摘要：为实现我国“碳达峰、碳中和”的计划目标，我国要面临能源转型升级的艰巨任务，发展新能源就成为我国实现“双碳”目标和实施“乡村振兴”计划的重要课题。由于新能源发电大多布局在山林农村，发电特点上具有间歇、分散、不稳定的特点，布局分散，并网困难，经常会发生弃光弃风现象，造成大量能源浪费，而利用储能技术可以解决这一问题。本文结合我国储能技术发展的实际情况，介绍了目前主流的储能技术及目前几种常用储能技术的特点，分析了当前储能技术在新能源发电系统中的应用过程中的现状和所面临的各种问题，给出了提高储能技术应用规模的方法和建议，以期推动储能技术在新能源电力建设中的大规模应用。

关键词：双碳；储能；新能源；发电

随着能源与环境问题的日益凸显，全球变暖趋势加剧，我国在2020年9月联合国大会上宣布了“碳达峰、碳中和”的计划目标，我国将提高国家自主贡献力度，采取更加有力的政策和措施，二氧化碳排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和[1]。未来很长一段时间，我国要面临能源转型升级的艰巨任务，从能源结构方面，控制一次能源消费总量、提升能效是最直接有效的碳减排方式，减煤、控油、控气是未来碳减排的重点；构建清洁低碳高效安全的能源生产消费体系，形成以新能源为主体的能源体系[2]。因此，发展新能源就成为我国实现“双碳”目标和实施“乡村振兴”计划的重要课题。近年来，我国新能源发电市场的迅速扩大，特别以光伏发电和风力发电为代表的发电已成为当前的热门产业，我国将新能源发电作为我国能源转型的重大。

但由于新能源的快速发展与电力系统消纳能力不匹配，经常会发生弃光弃风现象，造成大量能源浪费[4]。2021年我国风力发电和光伏发电的发电量接近1亿度，但弃风弃光量达到270亿度，造成巨大的经济损失，其中主要的原因是风光发电具有间歇、分散、不稳定的特点。由此可见，储能技术成为新型电力系统必不可少的应用技术。由于储能能够平抑电能的波动，实现电能的稳定输出，从而提高新能源发电的实际利用水平。在这种情况下，发展各类储能技术成了解决这一问题的关键。大量应用储能技术不仅可以起到改善供电质量的作用，而且还可以提高新能源发电的经济效益，减少电力系统的负荷峰谷差，有效提高电力系统的稳定性。

1 储能技术的分类

储能技术主要是通过特定的装置或物理介质将不同形式的能量通过不同方式储存起来，以便以后在需要时将已储存的能量释放并加以利用的技术。储能技术广泛应用于智能电网建设的发电、输电、配电、用电四大环节，也是发展可再生能源接入、分布式发电、微电网和电动汽车的必要支持技术。现有的储能技术一般分为五类，即电化学储能、机械类储能、电磁储能、热储能和化学储能。近年来，我国从源-网-荷-储四个方面深入研究促进新能源消纳的关键技术，多维度提升电力系统灵活性，以抽水储能和电化学储能为代表的储能技术应用最为广泛。尽管目前出现了很多不同的技术路线，但还没有一种储能技术能够同时满足能量密度、功率密度、储能效率、使用寿命、环境、成本等大规模应用的要求。不同的储能技术具有不同的性能特点，在为电力系统配置储能时，我们要根据实际情况选择合适的储能技术以满足不同的电网应用场景。

2 储能技术的发展现状

2.1国内现状

2021年7月，国家发改委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》[3]，指出2025年新型储能3000万千瓦（30GW）以上的装机目标，明确储能市场主体地位，助力构建商业模式，鼓励多种应用场景和技术类型多元发展。截至2021年底，全国储能装机规模达到4266万千瓦，其中新型储能装机626.8万千瓦，同比增长56.4%；新型储能中90%为电化学储能。截至2021年底，电源侧、用户侧、电网侧储能装机占比分别为49.7%、27.4%和22.9%，电源侧储能接近装机的一半。目前，各省规划的新型储能发展目标合计超过6000万千瓦，达到国家能源局《关于加快推动新型储能发展的指导意见》文件中提出的2025年达到3000万千瓦目标的两倍。

