

近年来，随着传统能源日益匮乏、环境日趋恶化、新能源不断发展，我国电力系统结构逐渐优化。

国家能源局发布的数据显示，年前11个月，我国新能源发电量达到.7亿千瓦时，年内首次突破1万亿千瓦时，同比增长32.97%，风电、太阳能发电累计装机容量稳居世界首位；新能源发电量对全国电力供应的贡献不断提升，占全国全社会用电量的比例达13.8%，同比提升2.14个百分点。

这也带来了新的问题——新能源出力缺乏可控性、供电不稳定，威胁电力系统稳定运行。

以风能和太阳能为例。风速、太阳光辐射取决于自然条件、难以调节控制，这意味着风能、太阳能本身具有波动性和间歇性，导致风电、太阳能发电出力不稳定。当其容量占比较小时，尚可利用电网控制与配电技术保证电网稳定运行，反之则会对电网正常供电产生明显影响。

在我国新能源发电大规模开发、并网背景下，新能源发电不稳定成为电力系统发展的制约因素。如何才能有效控制新能源发电出力，确保电网安全稳定？面对以上现实需求，储能技术逐渐走进人们视野。

储能，就是将电能转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态进行存储，待需要时再转换为电能释放。这一能量转换过程，可实现电力的时序调节，发电不需即时传输，有效提高新能源发电的可调可控性。

除发电侧外，储能技术还能参与电网侧调峰调频、用户侧削峰填谷等环节，缓解高峰负荷供电需求，提高电能质量和用电效率，助力新能源高效利用以及多种能源开放互联、协同发展。

根据国家规划，预计到“十四五”末，可再生能源发电装机占电力总装机的比例将超过50％。年冬季，全国各地“拉闸限电”频现，再次提醒人们新能源充分承担电力系统责任的重要性，而这恰恰需要储能系统的跟进调节。随着“双碳”进程不断推进，新能源将成为各地的主力电源，储能系统更能发挥提高电网安全性和稳定性的重要作用。

中国工程热物理学会副理事长兼秘书长、中国能源研究会储能专委会主任陈海生研究员认为，既要实现“双碳”目标、又要保障国家能源安全，这是中国面临的重大需求和挑战，而发展储能技术是一种有效的途径。

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存电，没那么简单

提到储存电能的方法，人们多会联想到日常生活中随处可见的电池。

实际上，储能的方式多种多样。按照存储能量的形式，储能可大致分为物理储能和化学储能两大类。其中，物理储能又包括机械储能和电磁场储能，化学储能则分为电化学储能（电池储能）和氢储能。

电能存储技术的分类

具体而言，抽水蓄能、压缩空气储能等，都是比较常见的物理储能形式。

抽水蓄能指在电力负荷低谷时段把下水库的水抽到上水库内，以水力势能的形式蓄能；在负荷高峰时段再放水发电，将水力势能转换为电能。但水资源易蒸发、泵水耗费功率高，其能量转换效率一般为70％左右。

压缩空气储能技术基于燃气轮机技术而发展，其工作原理是：用电负荷低谷时，利用富余电量驱动空气压缩机，以高压空气形式存储能量，负荷高峰时再释放高压空气、驱动发电机发电。其储能容量大、燃料消耗少，能源转化率可达75％左右。

化学储能中，电化学储能主要利用电池正负极氧化还原反应进行充放电，电池是其能量转换的主要载体。它不受地理等外部条件限制，适合大规模应用和批量化生产，但电池使用寿命有限、成本较高。

针对不同储能应用，电池类型也有所不同。传统的电化学电池以铅酸电池为代表；便携电子产品的出现带动了镍氢电池发展；电动汽车的发展促进了锂离子电池技术进步；新能源发电不断推广后，钠硫电池、全钒液流电池等针对大规模储能应用的电池也随之出现……

除了常规电池储能，氢能也是备受

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