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储能技术原理与常用的储能方式目录1.新型储能是未来三五年的风口赛道.22.储能技术的原理与特点.43.常用的储能方式.53.1.物理储能.53.2.化学储能.53.3.超导电磁储能.64.储能技术种类及特点分析.84.1.机械类储能.84.1.1,抽水蓄能.84.1.2.飞轮储能.94.1.3.压缩空气储能.94.2.电气类储能.104.2.1.超级电容器储能.104.2.2.超导储能.114.3.电化学类储能.124.3.1.铅酸电池.124.3.2.锂离子电池.134.3.3.钠硫电池.144.3.4.全机液流电池.144.4.热储能.154.4.1.基本原理.154.4.2.缺点.154.4.3,应用.154.5.化学类储能.154.5.1.基本原理.164.5.2.优点.164.5.3.缺点.164.5.4.）应用.164.6.各种储能技术的性能比较和应用选择.16第1页共19页4.6.1.放电时间对比.164.6.2,功率对比.174.6.3.效率对比.174.6.4.投资对比.174.6.5.密度对比.185.储能产业的发展前景.186.促进大容量储能产业发展的政策建议.181.新型储能是未来三五年的风口赛道目前A股仿佛陷入了僵局，上下两难。指数向下走有政策底，空头不敢过于激进；向上走难度也很大，因为所有 的热点都无法形成引领级作用，大多是各领风骚两三天。这个时候，我们应该潜心研究新优质赛道的机会，即便目前A股很纠结，但未来两三年还是有诗和远方。为什么要研究新优质赛道，一个重要原因是，以前老的赛道都因为涨幅过 大而处于调整态势，比较典型的是从去年开始调整的集成电路半导体和大消费 板块，今年以来新能源板块也在做大的头部，只有部分上游锂矿企业表现略 好。这些板块曾经是市场挖掘出来的高景气行业，各路主流资金纷纷驻扎，所 以板块整体的股价和估值也是水涨船高，而现在似乎到了一个筹码兑现的时 候。比较典型的是集成电路半导体，去年很多龙头品种业绩好得一塌糊涂，但 股价却丝毫没有起色，还有以白酒为首的大消费，其实业绩也在稳步增长，但 股价距离高点已经比较远了。说明白点，都是前期涨幅过大惹的祸，无论是半导体还是大消费，或者新 能源，热门股几乎都是三五倍的涨幅，很多资金的获利空间十足。在全球开始收紧流动性的背景下，还有如此大的获利空间，筹码获利兑现 也很正常。现在很多主流资金都在思考一个问题：如何寻找下一个类似集成电路半导 体或者新能源的新赛道机会?第2页共19页这样的机会必须满足几个条件：一是有政策面大力扶持，比如集成电路半导体的自主可控和新能源汽车的 大发展，都是国家大力扶持的结果；二是有相当大的市场增量空间，比如芯片。我们每年的进口量达到3500亿 美元，这个国产替代的空间充满想象，于是资金把半导体产业链集体炒上了 天；三是板块的包容性好，协同效应不错，典型如大消费中的白酒与调味品 等，板块效应就很明显，一二三线白酒层次炒作，一浪接一浪；四是赛道概念要够新，股价处于底部状态，这样才更有爆发力，典型如 ETC概念中的金溢科技，直接从10多元一口气涨到近90元。那么，什么板块能满足上述条件成为新赛道呢？个人观点是新型储能板 块。我们一一对标来分析一下是不是这样。首先看政策扶持的力度大不大。发改委最近印发的“十四五”新型储能 发展实施方案提出，到2025年，新型储能由商业化初期步入规模化发展阶 段，具备大规模商业化应用条件。怎么去理解？新型储能现在基本上就是“配角”，到2021年我国新型储能 累计装机不过400万千瓦，属于商业化初期，既然是初期，也就意味着后续的 市场空间相当广阔。