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0 引言

目前，人類所使用的大部分能源都是以不同形式儲存下來的太陽能。煤炭、石油、天然氣等化石能源是太陽能在數(shù)十億年時間里所累積的產(chǎn)物，而水能、風能等可再生能源則是太陽能以年為單位累積的產(chǎn)物。

自然界中的能源供給通常是不均衡的，由地理位置、季節(jié)氣候等自然條件決定。能源的需求同樣不均衡，且時常與能源的供給完全不匹配。因此，在能源供給和需求之間迫切需要一種裝置，以實現(xiàn)能量在空間和時間上的轉(zhuǎn)移，這就是儲能。

1 儲能技術(shù)

廣義的儲能是指通過某種介質(zhì)和裝置，把以電能、熱能、機械能、化學能等為代表的某一種形式的能量轉(zhuǎn)化為另一種形式的能量存儲起來，在需要的時候再將其轉(zhuǎn)化為特定形式的能量并釋放出來的一系列的技術(shù)和措施，包括煤、石油、天然氣等化石能源及電力、熱能、氫能、成品油等二次能源的存儲。

狹義的儲能多指電能的存儲。因為電能是目前應用最廣泛的二次能源，所以儲能的轉(zhuǎn)換大多與電能的生產(chǎn)、利用和消耗相關(guān)。電能的存儲是儲能中最為重要的形式。

隨著第一塊電池——“伏特電堆”的出現(xiàn)，開始把儲能與電緊緊地聯(lián)系在一起。而鉛酸電池的發(fā)明則逐漸揭開了工業(yè)儲能的序幕。進入21 世紀以來，電力行業(yè)的高速發(fā)展、電子產(chǎn)品的快速普及以及可再生能源的大規(guī)模應用驅(qū)動著儲能產(chǎn)業(yè)向前發(fā)展，各種新型儲能技術(shù)不斷涌現(xiàn)，儲能向著大型化、高效率、低成本的方向發(fā)展。

2 儲能技術(shù)的分類

按照不同的分類方法，儲能技術(shù)可進行如下分類。

1）按照儲能原理分類，儲能可分為機械能儲能、電化學儲能、電氣類儲能、熱儲能以及化學類儲能等。

其中，機械能儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣和飛輪儲能。電化學儲能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池等電池儲能技術(shù)[3-8]。電氣類儲能包括超導儲能和超級電容儲能。熱儲能主要指通過利用水等相變材料將電能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿膬δ芊绞絒9]。化學類儲能主要是指利用氫（H2）或合成天然氣（SNG）作為次級能量載體的儲能方式。

2）按照儲能時間長短分類，儲能可分為：短時儲能，通常放電時間為數(shù)秒到數(shù)分鐘。中期儲能，通常放電時間為數(shù)分鐘到數(shù)小時。長期儲能，通常放電時間為數(shù)小時到數(shù)天。

3）按照儲能功能分類，儲能可分為能量型儲能和功率型儲能。能量型儲能特點是比能量高，放電相對較慢，主要用于較大能量輸入和輸出的場合；功率型儲能特點是比功率高，以高放電率快速放電，主要用于瞬間高功率輸入和輸出的場合[1-2]。

3 儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用與發(fā)展

3.1 儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用

傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運行必須時刻保持發(fā)電與負荷之間的動態(tài)平衡，也就是“即發(fā)即用”。因此，電力系統(tǒng)的規(guī)劃、建設和運行保障等都遵循“供需平衡”的基本原則。隨著社會經(jīng)濟的發(fā)展和人們生活水平的不斷提升，電力系統(tǒng)中的高峰負荷也在持續(xù)大幅增加。為了滿足這些短時間的高峰負荷，發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)公司只能不斷地增加投資發(fā)電、輸電、配電等電力設備，這又導致電力系統(tǒng)整體負荷率偏低，電力資產(chǎn)綜合利用率也較低[10]。

對電力系統(tǒng)應用而言，儲能的作用主要體現(xiàn)在功率等級及其作用時間上。儲能的作用時間是區(qū)別傳統(tǒng)電力系統(tǒng)即發(fā)即用設備的最顯著的標志[11-13]，先進、高效的大規(guī)模儲能系統(tǒng)能為這些問題的解決和電力系統(tǒng)升級改造提供有效的手段。

傳統(tǒng)化石能源的日益匱乏和環(huán)境的日趨惡化，驅(qū)使以火力發(fā)電為代表的傳統(tǒng)發(fā)電方式按照用電負荷進行調(diào)度。以風能、太陽能為代表的可再生能源的發(fā)電方式則取決于自然資源條件，具有天生的波動性和不確定性，調(diào)節(jié)控制難度較大。先進、高效的大規(guī)模儲能可在很大程度上緩解可再生能源發(fā)電的不確定性和波動性，使間歇性、低能源密度的可再生能源得到更廣泛的利用。

