中國儲能網訊：儲能技術的發(fā)展和成熟應用對電力系統(tǒng)網的發(fā)展具有重大意義，是影響未來智能電網發(fā)展模式的重要因素之一。隨著儲能技術的迅猛發(fā)展，儲能設備也已由小容量小規(guī)模的研究與示范向大容量與規(guī)?；l(fā)展。美國、日本、歐盟等先后制定了一系列促進和支持儲能技術產業(yè)化發(fā)展的政策。中中國也十分關注儲能技術發(fā)展，從戰(zhàn)略規(guī)劃到示范項目，儲能應用推動和潛在市場挖掘也在中國能源、電力、科技、交通、環(huán)保等多個領域政策中得到體現。目前，全球范圍內已達到商用或示范應用水平的主流儲能技術，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、超級電容器和超導儲能等。國際上已建成了數百項兆瓦級及以上的儲能示范工程。示范工程的應用領域涉及可再生能源并網、分布式發(fā)電及微網、電力輸配及調頻輔助服務等。未來，在明確儲能技術在能源體系中的影響和地位的基礎上，儲能技術的應用領域和技術路線將成為全球關注的焦點。
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儲能技術特點及發(fā)展現狀
按照能量存儲形式不同，將電力儲能技術可分為五大類：機械儲能、儲熱、電化學儲能、電磁儲能以及化學儲能。
1）機械儲能
機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，具有容量大、壽命長和單位成本低的特點。但抽水蓄能電站的建設受地理條件約束，且建設工期長，總體投資大。壓縮空氣儲能具有容量大、工作時間長、經濟性能好、使用壽命長等優(yōu)點。但其效率低、系統(tǒng)復雜，對儲氣礦洞地址要求高。飛輪儲能具有效率高、響應速度快、壽命長、運行維護需求低、穩(wěn)定性好、建設周期短、占地面積小以及無污染等優(yōu)點，但其能量密度低，自放電嚴重，只能適合短時間應用場合。
2）電化學儲能
電化學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)鉛蓄電池技術相對成熟，具有價格低廉、維護方便等優(yōu)點。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。近年來，日本、美國等國家正在致力于開發(fā)性能更加優(yōu)異的先進鉛蓄電池，已經開發(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，價格昂貴，限制了鎳鈷錳酸鋰電池的大規(guī)模生產。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)次數高，但能量密度和功率密度相比要低，響應時間也不快；鋅溴液流電池則具有能量密度高、成本低、可頻繁進行深度放電等優(yōu)點，但也存在因電極反應產生絡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，已發(fā)展成為MW級化學儲能技術中最成熟，并已實現商業(yè)化運行的一類技術。但由于它使用了易燃物質金屬鈉，又在高溫（300-350℃左右）條件下運行，存在一定的風險。
3）電磁儲能
電磁儲能主要包括超級電容器、超導儲能。超級電容器具有功率密度高、響應速度快、效率高、循環(huán)壽命長、少維護、運行溫度范圍廣等優(yōu)點。但由于能量密度較低，超級電容器適合與其他儲能技術聯合使用。超導儲能充放電速度非?？?，具有功率密度極高、響應速度極快、能量轉換效率高、使用壽命長等優(yōu)點，適合功率型應用。但超導儲能存在超導材料價格昂貴、需要大量能量維持低溫制冷運行、能量密度低（只能維持秒級）、維護復雜等缺點。
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儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用潛力
儲能技術突破了傳統(tǒng)電能即發(fā)即用的特點，可適用于多種應用領域，包括可再生能源并網、電力輸配、分布式發(fā)電及微網、調頻輔助服務等。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)應用，儲能的應用場景主要包括以下5類：