有关部门为了大力发展新型储能可谓不遗余力，明确新型储能就是为了平 滑不稳定的光伏发电和风电，基本上以后戈壁荒漠的新增风光电产能都需要配 套10%到15%的新型储能，预计到2025年，新型储能装机容量将达到3000万 千瓦以上。其次看新型储能市场的增量空间有多大。前面说了，到2021年累计才装机 400万千瓦，到2025年也就是三年后要达到3000万千瓦。此前，国内主要的储能方式是抽水储能，抽水储能的成本低但条件较高，比如大力发展风光电的西北地区就无水可抽，2020年中国新增储能中，抽水储 能只增长了 6%,电化学储能增长规模则达到90%以上，是2019年的2.4倍。这其中，锂电池又是新型储能的主力，装机占比快速提升至89%。第3页共19页如果按目前储能锂电池每千瓦1500元的产值计算，到2025年新型储能市 场新增的产值空间有4000亿元左右，如果再算到2030年，则新增的市场空间 有1.5万亿元左右。注意，这些都是新增，够不够吸引人？再看业界是不是看好这个领域，也就是说会不会形成板块效应。目前来看，大力发展新型储能的龙头企业有宁德时代、德赛电池、科信技 术以及没有上市的华为等。华为的步伐很大，成立了一个注册资金30亿元的数字能源子公司，主业就 是新型储能，而且签单了全球最大的沙特储能项目。宁德时代和德赛电池则是从动力电池向储能电池转移产能，毕竟动力电池 领域的竞争太过激烈，且技术天花板难以突破。科信技术则走的是另一条路，其打造了一个从电源电芯管理，到储能锂电 池生产，再到网络能源工程的全产业链交付，国内市场做数据中心、5G基站和 商业储能，海外市场则重点给爱立信、诺基亚配套5G基站能源管理。可以看到，无论是ICT大佬华为，还是锂电池生产企业，或者是网络能源 上市公司，都对新型储能寄予厚望。最后我们看第四点符不符合。首先这个赛道够新，正处于产业资本大举进 军的前期，而且领头的是华为、宁德时代这样的巨头；国家的产业政策也非常 有针对性，新增风光电都需要10%到15%的新型储能配套，和当年汽车需要安 装ETC有一拼。而整个板块的股价高不高呢？有高有低，宁德、德赛确实股价较高，但也 有处于底部区间的。因为新型储能是一个商业化初期的产业，很多行业内的上市公司目前的业 绩尚未充分释放，但面对未来上万亿的新增市场，现有的行业排头兵肯定会是 最大的受益者，在市场空间突然打开的情况下，其业绩与股价实现“戴维斯双 击”的可能性颇大。2.储能技术的原理与特点由储能元件组成的储能装置和由电力电子器件组成的电网接入装置成为储 能系统的两大部分。储能装置主要实现能量的储存、释放或快速功率交换。电 第4页共19页网接入装置实现储能装置与电网之间的能量双向传递与转换，实现电力调峰、能源优化、提高供电可靠性和电力系统稳定性等功能。储能系统的容量范围比较宽，从几十千瓦到几百兆瓦；放电时间跨度大，从毫秒级到小时级；应用范围广，贯穿整个发电、输电、配电、用电系统；大 规模电力储能技术的研究和应用才刚起步，是一个全新的课题，也是国内外研 究的一个热点领域。3.常用的储能方式目前，储能技术主要有物理储能（如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能 等）、化学储能（如各类蓄电池、可再生燃料电池、液流电池、超级电容器等）和 电磁储能（如超导电磁储能等）等。3.1.物理储能物理储能中最成熟、应用最普遍的是抽水蓄能，主要用于电力系统的调 峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能的释放时间可以从几个小 时到几天，其能量转换效率在70%85%。抽水蓄能电站的建设周期长且受地形 限制，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。