規(guī)?；瘍δ芗夹g(shù)的應用貫穿于電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電和用電各個環(huán)節(jié)可滿足高峰負荷的供電需求，有效減少發(fā)電廠和電網(wǎng)不必要的重復建設，提高現(xiàn)有發(fā)電裝機容量的利用率和電網(wǎng)運行效率，可有效應對電網(wǎng)故障，提升用電可靠性。實施削峰填谷、計劃跟蹤、平滑輸出等策略，可有效降低可再生能源發(fā)電的波動性和不確定性，減少棄風、棄光造成的浪費，實現(xiàn)電動汽車規(guī)?；褂?，并通過“梯次利用”等技術(shù)實現(xiàn)與電力系統(tǒng)的有效配合?？偵纤?，規(guī)模化儲能技術(shù)能改變現(xiàn)有電力系統(tǒng)必須供需瞬時平衡的傳統(tǒng)模式，在未來的能源革命中將發(fā)揮越來越重要的作用。

3.2 基于我國電力系統(tǒng)儲能技術(shù)發(fā)展的研究

目前，我國電力系統(tǒng)廣泛采用集中式供電方式，發(fā)電中心與負荷中心在空間上往往存在較長距離，電能需求曲線與供給曲線在時間上也不匹配，導致電力系統(tǒng)效率低下。

在可再生能源并網(wǎng)方面，以風電、光伏為代表的可再生能源發(fā)電普遍存在波動性和不確定性，大量并網(wǎng)將對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生沖擊。儲能系統(tǒng)可對可再生能源發(fā)電進行能量緩沖與調(diào)節(jié)，以便更好地被電網(wǎng)所接納，從而提高可再生能源發(fā)電利用率。

從電網(wǎng)側(cè)看，如果通過新增發(fā)電和輸配電設備的方法來滿足不斷增加的高峰負荷，則需要增加昂貴的設備投資，同時擴容的容量利用率非常低。此外，傳統(tǒng)的火力發(fā)電站、水力發(fā)電站及核電站對負荷的響應時間較長，因此，通過增加設備容量的方法難以做到對需求的快速響應。為此，建設包括抽水蓄能電站在內(nèi)的各類大型儲能電站進行電力調(diào)峰和電能質(zhì)量優(yōu)化，可以起到能量緩沖的作用。

從用戶側(cè)看，隨著信息技術(shù)、網(wǎng)絡技術(shù)和自動化技術(shù)的快速發(fā)展，一些重要的用電設備對電能質(zhì)量提出了更高要求。儲能系統(tǒng)可對電網(wǎng)電壓波動、頻率偏移、諧波、三相不平衡等電能質(zhì)量問題進行優(yōu)化，對斷電、電涌等突發(fā)事故提供應急保護，有助于滿足用戶更高的用電要求。

考慮到規(guī)?；瘍δ軐ξ覈茉窗l(fā)展和能源保障的重要意義，近年來國家頻繁出臺了針對儲能的利好政策，極大地促進了我國儲能的產(chǎn)業(yè)化發(fā)展。

強有力的政策驅(qū)動了儲能技術(shù)的快速發(fā)展。目前，許多兆瓦級電池儲能系統(tǒng)已進行了示范運行。繼張北風光儲輸示范工程之后，陸續(xù)出現(xiàn)了一大批有代表性的大規(guī)模儲能示范電站，如遼寧臥牛石5 MW 儲能電站、甘肅酒泉兆瓦級儲能電站、青海15 MW 儲能電站、深圳寶清兆瓦級儲能電站等?，F(xiàn)階段，規(guī)模化儲能技術(shù)正逐步從試驗示范邁向商業(yè)化應用，如何實現(xiàn)高能量轉(zhuǎn)換效率、高安全性、低成本、長壽命等關(guān)鍵技術(shù)也在逐漸被突破，未來規(guī)?；瘍δ芗夹g(shù)應用具有非常光明的前景。

儲能已成為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)變的戰(zhàn)略性支撐，在可再生能源、節(jié)能減排、分布式發(fā)電和微網(wǎng)、新能源汽車、能源互聯(lián)網(wǎng)等領(lǐng)域都有著巨大的潛力。

4 結(jié)論及展望

從世界范圍看，現(xiàn)階段儲能仍處于發(fā)展的初期階段，但近年來我國儲能行業(yè)已呈現(xiàn)出多頭并進的良好態(tài)勢：如傳統(tǒng)的抽水蓄能等儲能應用規(guī)模持續(xù)擴大；超導儲能和超級電容等電氣類儲能，鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池等電化學類儲能和壓縮空氣儲能等技術(shù)不斷優(yōu)化升級；儲熱、氫儲能等也取得了不小的進展。

相關(guān)政策的不斷出臺和實施，儲能技術(shù)和工藝將得到快速提升，儲能成本也將大幅下降。在不遠的未來，規(guī)模化儲能完全能夠利用自身效能實現(xiàn)巨大的經(jīng)濟價值，走上可持續(xù)發(fā)展的道路。