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 儲(chǔ)能技術(shù)是實(shí)現(xiàn)可再生能源大規(guī)模接入，提高電力系統(tǒng)效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵技術(shù)，也是提高清潔能源發(fā)電比率，推動(dòng)霧霾治理的有效手段。截至2015年底，全球儲(chǔ)能裝機(jī)總量約167GW，約占全球電力總裝機(jī)的2.9%;我國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)為22.8GW，約占全國(guó)電力總裝機(jī)的1.7%。預(yù)計(jì)到2050年，我國(guó)儲(chǔ)能裝機(jī)將達(dá)200GW，市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)2萬(wàn)億元以上。目前已有的儲(chǔ)能技術(shù)主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、鉛酸電池、鋰電池、鈉硫電池、液流電池及超級(jí)電容器等。不同的儲(chǔ)能技術(shù)適用于不同的應(yīng)用場(chǎng)合和領(lǐng)域，根據(jù)系統(tǒng)功率與放電時(shí)間，可以將儲(chǔ)能技術(shù)的主要應(yīng)用領(lǐng)域分為能源管理、電力橋接和電能品質(zhì)管理三部分。未來(lái)儲(chǔ)能市場(chǎng)的發(fā)展將集中在分布式儲(chǔ)能、分布式光伏+儲(chǔ)能、微網(wǎng)等配網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)等領(lǐng)域。近年來(lái)中國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)在項(xiàng)目規(guī)劃、政策支持和產(chǎn)能布局等方面均加快了發(fā)展的腳步，未來(lái)幾年隨著可再生能源行業(yè)的快速發(fā)展，儲(chǔ)能市場(chǎng)亦將迎來(lái)快速增長(zhǎng)。不過(guò)我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)還處于發(fā)展的初級(jí)階段，尚以示范應(yīng)用為主，儲(chǔ)能商業(yè)化應(yīng)用面臨著儲(chǔ)能成本偏高、電力交易市場(chǎng)化程度不健全、儲(chǔ)能技術(shù)路線不成熟、缺乏儲(chǔ)能價(jià)格有效激勵(lì)等各方面的問題，可謂機(jī)遇與挑戰(zhàn)共存。

1前言

儲(chǔ)能是指通過(guò)介質(zhì)或設(shè)備把能量存儲(chǔ)起來(lái)，在需要時(shí)再釋放出來(lái)的過(guò)程。儲(chǔ)能技術(shù)是解決可再生能源大規(guī)模接入和棄風(fēng)、棄光問題的關(guān)鍵技術(shù);是分布式能源、智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)發(fā)展的必備技術(shù);也是解決常規(guī)電力削峰填谷，提高常規(guī)能源發(fā)電與輸電效率、安全性和經(jīng)濟(jì)性的重要支撐技術(shù)。儲(chǔ)能技術(shù)可提高清潔能源發(fā)電比率，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)化石能源清潔利用，有效減少污染物的排放，對(duì)霧霾等環(huán)境問題的治理和改善人居環(huán)境將起到極大的推動(dòng)作用。同時(shí)，儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展關(guān)系到能源、交通、電力等多個(gè)重要行業(yè)的發(fā)展，尤其在當(dāng)今能源枯竭日益加劇、能源消費(fèi)供求不平衡的大環(huán)境下，儲(chǔ)能能夠突破傳統(tǒng)能源模式時(shí)間與空間的限制，其重要作用日益凸顯，已成為主要發(fā)達(dá)國(guó)家競(jìng)相發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè)。

我國(guó)能源體量大，但能源結(jié)構(gòu)復(fù)雜且具有一定的特殊性，西北部地區(qū)能源存量豐富，但需求較低，東南部人口密集，能源需求量較大，能源與需求存在地域上的錯(cuò)位。而儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)是能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型的關(guān)鍵和推手，加快儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，對(duì)推動(dòng)經(jīng)濟(jì)發(fā)展和建設(shè)健康的能源產(chǎn)出與消費(fèi)體系具有重要意義。在現(xiàn)階段，社會(huì)各界對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的認(rèn)識(shí)及重視程度逐漸深入，越來(lái)越多的專業(yè)技術(shù)與商業(yè)投資人士都認(rèn)為，儲(chǔ)能行業(yè)的發(fā)展對(duì)國(guó)民經(jīng)濟(jì)各行各業(yè)的發(fā)展至關(guān)重要。同時(shí)，政府部門也通過(guò)科技創(chuàng)新和多種鼓勵(lì)政策來(lái)推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)與產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，通過(guò)部署多個(gè)資助項(xiàng)目和示范項(xiàng)目，逐步培育和推動(dòng)儲(chǔ)能技術(shù)的商業(yè)應(yīng)用。