压缩空气储能早在1978年就 实现了应用，但由于受地形、地质条件制约，没有大规模推广。飞轮储能利用 电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化为机械能存储起来，在需要时飞轮带动 发电机发电。飞轮储能的特点是寿命长、无污染、维护量小，但能量密度较 低，可作为蓄电池系统的补充。3.2.化学储能化学储能种类比较多，技术发展水平和应用前景也各不相同：（1）蓄电池储能是目前最成熟、最可靠的储能技术，根据所使用化学物质的 不同，可以分为铅酸电池、银镉电池、银氢电池、锂离子电池、钠硫电池等。铅酸电池具有技术成熟，可制成大容量存储系统，单位能量成本和系统成本 低，安全可靠和再利用性好等特点，也是目前最实用的储能系统，已在小型风 力发电、光伏发电系统以及中小型分布式发电系统中获得广泛应用，但因铅是 重金属污染源，铅酸电池不是未来的发展趋势。锂离子、钠硫、银氢电池等先 进蓄电池成本较高，大容量储能技术还不成熟，产品的性能目前尚无法满足储 能的要求，其经济性也无法实现商业化运营。第5页共19页大规模可再生燃料电池投资大、价格高，循环转换效率较低，目前尚不 宜作为商业化的储能系统。液流储能电池具有能量转换效率较高，运行、维护费用低等优点，是高 效、大规模并网发电储能、调节的技术之一。液流储能技术在美国、德国、日 本和英国等发达国家已有示范性应用，我国目前尚处于研究开发阶段。超级电容器是20世纪80年代兴起的一种新型储能器件，由于使用特殊 材料制作电极和电解质，这种电容器的存储容量是普通电容器的201000倍，同时又保持了传统电容器释放能量速度快的优点，目前已经不断应用于高山气 象站、边防哨所等电源供应场合。3.3.超导电磁储能超导电磁储能利用超导体制成线圈储存磁场能量，功率输送时无需能源形 式的转换，具有响应速度快、转换效率高、比容量/比功率大等优点，可以充分 满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节，提高电网稳定性和功率输送能 力的要求。和其他储能技术相比，超导电磁储能仍很昂贵，除了超导体本身的 费用外，维持系统低温导致维修频率提高以及产生的费用也相当可观。目前，在世界范围内有许多超导电磁储能工程正在运行或者处于研制阶段。各种储能技术的发展程度、系统规模及应用环节比较如图1所示。各种储 能技术综合比较如表I所示，表1中UPS为不间断电源。第6页共19页用电环节配电环节 输电环节 发电环节 抽水荒能化学电池（钳酸、锲褊）-飞轮储能NaS电池压缩空一储能超导磁储能超级电容器 液流电池微型空气压缩储能 公储能kW 100 kW MW 10 MW 100 MW储能系统规模图1各种储能技术的发展程度、系统规模及应用环节比较 表1各种储能技术综合比较储能技术优点缺点应用方向抽水蓄能大容量、低成本场地要求特殊、建设周期长削峰填谷、调频调 相、系统备用、黑后动压缩空气 储能大容量、低成本场地要求特殊削峰填谷、调频调 相、系统备用、黑启动飞轮蓄能技术成熟能量密度较低调峰、频率控制、UPS、电能质嫉调节等铅酸电池投资低、建设快寿命低、有污染电能质量、可靠性、频率控制、黑启动、UPS锂电池大容址、高密 度、高效率成本高各种应用钠破电池大容比、高密 度、高效率成本陶、安全院 患各种应用液流电池大容量、长后命能hi密度较低电能质量、可停性、频率控制、削峰填谷、能量管理超级电 容器长寿命、高效率能量密度较低电能质量、输配电系 统稳定性、脉冲功率超导电磁 储能大容量成本高UPS、电能质出、输配 电系统一定性第7页共19页4.储能技术种类及特点分析储能技术是通过装置或物理介质将能量储存起来以便以后需要时利用的技 术。