1.儲(chǔ)能技術(shù)的原理與特點(diǎn)

由儲(chǔ)能元件組成的儲(chǔ)能裝置和由電力電子器件組成的電網(wǎng)接入裝置成為儲(chǔ)能系統(tǒng)的兩大部分。儲(chǔ)能裝置重要實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存、釋放或快速功率交換。電網(wǎng)接入裝置實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)之間的能量雙向傳遞與轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)電力調(diào)峰、能源優(yōu)化、提高供電可靠性和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等功能。

儲(chǔ)能系統(tǒng)的容量范圍比較寬，從幾十千瓦到幾百兆瓦；放電時(shí)間跨度大，從毫秒級(jí)到小時(shí)級(jí)；應(yīng)用范圍廣，貫穿整個(gè)發(fā)電、輸電、配電、用電系統(tǒng)；大規(guī)模電力儲(chǔ)能技術(shù)的研究和應(yīng)用才剛起步，是一個(gè)全新的課題，也是國(guó)內(nèi)外研究的一個(gè)熱點(diǎn)領(lǐng)域。

2.常用的儲(chǔ)能方式

目前，儲(chǔ)能技術(shù)重要有物理儲(chǔ)能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等)、化學(xué)儲(chǔ)能(如各類蓄電池、可再生燃料動(dòng)力電池、液流電池、超級(jí)電容器等)和電磁儲(chǔ)能(如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等)等。

1)物理儲(chǔ)能中最成熟、應(yīng)用最普遍的是抽水蓄能，重要用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等。抽水蓄能的釋放時(shí)間可以從幾個(gè)小時(shí)到幾天，其能量轉(zhuǎn)換效率在70%~85%。抽水蓄能電站的建設(shè)周期長(zhǎng)且受地形限制，當(dāng)電站距離用電區(qū)域較遠(yuǎn)時(shí)輸電損耗較大。壓縮空氣儲(chǔ)能早在1978年就實(shí)現(xiàn)了應(yīng)用，但由于受地形、地質(zhì)條件制約，沒有大規(guī)模推廣。飛輪儲(chǔ)能利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能存儲(chǔ)起來，在要時(shí)飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。飛輪儲(chǔ)能的特點(diǎn)是壽命長(zhǎng)、無污染、維護(hù)量小，但能量密度較低，可作為蓄電池系統(tǒng)的補(bǔ)充。

2)化學(xué)儲(chǔ)能種類比較多，技術(shù)發(fā)展水平和應(yīng)用前景也各不相同：

(1)蓄電池儲(chǔ)能是目前最成熟、最可靠的儲(chǔ)能技術(shù)，根據(jù)所使用化學(xué)物質(zhì)的不同，可以分為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鈉硫電池等。鉛酸電池具有技術(shù)成熟，可制成大容量存儲(chǔ)系統(tǒng)，單位能量成本和系統(tǒng)成本低，安全可靠和再利用性好等特點(diǎn)，也是目前最實(shí)用的儲(chǔ)能系統(tǒng)，已在小型風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)以及中小型分布式發(fā)電系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用，但因鉛是重金屬污染源，鉛酸電池不是未來的發(fā)展趨勢(shì)。鋰離子、鈉硫、鎳氫電池等先進(jìn)蓄電池成本較高，大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)還不成熟，產(chǎn)品的性能目前尚無法滿足儲(chǔ)能的要求，其經(jīng)濟(jì)性也無法實(shí)現(xiàn)商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。

(2)大規(guī)?？稍偕剂蟿?dòng)力電池投資大、價(jià)格高，循環(huán)轉(zhuǎn)換效率較低，目前尚不宜作為商業(yè)化的儲(chǔ)能系統(tǒng)。

(3)液流儲(chǔ)能電池具有能量轉(zhuǎn)換效率較高，運(yùn)行、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，是高效、大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電儲(chǔ)能、調(diào)節(jié)的技術(shù)之一。液流儲(chǔ)能技術(shù)在美國(guó)、德國(guó)、日本和英國(guó)等發(fā)達(dá)國(guó)家已有示范性應(yīng)用，我國(guó)目前尚處于研究開發(fā)階段。

(4)超級(jí)電容器是20世紀(jì)80年代興起的一種新型儲(chǔ)能器件，由于使用特殊材料制作電極和電解質(zhì)，這種電容器的存儲(chǔ)容量是普通電容器的20~1000倍，同時(shí)又保持了傳統(tǒng)電容器釋放能量速度快的優(yōu)點(diǎn)，目前已經(jīng)不斷應(yīng)用于高山氣象站、邊防哨所等電源供應(yīng)場(chǎng)合。

3)超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能利用超導(dǎo)體制成線圈儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，功率輸送時(shí)無需能源形式的轉(zhuǎn)換，具有響應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)換效率高、比容量/比功率大等優(yōu)點(diǎn)，可以充分滿足輸配電網(wǎng)電壓支撐、功率補(bǔ)償、頻率調(diào)節(jié)，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和功率輸送能力的要求。和其他儲(chǔ)能技術(shù)相比，超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能仍很昂貴，除了超導(dǎo)體本身的費(fèi)用外，維持系統(tǒng)低溫導(dǎo)致維修頻率提高以及出現(xiàn)的費(fèi)用也相當(dāng)可觀。目前，在世界范圍內(nèi)有許多超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能工程正在運(yùn)行或者處于研制階段。

