长时储能 谁与争锋-热点聚焦

储能是能源革命的支撑技术。储能一方面可解决“风光”出力与负荷的错配难题，另一方面可平抑“风光”出力随机性、波动性和间歇性带来的稳定难题。随着“双碳”目标及其实施战略的推进，进一步强化了储能在能源转型中的重要性。

当前电气式、机械式、化学式、热能式等上百种储能技术路线“百花齐放”。中国化学与物理电源行业协会储能应用分会数据显示，截至2021年底，中国储能市场累计装机功率达43.44GW，位居全球第一。2021年我国新增储能装机7.4GW，新增储能项目146个。《报告》预测，2030年，我国电化学储能装机规模将达到约110GW，2025年后，电化学储能的年装机增量将保持在12GW—15GW。

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目前，可再生能源发电渗透率越高，需要的储能时长就越长。2020年，长时储能开始进入大众视线迎来发展元年，随着全球电力系统脱碳进程的加速，短短两年时间，长时储能发展势头强劲、新秀突起。

多久算长时？目前并无统一定义，我国业界将可以实现持续长达高于4小时或者数天、数月的充放电循环的储能系统，都统称为长时储能。长时储能委员会(LDES)与麦肯锡则将8小时以上时长的储能系统定义为长时储能。笔者梳理了我国长时储能发展现状及发展前景。

抽水蓄能：大规模储能系统的中流砥柱

抽水蓄能是目前应用最广、技术最为成熟的大规模储能技术，具有储能容量大、功率大、成本低、效率高等优点。抽水蓄能系统的基本组成包括两处位于不同海拔高度的水库、水泵、水轮机以及输水系统等。

当电力需求低时，利用电能将下水库的水抽至上水库，将电能转化成势能存储；当电力需求高时，可释放上水库的水，使之返回下水库以推动水轮机发电，进而实现势能与电能间的转换。

抽水蓄能系统的循环效率为 70%-80%，抽水蓄能实际运行的最高效率可达82％左右，努力方向是达到85%及以上。预期使用年限约为40-60年，实际情况取决于各抽水蓄能电站的规模与设计情况。抽水蓄能的额定功率为100MW-3000MW，可用于调峰、调频、紧急事故备用、黑启动和为系统提供备用。

造价方面，抽水蓄能单个项目的装机规模多在120-200万千瓦之间，投资规模多在60-100亿元之间。2021年核准项目中，平均5367元/千瓦。2022年在建和规划的46个项目中，最低4200元/千瓦，最高8000元/千瓦，平均6200元/千瓦。

抽水蓄能电站局限主要在于对地理条件要求较严格，建设周期较长，初始投资大，并可能涉及环境和移民问题。

压缩空气储能：异军突起但效率不高

压缩空气储能是一种基于燃气轮机发展而产生的储能技术，以压缩空气的方式储存能量。当电力富余时，利用电力驱动压缩机，将空气压缩并存储于腔室中；当需要电力时，释放腔室中的高压空气以驱动发电机产生电能，其主要应用为调峰、备用电源、黑启动等。

我国日前也在江苏建设了首座先进绝热压缩空气储能电站——金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目，一期工程发电装机60 MW。先进绝热压缩空气储能有别于传统压缩空气储能系统，摒弃了燃烧室即补燃环节，取而代之的是蓄热系统，可回收压缩空气释放的能量。

先进压缩空气储能方面，从目前已建成和在建的项目看，兆瓦级压缩空气储能的系统效率达52.1%，10兆瓦的系统效率达60.2%。先进压缩空气储能项目，每千瓦单位装机成本为4000—6000元，寿命达30年以上，建设周期短需2年左右。

当前压缩空气储能的主要问题是储能效率较低、能量密度较低，且与抽水蓄能类似，其选址条件要求高，大型压缩空气储能系统需找寻符合条件的地下洞穴用以储存高压空气，其相当依赖特殊地理条件。另外，由于先进绝热压缩空气储能以储热系统替代燃烧室，发电受制于传热速率，因此系统响应速度可能更低。

全钒液流电池：安全性高但成本高昂

液流电池，是一种大规模高效电化学储能装置，包括全钒液流电池、铁铬液流电池、锌溴液流电池、多硫化钠/溴电池等。液流电池最大的优势为输出功率和储能容量可分开设计，而且循环寿命长。全钒液流电池水性体系的电池安全性高，基本电池单元大、液流便于热管理、寿命长。

全钒液流电池能量密度和能量转化效率均低于锂电池，质量和体积庞大不适用于电动汽车等场景。同时，全钒液流电池对环境温度的要求苛刻，一般的运行温度0-45℃。

成本问题是当前液流电池最大的劣势。目前全钒液流电池项目投资成本集中在3.8-8.0元/Wh，是目前锂电池储能电站的投资成本（约1.8元/Wh）的2倍以上，降低电解液和电堆成本是业内共识。

目前，已经建成的液流电池储能项目有200MW/800MWh大连液流电池储能调峰电站国家示范项目、10MW/40MWh国电投驼山网源友好风电场储能项目和1MW/2MWh华电滕州新能源热电有限公司项目等。

重力储能：机械版“抽水蓄能”

重力储能与抽水蓄能有些原理上的类似，一个用水，一个用“砖”。重力储能通过电力将重物提升至高处，以增加其重力势能完成储能过程，通过重物下落过程将重力势能转化为动能，进而转化为电能。目前已知的重力储能技术主要包括活塞式重力储能、悬挂式重力储能、混凝土砌块重力储能和山地重力储能四种。

优势，纯物理储能、安全性高、环境友好；强环境适应性，可以根据需要灵活布置，适宜“分布式”储能；储能发电循环寿命长、成本低；储能时间长且无自放电问题。根据彭博新能源金融报告数据，化学能储电平准化成本在0.64元-1.26元，而抽水蓄能成本低至0.21元-0.25元。重力储电技术平准化成本是锂离子电池的60%（2021年）。

相对来看，重力储能项目部署更灵活，不受地理位置的限制，在成本、效率以及环境友好性等方面都优于抽水蓄能。但其能量密度低，建设规模过大。重力储能所需的高塔平均在百米以上，而其输出功率仅相当于一个同等高度的风力发电机，且对塔吊的精度要求非常高。

结语

储能技术可有效缓解可再生能源发电带来的问题，提高电能质量、强化电网弹性与韧性。电化学储能呈现多项技术并行发展的局面，在电源侧、电网、用户侧皆发挥作用。过去十年，各路储能靠着技术创新突飞猛进，未来十年，在长时储能领域里，来自中国的领跑者们或许也会冲在时代的最前沿。

但有一点不变：不同的储能技术有其各自优缺点，并没有十全十美的储能技术。对于储能技术的选择，应针对应用场景或需求。各类储能技术是否能进一步发展，主要取决于该储能技术的规模等级、设备形态、技术水平、经济成本、政策推动、价格机制等重要因素。

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