储能技术按照储存介质进行分类，可以分为机械类储能、电气类储能、电 化学类储能、热储能和化学类储能。4.1.机械类储能机械类储能的应用形式只要有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。4.1.1.抽水蓄能4.1.1.1.基本原理电网低谷时利用过剩电力将作为液态能量媒体的水从低标高的水库抽到高 标高的水库，电网峰荷时高标高水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发 电。4.1.1.2.特点属于大规模、集中式能量储存，技术相当成熟，可用于电网的能量管理和 调峰；效率一般约为65%75%,最高可达80%85%；负荷响应速度快（10%负荷变化需10秒钟），从全停到满载发电约5分钟，从全停到满载抽水约1分钟；具有日调节能力，适合于配合核电站、大规模风力发电、超大规模太阳能 光伏发电。4.1.1.3.缺点需要上池和下池；厂址的选择依赖地理条件，有一定的难度和局限性；与负荷中心有一定距离，需长距离输电。4.1.1.4,应用目前，抽水蓄能机组在一个国家总装机容量中所占比重的世界平均水平为 3%左右。截至2012年底，全世界储能装置总容量为128GW,其中抽水蓄能为 127GW,占99%。截至2012年年底，我国共有抽水蓄能电站34座，其中，投 第8页共19页运26座，投运容量2064.5万千瓦约占全国总装机容量11.4亿千瓦的1.8%。（另 在建8座，在建容量894万千瓦）4.1.2.飞轮储能4.1.2.1.基本原理在一个飞轮储能系统中，电能用于将一个放在真空外壳内的转子即一个大 质量的由固体材料制成的圆柱体加速（达几万转/分钟），从而将电能以动能形式 储存起来（利用大转轮所储存的惯性能量）。4.1.2.2.优点寿命长（1530年）；效率高（90%）；少维护、稳定性好；较高的功率密度；响应速度快（毫秒级）4.1.2.3.缺点能量密度低，只可持续几秒至几分钟；由于轴承的磨损和空气的阻力，具有一定的自放电。4.1.2.4.应用飞轮储能多用于工业和UPS中，适用于配电系统运行，以进行频率调节，可 用作一个不带蓄电池的UPS,当供电电源故障时，快速转移电源，维持小系统 的短时间频率稳定，以保证电能质量（供电中断、电压波动等）。在我国刚刚开始在配电系统中安装使用。电科院电力电子研究所曾为北京 306医院安装了一套容量为250kVA,磁悬浮轴承的飞轮储能系统，能运行15 秒，2008年投运。4.1.3.压缩空气储能4.1.3.1.基本原理压缩空气储能采用空气作为能量的载体，大型的压缩空气储能利用过剩电 力将空气压缩并储存在一个地下的结构（如地下洞穴），当需要时再将压缩空气与 天然气混合，燃烧膨胀以推动燃气轮机发电。第9页共19页4.1.3.2.优点有调峰功能，适合用于大规模风场，因为风能产生的机械功可以直接驱动 压缩机旋转，减少了中间转换成电的环节，从而提高效率。4.1.3.3.缺点需要大的洞穴以存储压缩空气，与地理条件密切相关，适合地点非常有 限；需要燃气轮机配合，并要一定量的燃气作燃料，适合于用作能量管理、负 荷调平和削峰；以往开发的是一种非绝热（diabatic）的压缩空气储能技术。空气在压缩时所 释放的热，并没有储存起来，通过冷却消散了，而压缩的空气在进入透平前还 需要再加热。因此全过程效率较低，通常低于50%。4.1.3.4.应用至今，只有德国和美国有投运的压缩空气储能站。德国Hundorf站于1978 年投运，压缩功率60MW,发电功率290MW（后经改造提高到321MW）,压缩时间/发电时间=4,2小时连续运行，启动过上万次，启动可靠率达97%。