新能源發(fā)電側：依托儲能技術，將不穩(wěn)定的風能、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，增強電網調頻能力，使大規(guī)模風力及太陽能發(fā)電方便可靠地并入常規(guī)電網。
輸配電側：儲能技術可以延緩輸配電網升級改造、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安全性、穩(wěn)定性、可靠性下降等問題。
分布式電源及微電網側。微電網中應采用合理的分布式電源和儲能配置，保證微電網在不同運行模式下的電壓和頻率穩(wěn)定，實現不同模式的運行以及運行模式之間的過渡，同時維持系統(tǒng)動態(tài)平衡。分布式電源配置儲能，可以對有功進行緊急平衡控制，保證重要負荷的電壓穩(wěn)定。
終端用戶側：1）大型用戶。充分利用電網峰谷差，減少供電設備投資，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-電網互動（Vehicle to Grid, V2G）。通過電動汽車和電網的互動，可以發(fā)揮電網調峰、調頻應用等作用。
輔助服務市場。儲能可參與的輔助服務主要包括調峰、調頻、快速旋轉備用、電能質量以及黑啟動電源等。
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儲能技術應用現狀
截止到2015年年底，儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用分布在電力系統(tǒng)的各個方面，圖1給出了目前全球各類儲能技術在電力系統(tǒng)各個領域中的應用占比。
圖1 截止到2015年年底全球不同類型儲能技術應用于電力系統(tǒng)各個領域的分布圖
截止到2015年底，中國不同類型儲能項目在電力系統(tǒng)各個應用領域的累計裝機分布如圖2所示。
圖2 中國不同類型儲能技術應用于電力系統(tǒng)各個領域的分布圖
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儲能技術應用挑戰(zhàn)和發(fā)展前景
1）技術方面
首先，需要以儲能自身的技術創(chuàng)新與突破為引領，極大程度地提升各種儲能技術的性能指標，開發(fā)大容量、長壽命、低成本、高安全新型化學儲能技術和高效率、低成本物理儲能技術；其次，重點研究儲能在多種應用場景中的建模仿真和優(yōu)化運行技術，為儲能的示范應用做好理論支撐；另外應通過多個項目試點開展示范應用和綜合評估工作，以推進儲能技術的產業(yè)化進程。與此同時，應重點開展電力儲能標準體系研究，建立一套專業(yè)完整、嚴謹銜接、合理分級、透明開放、有序適用的電力儲能標準體系，為儲能研發(fā)、生產和應用提供堅強的標準支撐，進而推動電力儲能技術及相關產業(yè)的發(fā)展。
2）經濟性方面
現階段，儲能產業(yè)仍然面臨政策缺失、成本過高、應用價值不明晰、參與電力市場的機制不健全等問題，在經濟性上也沒有優(yōu)勢。未來應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，未來應制定明確的推動儲能產業(yè)的市場機制和補貼政策，鼓勵各種儲能技術的研發(fā)和應用，建立可持續(xù)發(fā)展模式，實現商業(yè)化運營。
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儲能技術發(fā)展前景
在電網快速發(fā)展和新能源大規(guī)模開發(fā)的趨勢下，各國已經開展未來10~20年含儲能的電網規(guī)劃研究，并對各類儲能技術進行深入評估和示范驗證，大力推動儲能技術在智能電網中的應用和發(fā)展。據調研結果，很多國家將儲能部署為提供快速響應的輔助服務市場產品，且大部分電網公司樂意購買由儲能系統(tǒng)所提供的輔助服務。
從應用角度看，在中國以電力網絡為核心的能源互聯網體系的建設將是未來的發(fā)展重點。能源互聯網的發(fā)展將助力儲能技術的廣泛應用，并實現裝機規(guī)模的高速發(fā)展。在近年來不斷加大力度推廣和應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網的架構下發(fā)揮更大的作用。雖然現階段中國的儲能產業(yè)仍面臨政策缺失、技術指標尚待提高、系統(tǒng)容量較小、成本過高、應用價值不明晰、參與電力市場的機制不健全等問題，但作為實現大規(guī)?？稍偕茉床⒕W，提高用電側能效的有利手段，未來儲能產業(yè)的快速應用發(fā)展已成定局。