现阶段，我国采用的储能技术主要是机械储能和电化学储能，从全球范围来看，虽然目前储能技术路线多种多样，但是主要还是以机械储能技术最为成熟，电化学储能潜力最大。截至目前，我国建成的位于河北丰宁的抽水蓄能电站是全球最大装机的抽水蓄能电站，总装机容量达到了 360 万千瓦，总投资超过了 192 亿元，共安装 12 台抽水蓄能发电机组。该电站的水库库容是 4500 万立方米，一次性蓄满可储存近 4000 万度电量，投产后年发电量将达到 66 亿千瓦时。丰宁抽水蓄能电站就是在山上、山下分别建设水库，通过电网调度，在用电低谷时，利用富余的风电、光伏电能把水抽到山上；在用电高峰时，放水发电，不仅把富余的清洁能源存了起来，还是电力系统的稳定器、调节器和平衡器。

2.2国外现状

截至2022年底，全球已投运电力储能项目累计装机规模237.2GW，年增长率 15%。抽水蓄能累计装机规模占比首次低于80%，与2021年同期相比下降6.8个百分点；新型储能累计装机规模达45.7GW，是去年同期的近2倍，年增长率80%[5]。受国际传统能源价格上涨推动， 户用储能在2022年呈现爆发式增长，特别是欧洲地区。这一方面是由于俄乌冲突加剧了欧洲能源供应的不确定性，光伏加储能的自发自用家庭能源供应模式受到市场青睐；另一方面，欧洲布局了大量的光伏和风力发电机组，电力生产存在间歇性，很不稳定，叠加天然气和电力价格大幅上涨，户用储能的成本也更容易被市场接受。综合看来，从经济性和环保角度来分析，全球储能项目建设速度加快趋势不会改变。

3．储能技术推广应用过程中的问题分析与建议

3.1储能技术应用的成本过高

目前，由于光伏组件及风力发电机组的价格回落，新能源上网电价也在逐年下降。根据测算，到2025年，各省份光伏发电度电成本基本在0.23～0.4元/千瓦时之间，除重庆和贵州之外，绝大部分省份可实现平价上网[6]。而储能技术所需的设备成本过高，无论利用抽水蓄能还是电化学方式储能，一次性配储的投资成本均无法快速收回，而且投产后收益率不高。新型储能对电力系统的效用呈多样性，主要受益方是电力系统全体参与者或者是用户，目前除调峰和调频外，市场回报机制大多不清晰，且受政策性影响较大。当前，新能源储能成本由新能源发电企业承担，而由于原材料的涨价导致储能电池成本不断上涨，给新能源企业带来了较大的成本压力，影响新能源发电企业主动配备储能。

在"构建以新能源为主体的新型电力系统"战略背景下，我国储能技术在电力行业中的地位被提高了空前的高度[7]，基本明确了储能在新型电力系统中的主体地位，未来要建立合理的储能长效补偿，建立可持续的长效储能市场运行机制，降低市场的不确定性；建立合理的电价补偿机制，结合电力体制改革，建立行之有效的补偿机制细则和具体的产业扶持政策；鼓励多元化的投资及交易方式，提高性价比，促进储能产业的可持续发展，形成大规模储能技术良性发展的态势，助力我国电力系统的转型升级。

3.2关于储能技术的标准体系尚未形成

储能形式种类较多，标准不统一，影响行业快速健康发展。储能技术标准涉及设计、运输、安装、验收、投运、运维、灾后处理、电池回收等多个环节，储能系统标准体系不完善，无法保证储能产品质量与安全，直接影响储能产业健康、快速发展。我国储能技术的发展侧重于电网侧，目前国内外均未见用户侧储能技术及管理规范的相关标准，后续对于用户侧储能亟需从并网的电网适应性、功率控制、环境、并网检测等方面给出技术标准，同时对用户侧储能的并网管理也需要给出规范[8]。以电化学储能为例，电池类型有铅酸电池、锂离子电池、钠离子电池、钠硫电池、液流电池等多种，不同电池在使用过程中有很大的不同，其中充放电特性、使用寿命和回收利用很难达到统一标准，导致在实际应用过程中很难大范围的推广和利用。