此外，德 国正在建造绝热型压缩空气储能电站，尚未投运美国Mcintosh,Alabama阿拉巴 马州,1991年投运,110MW,压缩时间/发电时间=1.6,如连续输出100MW可维持 26小时，曾因地质不稳定而发生过坍塌事故。此外，美国正在建设几座大型的 压缩空气储能电站，尚未投运。近来压缩空气储能的研究和开发热度在不断上升，国家电网公司已立项研 究10MW压缩空气储能，项目负责人清华大学卢强院士。4.2.电气类储能电气类储能的应用形式只要有超级电容器储能和超导储能。4.2.1.超级电容器储能4.2.1.1.基本原理根据电化学双电层理论研制而成的，又称双电层电容器，两电荷层的距离 非常小（一般0.5mm以下），采用特殊电极结构，使电极表面积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。第10页共19页4.2.1.2.优点长寿命、循环次数多；充放电时间快、响应速度快；效率高；少维护、无旋转部件；运行温度范围广，环境友好等。4.2.1.3.缺点超级电容器的电介质耐压很低，制成的电容器一般耐压仅有几伏，储能水 平受到耐压的限制，因而储存的能量不大；能量密度低；投资成本高；有一定的自放电率。4.2.1.4.应用超级电容器储能开发已有50多年的历史，近二十年来技术进步很快，使它 的电容量与传统电容相比大大增加，达到几千法拉的量级，而且比功率密度可 达到传统电容的十倍。超级电容器储能将电能直接储存在电场中，无能量形式 转换，充放电时间快，适合用于改善电能质量。由于能量密度较低，适合与其 他储能手段联合使用。4.2.2.超导储能4.2.2.1.基本原理超导储能系统是由一个用超导材料制成的、放在一个低温容器(cryogenicvessel)(杜瓦Dewar)中的线圈、功率调节系统(PCS)和低温制冷系统等组 成。能量以超导线圈中循环流动的直流电流方式储存在磁场中。4.2.2.2.优点由于直接将电能储存在磁场中，并无能量形式转换，能量的充放电非常快(几毫秒至几十毫秒)，功率密度很高；极快的响应速度，可改善配电网的电能质量。4.2.2.3.缺点超导材料价格昂贵；第11页共19页维持低温制冷运行需要大量能量；能量密度低（只能维持秒级）；虽然已有商业性的低温和高温超导储能产品可用，但因价格昂贵和维护复 杂，在电网中应用很少，大多是试验性的。4.2.2.4.应用超导储能适合用于提高电能质量，增加系统阻尼，改善系统稳定性能，特 别是用于抑制低频功率振荡。但是由于其格昂贵和维护复杂，虽然已有商业性 的低温和高温超导储能产品可用，在电网中应用很少，大多是试验性的。SMES 在电力系统中的应用取决于超导技术的发展（特别是材料、低成本、制冷、电力 电子等方面技术的发展）。4.3.电化学类储能电化学类储能主要包括各种二次电池，有铅酸电池、锂离子电池、钠硫电 池和液流电池等，这些电池多数技术上比较成熟，近年来成为关注的重点，并 且还获得许多实际应用。4.3.1.铅酸电池4.3.1.1.基本原理铅酸电池是世界上应用最广泛的电池之一。铅酸电池内的阳极（PbO2）及阴 极（Pb）浸到电解液（稀硫酸）中，两极间会产生2V的电势，这就是铅酸电池的原 理。经由充放电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化：（阳极）（电解液）（阴极）PbO2+2H2sO4+PbPbSO4+2H2O+PbSO4（放电反应）（过氧化铅乂硫酸乂海绵状铅）（阳极）（电解液）（阴极）PbSO4+2H2O+PbSO4PbO2+2H2s04+Pb（充电反应）（硫酸铅乂水乂硫酸铅）4.3.1.2.优点技术很成熟，结构简单、价格低廉、维护方便；循环寿命可达1000次左右；效率可达80%至90%,性价比高。