2主要的儲(chǔ)能技術(shù)

目前已有的儲(chǔ)能技術(shù)主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、鉛酸電池、鋰電池、鈉硫電池、液流電池及超級(jí)電容器等。

①抽水蓄能電站在用電低谷時(shí)通過(guò)水泵將水從低位水庫(kù)送到高位水庫(kù)，從而將電能轉(zhuǎn)化為水的勢(shì)能存儲(chǔ)起來(lái);在用電時(shí)，水的重力勢(shì)能驅(qū)動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電。

②壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的原理是在用電低谷將空氣壓縮并存于儲(chǔ)氣室中，使電能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能存儲(chǔ)起來(lái);在用電高峰，高壓空氣從儲(chǔ)氣室釋放驅(qū)動(dòng)透平發(fā)電。

③飛輪儲(chǔ)能是將能量以飛輪的轉(zhuǎn)動(dòng)動(dòng)能的形式存儲(chǔ)起來(lái)，充電時(shí)飛輪由電機(jī)帶動(dòng)飛速旋轉(zhuǎn)，放電時(shí)相同的電機(jī)作為發(fā)電機(jī)由旋轉(zhuǎn)的飛輪帶動(dòng)產(chǎn)生電能。

④超導(dǎo)儲(chǔ)能是將電流導(dǎo)入環(huán)形電感線圈，由于該環(huán)形電感線圈由超導(dǎo)材料制成，因此電流在線圈內(nèi)可以無(wú)損失地不斷循環(huán)，直到導(dǎo)出為止，進(jìn)而達(dá)到儲(chǔ)能的目的。

⑤鉛酸電池的工作原理是放電時(shí)，正極的二氧化鉛與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛和水，負(fù)極的鉛與硫酸反應(yīng)生成硫酸鉛;充電時(shí)，正極的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為二氧化鉛，負(fù)極的硫酸鉛轉(zhuǎn)化為鉛。

⑥鋰電池的工作原理是在充電時(shí)鋰原子變成鋰離子，通過(guò)電解質(zhì)向碳極遷移，在碳極與外部電子結(jié)合后作為鋰原子儲(chǔ)存;放電時(shí)整個(gè)過(guò)程逆轉(zhuǎn)。

⑦液流電池內(nèi)的正、負(fù)極電解液由離子交換膜隔開，電池工作時(shí)，電解液中的活性物質(zhì)離子在惰性電極表面發(fā)生價(jià)態(tài)的變化，進(jìn)而完成充放電。

⑧鈉硫電池放電時(shí)鈉離子通過(guò)電解質(zhì)，而電子通過(guò)外部電路流動(dòng)產(chǎn)生電壓;充電時(shí)整個(gè)過(guò)程逆轉(zhuǎn)，多硫化鈉釋放正鈉離子，反向通過(guò)電解質(zhì)重新結(jié)合為鈉。

⑨超級(jí)電容是基于多孔炭電極/電解液界面的雙電層電容，或者基于金屬氧化物或?qū)щ娋酆衔锉砻婵焖�、可逆的法拉第反�?yīng)產(chǎn)生的準(zhǔn)電容來(lái)實(shí)現(xiàn)能量的儲(chǔ)存。

各類儲(chǔ)能技術(shù)的原理如圖1所示，主要技術(shù)參數(shù)對(duì)比見表1。

3儲(chǔ)能關(guān)鍵技術(shù)及發(fā)展趨勢(shì)

不同的儲(chǔ)能技術(shù)在概念與原理上差異很大，因而其關(guān)鍵科學(xué)問題與技術(shù)難點(diǎn)也有所不同，表2給出了不同儲(chǔ)能技術(shù)的關(guān)鍵技術(shù)和發(fā)展趨勢(shì)。我國(guó)各種儲(chǔ)能技術(shù)的成熟度也有所不同，均處于不同的發(fā)展階段(見表3)。