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新型儲(chǔ)能對(duì)于提升能源電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、綜合效率和安全保障能力，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)，具有重要意義。近年來(lái)，隨著儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展，新型儲(chǔ)能技術(shù)不斷突破，在越來(lái)越多的場(chǎng)景實(shí)現(xiàn)示范應(yīng)用。

新型儲(chǔ)能種類及特點(diǎn)

新型儲(chǔ)能技術(shù)主要包括儲(chǔ)熱技術(shù)、氫儲(chǔ)能技術(shù)、電磁儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等。

儲(chǔ)熱技術(shù)屬于能量型儲(chǔ)能技術(shù)，能量密度高，成本低，壽命長(zhǎng)，綜合熱利用效率高，在可再生能源消納、清潔供暖及太陽(yáng)能光熱電站儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域均可發(fā)揮較大作用。

電磁儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能屬于功率型儲(chǔ)能技術(shù)。電磁儲(chǔ)能中，超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能功率特性好，但能量密度較低，成本高；超級(jí)電容器功率密度高，充放電循環(huán)次數(shù)達(dá)十萬(wàn)次甚至數(shù)百萬(wàn)次，但儲(chǔ)能密度較低，成本高。飛輪儲(chǔ)能壽命長(zhǎng)，對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響，但自放電率高，成本高。這些儲(chǔ)能技術(shù)離實(shí)現(xiàn)大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用還有一段距離。

2021年7月，國(guó)家發(fā)展改革委、國(guó)家能源局發(fā)布《關(guān)于加快推動(dòng)新型儲(chǔ)能發(fā)展的指導(dǎo)意見(jiàn)》（以下簡(jiǎn)稱《指導(dǎo)意見(jiàn)》）?！吨笇?dǎo)意見(jiàn)》提出，抽水蓄能和新型儲(chǔ)能是支撐新型電力系統(tǒng)的重要技術(shù)和基礎(chǔ)裝備?！吨笇?dǎo)意見(jiàn)》將發(fā)展新型儲(chǔ)能作為提升能源電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、綜合效率和安全保障能力，支撐新型電力系統(tǒng)建設(shè)的重要舉措。

《指導(dǎo)意見(jiàn)》明確，到2025年實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能從商業(yè)化初期向規(guī)?；l(fā)展轉(zhuǎn)變。新型儲(chǔ)能技術(shù)創(chuàng)新能力顯著提高，裝機(jī)規(guī)模達(dá)3000萬(wàn)千瓦以上。新型儲(chǔ)能在推動(dòng)能源領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和過(guò)程中發(fā)揮顯著作用。到2030年，實(shí)現(xiàn)新型儲(chǔ)能全面市場(chǎng)化發(fā)展。新型儲(chǔ)能核心技術(shù)裝備自主可控，裝機(jī)規(guī)?；緷M足新型電力系統(tǒng)相應(yīng)需求。新型儲(chǔ)能成為能源領(lǐng)域碳達(dá)峰碳中和的關(guān)鍵支撐之一。堅(jiān)持儲(chǔ)能技術(shù)多元化，推動(dòng)鋰離子電池等相對(duì)成熟新型儲(chǔ)能技術(shù)成本持續(xù)下降和商業(yè)化規(guī)模應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)壓縮空氣、液流電池等長(zhǎng)時(shí)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入商業(yè)化發(fā)展初期，加快飛輪儲(chǔ)能、鈉離子電池等技術(shù)開(kāi)展規(guī)模化試驗(yàn)示范，以需求為導(dǎo)向，探索開(kāi)展儲(chǔ)氫、儲(chǔ)熱及其他創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)的研究和示范應(yīng)用。

超導(dǎo)儲(chǔ)能

在超導(dǎo)電力技術(shù)應(yīng)用中，超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)以其具有儲(chǔ)能密度高、功率密度高、響應(yīng)速度快、儲(chǔ)能效率高及四象限功率補(bǔ)償能力的特點(diǎn)，在提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善供電品質(zhì)方面受到廣泛關(guān)注。

超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)主要是由超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體、制冷單元、監(jiān)控系統(tǒng)以及用于連接電力系統(tǒng)與超導(dǎo)磁體的變流器組成，具體來(lái)說(shuō)是利用高電流密度的超導(dǎo)帶材制成儲(chǔ)能磁體，并利用整流器將電網(wǎng)中過(guò)剩的電能以磁場(chǎng)能的形式儲(chǔ)存起來(lái)，等到需要時(shí)，再通過(guò)逆變器將儲(chǔ)存的磁場(chǎng)能釋放出來(lái)，回送給電網(wǎng)或作其他用途。由于超導(dǎo)磁體在超導(dǎo)狀態(tài)下的零電阻特性，使其可以長(zhǎng)時(shí)間處于無(wú)焦耳熱損耗運(yùn)行狀態(tài)，而且超導(dǎo)線圈的電流密度是常規(guī)線圈的10～100倍，因此，可以達(dá)到很高的儲(chǔ)能密度。隨著高溫超導(dǎo)技術(shù)的不斷進(jìn)步以及高溫超導(dǎo)材料逐步走向?qū)嵱没?，為高溫超?dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)的廣泛應(yīng)用提供了廣闊前景。