第12页共19页4.3.1.3.缺点深度、快速、大功率放电时，可用容量下降；能量密度较低，寿命较短。4.3.1.4.应用铅酸电池常常用于电力系统的事故电源或备用电源，以往大多数独立型光 伏发电系统配备此类电池。目前有逐渐被其他电池（如锂离子电池）替代的趋势。4.3.2.锂离子电池4.3.2.1.基本原理锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子 嵌入化合物构。充电时，Li+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于富 锂态，正极处于贫锂态；放电时则相反，Li+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正 极，正极处于富锂态，负极处于贫锂态。4.3.2.2.优点锂离子电池的效率可达95%以上；放电时间可达数小时；循环次数可达5000次或更多，响应快速；锂离子电池是电池中比能量最高的实用型电池，有多种材料可用于它的正 极和负极（钻酸锂锂离子电池、锦酸锂锂离子电池、磷酸铁锂锂离子电池、钛酸 锂锂离子电池等）。4.3.2.3.缺点锂离子电池的价格依然偏高；有时会因过充电而导致发热、燃烧等安全问题，有一定的风险，所以需要 通过过充电保护来解决。4.3.2.4.应用由于锂离子电池在电动汽车、计算机、手机等便携式和移动设备上的应 用，所以它目前几乎已成为世界上应用最为广泛的电池。锂离子电池的能量密 度和功率密度都较高，这是它能得到广泛应用和关注的主要原因。它的技术发 展很快，近年来，大规模生产和多场合应用使其价格急速下降，因而在电力系 统中的应用也越来越多。锂离子电池技术仍然在不断地开发中，目前的研究集第13页共19页中在进一步提高它的使用寿命和安全性，降低成本、以及新的正、负极材料的 开发上。4.3.3.钠硫电池4.3.3.1.基本原理钠硫电池的阳极由液态的硫组成，阴极由液态的钠组成，中间隔有陶瓷材 料的贝塔铝管。电池的运行温度需保持在300c以上，以使电极处于熔融状 55 o4.3.3.2.优点循环周期可达4500次；放电时间可达6至7小时；周期往返效率约为75%；它的能量密度高，响应时间快（毫秒级）。4.3.3.3.缺点由于它使用了金属钠，是一种易燃物，又运行在高温下，所以存在一定的 风险。4.3.3.4.应用日本的NGK公司是世界上唯一能制造出高性能的钠硫电池的厂家。目前采 用50kW的模块，可由多个50kW的模块组成MW级的大容量的电池组件。在 日本、德国、法国、美国等地已建有约200多处此类储能电站，主要用于负荷 调平、移峰、改善电能质量和可再生能源发电，电池价格仍然较高。4.3.4.全钮液流电池4.3.4.1.基本原理在液流电池中，能量储存在溶解于液态电解质的电活性物种中，而液态电 解质储存在电池外部的罐中，用泵将储存在罐中的电解质打入电池堆栈，并通 过电极和薄膜，将电能转化为化学能，或将化学能转化为电能。4.3.4.2.缺点能量密度和功率密度与其他电池相比，如锂离子电池，要低；响应时间也不很快。第14页共19页4.3.4.3 优点全铀液流电池技术已比较成熟；寿命长，循环次数可超过10000次以上。4.3.4.4.应用液流电池有多个体系，其中全钢氧化还原液流电池(vanadiumredoxflowbattery,VRFB)最受关注。这种电池技术最早为澳大利亚新南 威尔士大学发明，后技术转让给加拿大的VRB公司。在2010年以后被中国的 普能公司收购，中国的普能公司的产品在国内外一些试点工程项目中获得了应 用。电池的功率和能量是不相关的，储存的能量取决于储存罐的大小，因而可 以储存长达数小时至数天的能量，容量也可达MW级，适合于应用在电力系统 中。