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随着全球气候变化对人类社会构成重大威胁ღ◈✿◈，越来越多的国家将“碳中和”上升为国家战略,提出了无碳未来的愿景ღ◈✿◈。2020年9月22日ღ◈✿◈，国家主席习近平在第75届联合国大会上宣布中国力争于“2030年前实现碳达峰ღ◈✿◈、2060年前实现碳中和”ღ◈✿◈。双碳重大战略目标事关中华民族永续发展ღ◈✿◈，事关构建人类命运共同体和人与自然生命共同体能源危机ღ◈✿◈，是中华民族复兴大业的内在要求ღ◈✿◈，也是人类可持续发展的客观需要ღ◈✿◈。
2030年前实现二氧化碳排放达峰ღ◈✿◈，意味着在2030年单位国内生产总值二氧化碳排放将比2005年下降65%以上ღ◈✿◈，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右ღ◈✿◈，风电ღ◈✿◈、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上ღ◈✿◈，森林蓄积量将比2005年增加60亿立方米ღ◈✿◈。
在双碳政策的背景下ღ◈✿◈，新能源技术将会在未来数十年扮演至关重要的角色ღ◈✿◈。“十四五”规划纲要提出:“推进能源革命ღ◈✿◈，建设清洁低碳ღ◈✿◈、安全高效的能源体系艳修少爷优发娱乐官网首页入口ღ◈✿◈，提高能源供给保障能力ღ◈✿◈。”要如期实现碳达峰ღ◈✿◈、碳中和目标ღ◈✿◈，必须加快构建现代能源体系ღ◈✿◈。新能源发电ღ◈✿◈、新能源动力都将获得政策和资本的资源倾斜ღ◈✿◈，用于支持新能源各种应用场景的储能技术也将备受关注艳修少爷优发官方app下载ღ◈✿◈，ღ◈✿◈。
随着“碳达峰ღ◈✿◈、碳中和”等政策的提出ღ◈✿◈，我国能源格局正在发生由依赖传统化石能源向追求清洁高效能源的深刻转变ღ◈✿◈，我们需要发展可再生能源ღ◈✿◈。但是可再生能源存在时空分布不均性和能源不稳定不持续的特点ღ◈✿◈，这极大阻碍了可再生能源的利用和发展ღ◈✿◈。发展储能技术是解决这一问题的办法ღ◈✿◈，更是支撑新能源发展的核心ღ◈✿◈。
可再生能源的时间分布不均主要体现在以下方面ღ◈✿◈。对于风电来说ღ◈✿◈，以年为尺度来看ღ◈✿◈，多为春秋冬发电多ღ◈✿◈，夏季发电少ღ◈✿◈；以天为尺度来看ღ◈✿◈，早晨傍晚发电多ღ◈✿◈，中午和午夜发电少ღ◈✿◈。太阳能则夏季秋季发电多ღ◈✿◈，春季冬季发电少ღ◈✿◈；白天发电多傍晚和晚上不发电ღ◈✿◈。如果不经处理接入电网ღ◈✿◈，就给电网带来巨大的不稳定性ღ◈✿◈，夏季用电多艳修少爷ღ◈✿◈，风电跟不上ღ◈✿◈，晚上用电多ღ◈✿◈，太阳能发电亦无法满足需求ღ◈✿◈。
可再生能源的空间分布不均在我国主要体现在东部南部中部发电少用电多ღ◈✿◈，西部北部东北部用电少发电多ღ◈✿◈。大规模集中开发的风能ღ◈✿◈、太阳能发电需要输送到其他地区区域电网或跨省电网进行消纳ღ◈✿◈，但是由于目前集中开发太阳能和风能的地区的电网调峰能力不足ღ◈✿◈，可再生能源的消纳就成了一个大问题优发国际官方app下载ღ◈✿◈，以至于为此不得不使许多机组停止运行ღ◈✿◈，部分地区的弃风弃光率惊人优发娱乐官网入口app下载ღ◈✿◈，ღ◈✿◈，造成了巨大的经济损失ღ◈✿◈。