为了解决这一问题，2022年10月9日，国家能源局发布的《能源碳达峰碳中和标准化提升行动计划》提出：新型储能标准化建设，需要细化储能电站接入电网和应用场景类型，完善接入电网系统的安全设计、测试验收等标准。加快推动储能用锂电池安全、储能电站安全等新型储能安全强制性国家标准制定等。

3.3新型储能系统复杂难度大，需要技术积累

随着现代储能技术的不断发展，以电化学储能为代表的新型储能技术越来越重要，技术实现也变得越来越复杂，包括储能系统集成技术、电池管理系统（BMS）、储能变流器（PCS）、能量管理系统（EMS）以及通信模块[9]。在实际应用过程中，现代新型储能系统需要更好的技术解决方案，以电化学储能为例，系统内部电芯数量庞大，储能项目电芯单元数量已经达到十万甚至百万以上，且随着电池运行时间的增加，电芯性能不断衰减，而BMS不能跟随电芯性能衰减而实时更新电芯安全指标，且现有标准没有明确详细的现场检测方法。由此可见，储能技术要得到大面积推广，需要持续新技术的不断研发和利用，根据不同的应用场景开发与之相适应的储能技术，积累运行数据，在利用技术的同时能够发现应用问题并解决问题，评估其应用价值。未来应该会出现以独立的拥有核心技术的储能电池系统应用服务商，负责储能系统的规划、设计、运行维护和回收利用等工作，承诺负责系统的使用寿命和运行安全。同时，国内科研机构、高校、企业应联合建立储能技术创新平台，开展相关储能技术的研发，突破关键技术难点；坚持“产学研”的校企合作模式，快速实现技术成果开发和应用，推动储能技术的发展。

四、小结

近年来，我国储能技术取得长足的发展，在电力系统发、输、配、用等环节的应用规模不断提高，2022年我国新增投运的电力储能项目装机规模达到16.5GW，其中抽水蓄能新增规模9.1GW，新型储能达到7.3GW。未来，新型储能技术和设备的研发将会加速，从而确保新能源电力并网的安全稳定，更好地服务我国“双碳”战略。

参考文献

[1] 陈海生，刘畅，徐玉杰，等. 储能在碳达峰碳中和目标下的战略地位和作用[J]. 储能科学与技术，2021，10（5）：1477-1485.

[2] 荆春宁，高力，马佳鹏，吴宇翔，罗一博，孙涛等“碳达峰、碳中和”背景下能源发展趋势与核能定位研判[J]. 核科学与工程，2022，42（1）：1-9

[3] 严欢，袁斌，贾宏刚，等. 促进陕西新能源发展的“源-网-荷-储”关键技术研究[Z]. 国网陕西省电力公司经济技术研究院. 2021.

[4] 国家发展改革委，国家能源局. 国家发展改革委国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见[J]. 电力设备管理，2021（7）：16-17，40.

[5] 中国能源研究会储能专委会，《储能产业研究白皮书2023》。

[6] 刘亚巍. 新能源发电成本与上网电价分析[J]. 百科论坛电子杂志，2021（18）：2557.

[7] 肖婷，姜礼华，向鹏，等. 面向电力行业的高层次储能技术人才实践与创新能力培养探究[J]. 科技风，2021（26）：170-171，178

[8] 郭建宇，王锐，李锰. 电力储能系统标准建设现状研究[J]. 电力设备管理，2023（2）：81-84.

[9] 马贝龙，王林，龚培娇，等. 基于电池管理系统的逆变器控制策略研究[J]. 自动化技术与应用，2019，38（4）：18-23，62.

作者简介：马飞（1980-），男．山东淄博人，硕士研究生，副教授，研究方向：电力系统自动化技术。