4.4.热储能4.4.1.基本原理在一个热储能系统中，热能被储存在隔热容器的媒质中，以后需要时可以 被转化回电能，也可直接利用而不再转化回电能。热储能有许多不同的技术，可进一步分为显热储存(sensibleheatstorage)和 潜热储存(latentheatstorage)等。显热储存方式中，用于储热的媒质可以是液态 的水，热水可直接使用，也可用于房间的取暖等，运行中热水的温度是有变化 的。而潜热储存是通过相变材料(PhaseChangeMaterials,PCMs)来完成的，该相变 材料即为储存热能的媒质。4.4.2.缺点n热储能要各种高温化学热工质，应用场合比较受限。4.4.3.应用由于热储能储存的热量可以很大，所以在可再生能源发电的利用上会有一 定的作用。熔融盐常常作为一种相变材料，用于集热式太阳能热发电站中。此 外，还有许多其他种类的储热技术正在开发中，它们有许多不同的作用。4.5.化学类储能化学类储能主要是指利用氢或合成天然气作为二次能源的载体。第15页共19页4.5.1.基本原理利用待弃掉的风电制氢，通过电解水，将水分解为氢气和氧气，从而获得 氢。以后可直接用氢作为能量的载体，再将氢与二氧化碳反应成为合成天然气（甲烷），以合成天然气作为另一种二次能量载体。4.5.2.优点采用这两种物质作能量载体的好处是储存的能量很大，可达TWh级；储存的时间也很长，可达几个月；另外氢和合成天然气除了可用于发电外，还可有其他利用方式，如交通 等。4.5.3.缺点全周期效率较低，制氢效率只有70%左右，而制合成天然气的效率60-65%,从发电到用电的全周期效率更低，只有30%-40%；4.5.4.）应用将氢与二氧化碳合成为甲烷的过程也被称作为P2G技术（powertogas）。德国 热衷于推动此项技术，已有示范项目在德国投入运行。以天然气为燃料的热电 联产或冷、热、电联产系统已成为分布式发电和微电网的重要组成部分，在智 能配电网中发挥着重要的作用，氢和合成天然气为分布式发电提供了充足的燃 料。4.6.各种储能技术的性能比较和应用选择储能技术种类繁多，他们的特点各异。实际应用时，要根据各种储能技术 的特点以及对优缺点进行综合比较来选择适当的技术。供选择的主要特征包 括：能量密度（kWhorMWh）；功率密度（kWorMW）；响应时间ms,-s,-minute）；储能效率（充放电效率）；设备寿命（年）或充放电次数；技术成熟 度；经济因素（投资成本、运行和维护费用）；安全和环境方面的考虑。在实际工程项目中，要根据储能技术的上述特征，应用的目的和需求，来 选择其种类、安装地点、容量以及各种技术的配合，还要考虑用户的经济承受 能力。4.6.1.放电时间对比储能技术性能如果按放电时间划分，可分为第16页共19页短放电时间（秒至分钟级），如超级电容器、超导储能、飞轮储能，中等放电时间（分钟至小时级），如飞轮储能、各种电池等，较长放电时间（小时至天级），如各类电池、抽水蓄能、压缩空气等，特长放电时间（天至月级），如氢和合成天然气。上述放电时间短的，常常是功率型的，一般可用作UPS和提高电能质量。中等放电时间的，可用于电源转接。较长或特长时间的，一般是能量型的，可 用于系统的能量管理。目前应用最广泛的大型抽水蓄能可以解决天级的储能要 求，要满足周和月级的储能需求要依靠其他种类储能手段，如氢和合成天然 气。不同储能技术的储能容量能量和放电时间的比较示于图，可以看出不同的 储能技术处于图中不同的位置。4.6.2.功率对比大规模、永久储能的应用可分为三类：电能质量要求：在该应用中，储存能量仅用于在几秒钟或更少的时间，以确保传输电能的品质。