而储能技术恰是弥补可再生能源的缺点的有效方法ღ◈✿◈。储能技术可以把时空分布不均且不稳定不持续的一次能源先通过积累存储送进储能系统ღ◈✿◈，再通过适合电网运行的方式接入电网ღ◈✿◈。在储能技术的支持下ღ◈✿◈，新能源可以自由并网ღ◈✿◈，风机可以随意转动而不限电ღ◈✿◈，微网系统让社区更安全ღ◈✿◈，智能电网不再流于概念ღ◈✿◈，能源互联将会轻松实现优发国际官方app下载ღ◈✿◈。
储能技术贯穿了新能源开发与利用的全部环节ღ◈✿◈，是能源转换与缓冲优发国际游戏ღ◈✿◈，ღ◈✿◈、调峰与提效ღ◈✿◈、传输与调度ღ◈✿◈、管理与运用的核心技术ღ◈✿◈，既是国家能源安全的重要保障ღ◈✿◈，也是电动汽车等新兴产业的主要发展动力ღ◈✿◈，具有重要的战略价值和辉煌的产业前景ღ◈✿◈。
以电网为例ღ◈✿◈，储能可以提供应急电源ღ◈✿◈，减少各种暂态电能质量问题导致的损失ღ◈✿◈，提高电网安全可靠性ღ◈✿◈；可以减小电网峰谷差艳修少爷优发国际官方app下载ღ◈✿◈，提高设备利用率和电网稳定性ღ◈✿◈；可以平抑风能ღ◈✿◈、太阳能等间歇式可再生能源发电的输出功率ღ◈✿◈，提高电网接纳能力ღ◈✿◈。储能也是智能电网实现能力双向互动的重要技术条件ღ◈✿◈，有了可靠储能的支持后ღ◈✿◈，才能真正实现智能电网ღ◈✿◈。因此我们需要发展储能技术ღ◈✿◈，它是新能源代替化石能源的关键一环ღ◈✿◈，更是能源利用方式变革的支点ღ◈✿◈。
全球能源互联网发展合作组织等机构对2025年全国储能需求进行了预测计算ღ◈✿◈。到2025年ღ◈✿◈，我国发电总装机量将达到29.5亿千瓦ღ◈✿◈，其中清洁能源装机将达到17亿千瓦ღ◈✿◈。研究人员以综合度电成本最低为优化目标ღ◈✿◈，分别计算了全国7大地理区域在协议送电和灵活调节2种模式下的储能容量能量储存ღ◈✿◈！ღ◈✿◈。优化计算结果显示ღ◈✿◈，在2025年ღ◈✿◈，协议送电模式下ღ◈✿◈，需要在西北地区额外配置储能2180万千瓦ღ◈✿◈，以解决西北地区用电高峰时段供电不足的问题ღ◈✿◈；灵活调节模式下ღ◈✿◈，若要将弃风ღ◈✿◈、弃光率分别控制在5%以下ღ◈✿◈，则全国需要加装储能2830万千瓦ღ◈✿◈。而根据今年夏天国家发改委ღ◈✿◈、国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》ღ◈✿◈，到2025年新型储能装机容量计划达到3000万千瓦以上ღ◈✿◈。
对于基于电池的化学储能系统ღ◈✿◈，是利用电池正负极的氧化还原反应进行充放电ღ◈✿◈。主要包括铅酸电池ღ◈✿◈、镍镉电池ღ◈✿◈、锂离子电池ღ◈✿◈、钠硫电池等ღ◈✿◈。下表列出了几种常见化学蓄电池的优缺点ღ◈✿◈、应用领域ღ◈✿◈、能量密度ღ◈✿◈。如今化学电池正在向着能量密度更高ღ◈✿◈、安全性更好优发国际ღ◈✿◈，ღ◈✿◈、污染物更少的方向发展ღ◈✿◈。与其他储能方式相比ღ◈✿◈，化学储能电池体积小ღ◈✿◈、携带方便ღ◈✿◈，是重要的储能方式ღ◈✿◈。
对于抽水蓄能ღ◈✿◈，截至2020年底ღ◈✿◈，全球已投运装机量已突破100 GWღ◈✿◈，是电力系统最可靠ღ◈✿◈、最经济ღ◈✿◈、寿命周期最长ღ◈✿◈、容量最大的储能装置ღ◈✿◈。抽水蓄能电站利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库ღ◈✿◈，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电的水电站ღ◈✿◈。又称蓄能式水电站ღ◈✿◈。