各種儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展程度、系統(tǒng)規(guī)模及應(yīng)用環(huán)節(jié)比較如圖1所示。各種儲(chǔ)能技術(shù)綜合比較如表1所示，表1中UPS為不間斷電源。

儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景

由于我國(guó)的能源中心和電力負(fù)荷中心距離跨度大，電力系統(tǒng)一直遵循著大電網(wǎng)、大電機(jī)的發(fā)展方向，按照集中輸配電模式運(yùn)行，隨著可再生能源發(fā)電的飛速發(fā)展和社會(huì)對(duì)電能質(zhì)量要求的不斷提高，儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。國(guó)家電網(wǎng)公司近期確定的智能電網(wǎng)重點(diǎn)投資領(lǐng)域中包括了大量?jī)?chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域，如發(fā)電領(lǐng)域的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電中應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)項(xiàng)目，配電領(lǐng)域儲(chǔ)能技術(shù)，電動(dòng)汽車充放電技術(shù)等。

儲(chǔ)能技術(shù)重要的應(yīng)用方向有：①風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電互補(bǔ)系統(tǒng)組成的局域網(wǎng)，用于偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、廠及辦公樓供電；②通信系統(tǒng)中作為不間斷電源和應(yīng)急電能系統(tǒng)；③風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)電能質(zhì)量調(diào)整；④作為大規(guī)模電力存儲(chǔ)和負(fù)荷調(diào)峰手段；⑤電動(dòng)汽車儲(chǔ)能裝置；(作為國(guó)家重要部門的大型后備電源等。

隨著儲(chǔ)能技術(shù)的不斷進(jìn)步，安全性好、效率高、清潔環(huán)保、壽命長(zhǎng)、成本低、能量密度大的儲(chǔ)能技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，必將帶動(dòng)整個(gè)電力行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟(jì)效益和社會(huì)效益。

促進(jìn)大容量?jī)?chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議

1)將儲(chǔ)能與新能源發(fā)展同步規(guī)劃。按照實(shí)現(xiàn)整個(gè)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行和效率最優(yōu)的原則，在規(guī)劃新能源發(fā)電和電網(wǎng)輸送線路的同時(shí)，應(yīng)提出相應(yīng)的儲(chǔ)能解決方法，明確儲(chǔ)能發(fā)展的規(guī)模和建設(shè)區(qū)域等。

2)執(zhí)行峰谷電價(jià)和儲(chǔ)能電價(jià)政策。峰谷電價(jià)在不同地區(qū)可有所差別，但應(yīng)盡量為電網(wǎng)削峰填谷和吸引儲(chǔ)能投資創(chuàng)造更大空間。

3)規(guī)范新能源發(fā)電技術(shù)要求與并網(wǎng)管理。國(guó)家應(yīng)出臺(tái)有關(guān)新能源并網(wǎng)的強(qiáng)制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立強(qiáng)制并網(wǎng)認(rèn)證和檢測(cè)制度。執(zhí)行新能源發(fā)電出力短時(shí)間預(yù)測(cè)報(bào)告制度，提高短時(shí)間預(yù)測(cè)能力和水平。電網(wǎng)公司對(duì)符合入網(wǎng)要求的電能應(yīng)及時(shí)全額接收，對(duì)電能質(zhì)量差、發(fā)電預(yù)測(cè)誤差大的新能源發(fā)電可選擇性接收，并建立相應(yīng)的懲罰機(jī)制。

4)鼓勵(lì)投資主體多元化。在理順投資回報(bào)機(jī)制、規(guī)范入網(wǎng)技術(shù)要求的前提下，應(yīng)鼓勵(lì)發(fā)電商、電網(wǎng)公司、用戶端、第三方獨(dú)立儲(chǔ)能公司等任何有條件的投資方投資建設(shè)儲(chǔ)能裝置。

5)加緊安排多個(gè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目。通過執(zhí)行若干個(gè)儲(chǔ)能示范項(xiàng)目為儲(chǔ)能公司供應(yīng)重要的工程實(shí)踐機(jī)會(huì)，為未來大規(guī)模應(yīng)用儲(chǔ)能技術(shù)積累技術(shù)數(shù)據(jù)和運(yùn)行相關(guān)經(jīng)驗(yàn)。在示范項(xiàng)目中，要結(jié)合考慮各類儲(chǔ)能技術(shù)的性能，在全面評(píng)價(jià)基礎(chǔ)上，根據(jù)具體用途選用合適的儲(chǔ)能技術(shù)。早期的示范項(xiàng)目可先與風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電相結(jié)合，探索應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的儲(chǔ)能技術(shù)。

6)加大對(duì)大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)的研發(fā)投入，鼓勵(lì)儲(chǔ)能技術(shù)多元化發(fā)展。儲(chǔ)能技術(shù)的研究應(yīng)超前于需求發(fā)展，不能等到出現(xiàn)瓶頸的時(shí)候再考慮加大投入，另外需進(jìn)一步加大對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)基礎(chǔ)研究的投入，鼓勵(lì)原始創(chuàng)新，掌握自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)。應(yīng)將大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)研究及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用列入國(guó)家科技重大專項(xiàng)。由于目前還沒有任何一項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)完全勝任各種應(yīng)用領(lǐng)域的要求，因此在重點(diǎn)扶持液流電池、鋰離子電池等關(guān)鍵技術(shù)的同時(shí)，也應(yīng)鼓勵(lì)和支持其他儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展。