应急能量要求：在这些应用中，贮存的能量可用几秒到几分钟，从一个 电源切换到另一个电源时，以保证电能的连续性。系统能量管理要求：在这些应用中，储能系统用于发电和消耗之间的去 耦及同步。典型的应用是负载平衡，这意味着在非高峰时储存能量（能量成本 低），并在高峰时段使用存储的能量（能量较高的成本）。4.6.3.效率对比储能的效率和寿命（循环的最大数）是两个重要参数，因为它们影响到存储的 成本。下图给出不同存储技术相对于效率和寿命的特点。4.6.4.投资对比投资成本是一个重要的经济参数，影响能源生产的总成本。每个循环的成 本可能是评估能量存储系统成本的最佳方式。下图给出投资的主要组分，考虑 到耐用性和效率。第17页共19页4.6.5.密度对比存储系统的体积很重要，首先，它可能被安装在一个受限制的或昂贵的空 间，例如在城市地区。其次，体积增加，则需要更多的材料和更大的施工现 场，从而增加了系统的总成本。5.储能产业的发展前景由于我国的能源中心和电力负荷中心距离跨度大，电力系统一直遵循着大 电网、大电机的发展方向，按照集中输配电模式运行，随着可再生能源发电的 飞速发展和社会对电能质量要求的不断提高，储能技术应用前景广阔。国家电 网公司近期确定的智能电网重点投资领域中包括了大量储能应用领域，如发电 领域的风力发电和光伏发电中应用储能技术项目，配电领域储能技术，电动汽 车充放电技术等。储能技术主要的应用方向有：风力发电与光伏发电互补系统组成的局域 网，用于偏远地区供电、工厂及办公楼供电；通信系统中作为不间断电源和 应急电能系统；风力发电和光伏发电系统的并网电能质量调整；作为大规 模电力存储和负荷调峰手段；电动汽车储能装置；（作为国家重要部门的大型 后备电源等。随着储能技术的不断进步，安全性好、效率高、清洁环保、寿命长、成本 低、能量密度大的储能技术将不断涌现，必将带动整个电力行业产业链的快速 发展，创造巨大的经济效益和社会效益。6.促进大容量储能产业发展的政策建议1）将储能与新能源发展同步规划。按照实现整个电力系统安全运行和效率 最优的原则，在规划新能源发电和电网输送线路的同时，应提出相应的储能解 决方案，明确储能发展的规模和建设区域等。2）实施峰谷电价和储能电价政策。峰谷电价在不同地区可有所差别，但应 尽量为电网削峰填谷和吸引储能投资创造更大空间。3）规范新能源发电技术要求与并网管理。国家应出台有关新能源并网的强 制性技术标准，建立强制并网认证和检测制度。实施新能源发电出力短期预测 报告制度，提高短期预测能力和水平。电网公司对符合入网要求的电能应及时 第18页共19页全额接收，对电能质量差、发电预测误差大的新能源发电可选择性接收，并建 立相应的惩罚机制。4）鼓励投资主体多元化。在理顺投资回报机制、规范入网技术要求的前提 下，应鼓励发电商、电网公司、用户端、第三方独立储能企业等任何有条件的 投资方投资建设储能装置。5）加紧安排多个储能示范项目。通过实施若干个储能示范项目为储能企业 提供重要的工程实践机会，为未来大规模应用储能技术积累技术数据和运行经 验。在示范项目中，要结合考虑各类储能技术的性能，在全面评价基础上，根 据具体用途选用合适的储能技术。早期的示范项目可先与风力发电、光伏发电 相结合，探索应用于风力发电和光伏发电的储能技术。6）加大对大容量储能技术的研发投入，鼓励储能技术多元化发展。储能技 术的研究应超前于需求发展，不能等到出现瓶颈的时候再考虑加大投入，另外 需进一步加大对储能技术基础研究的投入，鼓励原始创新，掌握自主知识产 权。应将大规模储能技术研究及其产业化应用列入国家科技重大专项。由于目 前还没有任何一项储能技术完全胜任各种应用领域的要求，因此在重点扶持液 流电池、锂离子电池等关键技术的同时，也应鼓励和支持其他储能技术发展第19页共19页