它可将电网负荷低时的多余电能ღ◈✿◈，转变为电网高峰时期的高价值电能优发国际网官网在线ღ◈✿◈，ღ◈✿◈，还适于调频ღ◈✿◈、调相ღ◈✿◈，稳定电力系统的周波和电压ღ◈✿◈，且宜为事故备用ღ◈✿◈，还可提高系统中火电站和核电站的效率ღ◈✿◈。我国抽水蓄能电站建设虽然起步比较晚ღ◈✿◈，但由于后发效应ღ◈✿◈，起点却较高ღ◈✿◈，已经建设的几座大型抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平ღ◈✿◈。随着我国新兴能源的大规模开发利用ღ◈✿◈，抽水蓄能电站的配置由过去单一的侧重于用电负荷中心逐步向用电负荷中心ღ◈✿◈、能源基地ღ◈✿◈、送出端和落地端等多方面发展ღ◈✿◈。但抽水蓄能受特定的地理条件的限制ღ◈✿◈，且投资巨大ღ◈✿◈。
对于另一种机械储能方法ღ◈✿◈，压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气ღ◈✿◈，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式优发国际官方app下载ღ◈✿◈。将空气高压密封在报废矿井ღ◈✿◈、沉降的海底储气罐ღ◈✿◈、山洞ღ◈✿◈、过期油气井或新建储气井中ღ◈✿◈，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式ღ◈✿◈。形式主要有传统压缩空气储能系统ღ◈✿◈、带储热装置的压缩空气储能系统ღ◈✿◈、液气压缩储能系统ღ◈✿◈。
自1949年StalLaval提出利用压缩空气储能以来ღ◈✿◈，国内外学者进行了大量的研究ღ◈✿◈。世界上已有两座大型传统的压缩空气储能电站投入运营ღ◈✿◈。1978年ღ◈✿◈，第一台商业运行的压缩空气储能机组在德国诞生ღ◈✿◈。从此ღ◈✿◈，压缩空气储能系统发展了多种多样的形式ღ◈✿◈。按照工作介质ღ◈✿◈、存储介质与热源可以分为ღ◈✿◈：需要化石燃料燃烧的传统压缩空气储能系统ღ◈✿◈、带储热装置的压缩空气储能系统艳修少爷ღ◈✿◈、液气压缩储能系统等ღ◈✿◈。
压缩空气储能有巨大的意义ღ◈✿◈。空气是“能源多媒体”的最佳选择ღ◈✿◈。空气可以把各种形态能源转换ღ◈✿◈、储存ღ◈✿◈、取用ღ◈✿◈。而且经济效益ღ◈✿◈、社会效益巨大优发国际官方app下载ღ◈✿◈。按发电量的三分之计算ღ◈✿◈，每年可节约4亿吨煤炭ღ◈✿◈，相当于数10座中大型煤矿年产量ღ◈✿◈，而且年年受益ღ◈✿◈，可节约大量资源ღ◈✿◈，促进经济社会可持续发展ღ◈✿◈。除此之外ღ◈✿◈，压缩空气储能安全系数高ღ◈✿◈，环境污染小ღ◈✿◈。如果储气罐漏气ღ◈✿◈，罐内压力会骤然降低ღ◈✿◈。空气既不会爆炸也不会燃烧ღ◈✿◈，没有爆炸ღ◈✿◈、污染环境的危险艳修少爷ღ◈✿◈，因此是一种比较安全艳修少爷ღ◈✿◈、清洁的储能方式ღ◈✿◈。
电磁储能的本质原理是将电能转换为电磁场的能量进行储存ღ◈✿◈。电磁场能量的种类分为电场能与磁场能ღ◈✿◈，能够储存这些能量的器件分别是电容器和电感器ღ◈✿◈。
一般的电容器的容量往往很小优发国际官方app下载ღ◈✿◈，无法胜任能量储存的任务ღ◈✿◈，因此在电磁储能中一般使用容量达到法拉级别的超级电容器ღ◈✿◈。超级电容器是一种介于传统电容器和蓄电池之间的器件ღ◈✿◈，多由介电常数很高的电介质ღ◈✿◈、间距很小且表面积极大的特殊电极组成ღ◈✿◈，既具备了蓄电池的容量大的特点ღ◈✿◈，也具有电容器的能够快速充放电ღ◈✿◈、循环寿命长的优势ღ◈✿◈。此外ღ◈✿◈，与蓄电池不同的是ღ◈✿◈，超级电容器在生产过程中一般不需要用到重金属ღ◈✿◈、活泼金属等有害或危险的物质ღ◈✿◈，在安全性上更胜一筹ღ◈✿◈。超级电容器的主要缺点是耐压低（多个电容串联能提高耐压但会损失容量）ღ◈✿◈，且漏电现象比电池严重ღ◈✿◈，不适合高压ღ◈✿◈、长时间的电能储存ღ◈✿◈，因此一般用于电路中的滤波（相当于做缓冲）等需要临时储存能量的地方ღ◈✿◈。
