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焦点访谈之新型储能：能源转型新动力
碳索储能网获悉，11月9日央视《焦点访谈》播出的《新型储能 “蓄” 势而发》节目，深刻地展示了我国在可再生能源快速发展的大背景下，新型储能的重要性与紧迫性。
随着我国能源转型的加速，清洁能源发展进入快车道。截至今年 9 月底，中国风电、光伏装机合计达到 12.5 亿千瓦，提前 6 年实现了习近平主席在 2020 年气候雄心峰会上宣布的目标。可再生能源年发电量达到 3 万亿千瓦时左右，约占全社会用电量的 1/3，其中风电光伏发电量超过全国城乡居民生活用电量。然而，可再生能源存在能量密度低和间歇性、不稳定性的问题。比如风能、太阳能能量密度较低，需要转化为电等更有力的能源形式;同时，靠天吃饭的特性使得其需要储能来转化为连续稳定的能源，这就对新型储能提出了重大需求。
10 月 18 日，山西省运城市全国首个百兆瓦级混合储能调频项目线路全线贯通，正式进入并网试运行阶段。该项目包括 25 个飞轮储能单元和 15 个磷酸铁锂电池储能单元，体现了我国在推进多种新型储能设施建设方面的积极努力。新型储能具有建设周期短、选址简单灵活、调节能力强等特点，在国家一系列政策的推动下，正步入快车道。目前，我国已投运新型储能装机规模中，锂离子电池储能占比 97.4%，成为主导方式，为打造新型电力系统发挥重要作用。同时，压缩空气储能、光热储能等新技术也在加速落地实施，新型储能技术呈现百花齐放的态势。
新型储能的多样形态
(一)混合储能新突破
全国首个百兆瓦级混合储能调频项目位于山西省运城市永济市，采用飞轮储能技术与磷酸铁锂电池相结合的建设模式。飞轮储能单元就像高速旋转的陀螺，在需要储能时，通过电力驱动巨大的飞轮高速旋转，把电能变为强大的机械能储存起来;当需要用电时，高速旋转的飞轮驱动发电机，把飞轮的机械能转化为电能。而磷酸铁锂电池储能单元采用纯网端发电的电化学储能方式。两种储能技术共同完成电力系统一次调频服务，充分利用了磷酸铁锂电池 “容量大” 和飞轮储能 “寿命长” 的技术优势，实现了物理机械能与电化学储能相结合的独立调频功能。飞轮储能技术充放电循环可超百万次，响应时间小于 100ms，能极快参与电网一次调频，适用于电网系统高频分量波动，其短时频率与稳态特性有明显优势，具备平滑输出能力，且无频率二次跌落风险。依靠飞轮储能循环寿命长可频繁快速充放电的特性，还能有效降低锂电池频繁启动的次数，同步延长了锂电池的使用年限。
(二)电池储能主导地位
目前，电池储能已成为我国新型储能的主导方式。国家能源局公布的数据显示，截至 2023 年底，已投运新型储能装机规模中，锂离子电池储能占比 97.4%。锂离子电池储能在电网中发挥着重要作用。在电网用电负荷低谷时，把多余的电储存到电池储能柜内;用电高峰时把电池储能柜里的电能释放出来，支持电网的电力供应。例如，宝塘储能电站可以在用电高峰时给电网提供 120 万度的电量支撑，相当于 20 万居民用户一天的用电量。此外，锂电池储能系统在电网应用方面具有重要意义。它可以通过储存多余的能源，使其在需求高峰时段释放出来，充分利用可再生能源，并平衡电网负荷，减少对化石能源的依赖，降低碳排放。同时，还可以提供电网稳定性，存储电场无功功率，并在电网出现故障时提供备用电源，保障电网的安全运行和供电质量。
(三)能量转化型储能崛起
压缩空气储能：压缩空气储能是利用多余的电来驱动电动机，带动压缩机把空气压缩到高压状态，最后存储到储气装置中。在有需要的时候，利用所存储的高压空气来驱动透平膨胀机，带动发电机进行做功发电。压缩空气储能技术具有动态吸收能量并适时释放的特点，能有效弥补可再生能源的间歇性和波动性缺点，改善电场输出功率的可控性，提高稳定性。在技术层面，压缩空气储能具有运行寿命长、涉网性能良好、安全风险小等优势。在经济层面，压缩空气储能目前造价水平较高，随着产业成熟和技术进步，基于盐穴和人工硐室储气的压缩空气储能造价有望低于现有大中型抽水蓄能造价水平，基于管线钢的压缩空气储能造价有望与同等规模的中小型抽水蓄能造价水平相当。
光热储能电站：光热储能电站通过高精度智能定日镜，实时跟踪太阳的运动，将太阳直接辐射光反射聚集到吸热塔上，将吸热塔内的熔盐加热到 560 余摄氏度的高温，将高温的熔盐进行储存，在需要发电时再通过高温熔盐与水产生热交换，产生高温高压的蒸汽，驱动汽轮发电机组发电。全球首个 “双塔一机” 光热储能电站位于甘肃瓜州，设置两个相邻吸热塔，共用一台汽轮发电机，塔下安装了近 3 万块的定日镜，采光面积达 80 万平方米。今年底投产发电后，光热储能电站将作为基础调节电源，与周边光伏和风电形成总装机规模 70 万千瓦的多能互补清洁能源基地，将绿色电能打捆外送，年发电量将达到 18 亿度，减排二氧化碳约 153 万吨。
新型储能的发展态势
(一)政策推动快步走