当电感器存储能量时ღ◈✿◈，要求内部有持续的电流通过ღ◈✿◈。一般的电感器有内阻ღ◈✿◈，会导致其中储存的磁场能持续衰减ღ◈✿◈。因此ღ◈✿◈，为了有效储存能量ღ◈✿◈，一般采用没有电阻的超导体材料来制作电感线圈ღ◈✿◈。超导储能装置的优点是结构简单ღ◈✿◈，没有运动的机械部分ღ◈✿◈，而且超导体内损耗极小ღ◈✿◈，储能效率极高ღ◈✿◈。与电容器一样ღ◈✿◈，电感器的响应速度也是很快的ღ◈✿◈，能够用于快速的储能与释放ღ◈✿◈。超导储能的主要缺点是目前超导材料ღ◈✿◈，尤其是高温超导材料的研究仍然不成熟ღ◈✿◈，超导体的维护成本很高ღ◈✿◈，难以进行大规模应用ღ◈✿◈。
电磁储能的主要优势在于ღ◈✿◈，电磁能与电能能够进行直接的转换ღ◈✿◈，响应速度快ღ◈✿◈，储能效率高ღ◈✿◈；但主要缺点是依赖电路ღ◈✿◈，一般用于电网中的缓冲ღ◈✿◈、临时储能等任务ღ◈✿◈，难以完成长时间ღ◈✿◈、大规模的储能ღ◈✿◈。
面对储能商业化和规模化发展的需求ღ◈✿◈，相关部门和机构一直在努力协同产业各方参与者ღ◈✿◈，积极引导储能政策和市场环境的改善ღ◈✿◈。随着风光ღ◈✿◈、新能源汽车行业全面市场化ღ◈✿◈，储能作为配套产业ღ◈✿◈，有望得到更好的实质性支持ღ◈✿◈，或迎来新的政策窗口期ღ◈✿◈。“十四五”发展的新阶段将对我国的能源体系提出新挑战ღ◈✿◈，同时也是储能技术和市场的新增长契机优发国际官方app下载ღ◈✿◈。以已经成为许多人生活刚需的移动互联网为例ღ◈✿◈，5G通讯技术的升级就将带来电源储能需求的激增ღ◈✿◈。据兴业证券预测ღ◈✿◈，5G基站数量将在2020至2022年迎来大幅增长ღ◈✿◈，预计到2025年ღ◈✿◈，5G基站将达到800万个ღ◈✿◈，实现全国范围内5G网络全覆盖ღ◈✿◈。根据2021-2025年新开通5G基站数测算ღ◈✿◈，同期5G基站带来的备用电源储能需求达78.6GWhღ◈✿◈。
另一方面ღ◈✿◈，在我国“双碳”目标驱动的大背景下ღ◈✿◈，清洁能源的使用是落实口号的重中之重ღ◈✿◈，而这离不开储能技术的升级ღ◈✿◈。10月16号中国电建旗下山东电建三公司与华为携手签约沙特红海新城1300MWh储能项目ღ◈✿◈，这是迄今为止全球规模最大的储能项目ღ◈✿◈，也是全球最大的离网储能项目ღ◈✿◈，对全球储能产业的发展具有战略意义和标杆示范效应ღ◈✿◈；同为大型电力承包商的中国能建则于10月22日在总部召开储能技术与产业发展研讨会ღ◈✿◈，围绕产业发展趋势和储能技术的研发做出规划ღ◈✿◈。
[3] 任大伟,金晨,肖晋宇,侯金鸣,杜尔顺,周原冰.计及灵活性基于时序的“十四五”储能需求分析[J].中国电力,2021,54(08):190-198.
[6] 陈佳怡《2022年中国储能电池行业市场现状及发展前景分析 5G基站备用电源储能需求将达78.6GWh》ღ◈✿◈，2021.10.25
[10] 前瞻经济学人《2020年全球铅酸蓄电池行业发展现状分析 2019年市场规模达到578亿美元》2020.12.12