我国高度重视新型储能技术产业发展，近年来国家层面相继出台了《关于促进储能技术与产业发展的指导意见》《关于加快推动新型储能发展的指导意见》《“十四五” 新型储能发展实施方案》等一系列相关政策。这些政策健全了顶层设计，开展创新示范，大力加强行业管理。在利好政策的推动下，新型储能发展步入快车道。例如，国家能源局公布的数据显示，截至 2023 年底，已投运新型储能装机规模中，锂离子电池储能占比 97.4%，为我国打造新型电力系统发挥重要作用。同时，2024 年中国新型储能行业最新政策汇总一览中提到，国家陆续出台多项政策，鼓励新型储能行业发展与创新，为新型储能行业的发展提供了明确、广阔的市场前景，为企业提供了良好的生产经营环境。
(二)挑战与机遇并存
新型储能虽持续增长，但过程中仍有一些痛点问题需要解决。一方面，技术瓶颈亟待突破。对新型储能的要求包括大规模、长寿命、低成本、高安全性、高效率和资源不受限制，但目前不同技术路线的新型储能技术各有优缺点，还不存在某一种储能技术能够在这六个方面都表现出色。比如锂电池，随着电力系统的发展，对其功率和容量的要求越来越高，单体电池做得也越来越大，这就带来了安全性挑战越来越高的问题。现阶段，技术创新是新型储能突破发展瓶颈的内生动力。我国正在这个领域以多种技术路线进行推进，如电池储能、压缩空气储能、光热储能等。另一方面，盈利难题也摆在面前。目前国内风光项目强制配储能，增加了成本，但没有对应收入，配套储能不受重视，普遍配而不用。例如，2023 年我国风光项目所配储能的利用率是 6.1%，配置低、性能差的储能设备反而有机会中标，劣币驱良币，成为行业发展隐患。不过，随着政府对国内储能市场状况的关注以及政策的出台，国内储能市场有望回归可持续发展的正途。此外，新型储能的降本速度和发展速度一样远超业内预期。据中关村储能产业技术联盟统计的数据，截至 2023 年 12 月底，中国已投运新型储能累计装机规模达 34.5 吉瓦 / 74.5 吉瓦时，功率和能量规模同比增长均超 150%。2023 年新增投运新型储能装机规模达 21.5 吉瓦 / 46.6 吉瓦时，三倍于 2022 年新增投运规模水平。连续 3 年单年新增装机超过累计装机规模，且储能系统中标均价持续下行。这表明新型储能产业在挑战中也蕴含着巨大的机遇。
展望新型储能未来
(一)潜力无限待挖掘
新型储能作为能源转型的关键支撑，潜力巨大。工信部发布的《新型储能制造业高质量发展行动方案(征求意见稿)》提出，到 2027 年，我国新型储能制造业全链条国际竞争优势凸显，优势企业梯队进一步壮大，产业创新力和综合竞争力显著提升。2023 年新型储能产值突破 3000 亿元，随着技术的不断进步和市场的逐步完善，这一数字有望持续增长。据十三届全国政协经济委员会副主任、国家智能制造专家委员会主任苏波介绍，到 2030 年，新型储能累计装机将达到 220GW，行业总产值将超过 3 万亿元。
(二)技术创新为核心
技术创新是推动新型储能发展的关键。目前我国在新型储能技术领域取得了显著进展，锂离子电池储能电芯向更大容量、更长寿命、更高安全迈进;全钒液流电池储能、压缩空气储能、飞轮储能、钠离子电池储能等技术也取得了重要突破，并处于示范建设或试验试点阶段。例如，在山西运城市全国首个百兆瓦级混合储能调频项目中，飞轮储能单元与磷酸铁锂电池储能单元相结合，充分发挥了各自的技术优势。未来，应继续加大对新型储能技术的研发投入，提高储能系统的性能和安全性，降低成本，以满足不断增长的能源需求。
(三)政策机制需完善
完善的政策机制是新型储能健康发展的保障。近年来，我国出台了一系列支持新型储能发展的政策，如《关于促进新型储能并网和调度运用的通知》等，为新型储能的发展提供了良好的政策环境。然而，目前新型储能还面临盈利模式、产能利用率等问题，需要进一步完善政策机制，明确储能市场定位，推进源网荷储一体化和多能互补发展，形成可持续的商业模式。例如，山东印发《支持新型储能健康有序发展若干政策措施》，立足储能在电源侧、电网侧、用户侧三种应用场景，提出 12 项具体措施，引导新型储能健康有序发展。
(四)市场环境要构建
构建健康的市场环境是新型储能发展的基础。目前，新型储能市场模式单一，盈利能力弱，需要加强市场机制建设，提高储能项目的经济性和可行性。一方面，可以通过建立健全储能市场价格机制，完善新型储能 “两部制” 上网电价机制，明确容量补偿标准等措施，提高储能项目的收益水平。另一方面，可以通过扩大峰谷分时电价政策执行范围，提高电力市场用户零售套餐约束比例，免除新型储能深谷时段市场分摊费用等措施，降低新型储能购电成本。此外，还可以通过鼓励新型储能参与辅助服务市场，开发更多适合储能的辅助服务交易品种，为独立储能在电能量市场之外获得更多收益途径。
新型储能作为能源转型的重要力量，未来发展前景广阔。我们应加大技术创新力度，完善政策机制，构建健康的市场环境，推动新型储能产业高质量发展，为实现 “双碳” 目标和能源转型做出更大贡献。