2007年，國(guó)家電網(wǎng)公司成立超導(dǎo)電力技術(shù)研究團(tuán)隊(duì)，率先開(kāi)始基于第二代高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體的超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)關(guān)鍵技術(shù)研究。2011年，中國(guó)電科院成功研制出國(guó)內(nèi)首臺(tái)過(guò)冷液氮溫區(qū)千焦級(jí)容量的混合式高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)，并應(yīng)用于國(guó)家電網(wǎng)公司動(dòng)模仿真中心的200千米輸電線路上；2014年，進(jìn)一步提出采用一種螺旋內(nèi)冷千安級(jí)復(fù)合超導(dǎo)體的3兆焦超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體技術(shù)，進(jìn)行了臨界電流、故障穩(wěn)定性等試驗(yàn)驗(yàn)證。

作為先進(jìn)的電能存儲(chǔ)技術(shù)，超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)具有極高的應(yīng)用價(jià)值，未來(lái)實(shí)現(xiàn)規(guī)模應(yīng)用后，能有效改善電網(wǎng)電壓波動(dòng)和頻率特性，確保我國(guó)以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)安全。

壓縮空氣儲(chǔ)能

8月4日，山東泰安肥城10兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能電站一次送電成功，標(biāo)志著國(guó)內(nèi)首家壓縮空氣儲(chǔ)能商業(yè)電站順利實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

肥城10兆瓦壓縮空氣儲(chǔ)能電站充分利用泰安肥城邊院地區(qū)地下鹽穴密閉性好、穩(wěn)定性高的天然優(yōu)勢(shì)，在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)壓縮空氣至鹽穴腔體，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)排氣推動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電，發(fā)揮輔助電網(wǎng)削峰填谷作用。該項(xiàng)目的順利實(shí)施，將在增強(qiáng)系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行、提升新能源負(fù)荷支撐能力等方面發(fā)揮示范引領(lǐng)作用。

該項(xiàng)目于2019年年底開(kāi)工。在并網(wǎng)建設(shè)過(guò)程中，山東泰安供電公司成立并網(wǎng)服務(wù)工作專班，精細(xì)制訂并網(wǎng)工程計(jì)劃，強(qiáng)化送出工程質(zhì)量與進(jìn)度管控，克服惡劣天氣影響，為項(xiàng)目提前并網(wǎng)提供堅(jiān)強(qiáng)保障。下一步，該公司將同步配合做好二期300兆瓦項(xiàng)目接入系統(tǒng)方案研究與工程建設(shè)，充分發(fā)揮新型儲(chǔ)能電站調(diào)峰調(diào)頻作用，不斷增強(qiáng)系統(tǒng)深度調(diào)節(jié)能力。

壓縮空氣儲(chǔ)能主要包括兩個(gè)工作過(guò)程，即儲(chǔ)能過(guò)程和釋能過(guò)程。

儲(chǔ)能過(guò)程：在電網(wǎng)負(fù)荷的低谷時(shí)段，應(yīng)用電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)對(duì)空氣進(jìn)行壓縮，并將壓縮后的高壓空氣存儲(chǔ)在地下鹽穴中。通過(guò)儲(chǔ)能過(guò)程，實(shí)現(xiàn)電能到空氣壓力能的轉(zhuǎn)換，完成電能的儲(chǔ)存。在此過(guò)程中，各級(jí)壓縮機(jī)的壓縮熱通過(guò)間冷器換熱回收，并儲(chǔ)存在蓄熱介質(zhì)中，回收熱量后的蓄熱介質(zhì)儲(chǔ)存在熱罐中。

釋能過(guò)程：在電網(wǎng)負(fù)荷的高峰和尖峰時(shí)段，將存儲(chǔ)在鹽穴中的高壓空氣釋放，通過(guò)驅(qū)動(dòng)膨脹機(jī)做功發(fā)電，并將生產(chǎn)的電能輸送至電網(wǎng)，完成空氣壓力能到電能的轉(zhuǎn)換。在此過(guò)程中，來(lái)自熱罐的蓄熱介質(zhì)通入各級(jí)膨脹機(jī)的級(jí)前換熱器，加熱各級(jí)膨脹機(jī)進(jìn)口空氣，釋放完熱量的蓄熱介質(zhì)儲(chǔ)存到冷罐中。

壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括壓縮機(jī)系統(tǒng)、膨脹發(fā)電系統(tǒng)、儲(chǔ)熱系統(tǒng)、儲(chǔ)氣系統(tǒng)和輔助冷卻系統(tǒng)等。

●壓縮機(jī)系統(tǒng)是儲(chǔ)能電站實(shí)現(xiàn)電能轉(zhuǎn)化為壓縮空氣勢(shì)能和蓄熱介質(zhì)熱能的能量轉(zhuǎn)換裝置，用于平衡電網(wǎng)中過(guò)剩電能，參與電網(wǎng)調(diào)峰。

●膨脹發(fā)電系統(tǒng)主要包括多級(jí)高負(fù)荷膨脹機(jī)、級(jí)間換熱器、發(fā)電機(jī)等，膨脹機(jī)用于將高壓空氣的壓力能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，并輸出給發(fā)電機(jī)轉(zhuǎn)換為電能。

●儲(chǔ)熱系統(tǒng)是壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的主要組成部分，主要用于在儲(chǔ)能過(guò)程存儲(chǔ)壓縮機(jī)產(chǎn)生的壓縮熱，并且在釋能過(guò)程將熱能傳給膨脹機(jī)入口前的空氣，提高空氣的膨脹做功效果。

壓縮空氣儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)包括：快速啟動(dòng)（<15分鐘）；能量密度和功率密度較高；具備黑啟動(dòng)能力；日常運(yùn)營(yíng)成本低；設(shè)備的使用壽命長(zhǎng)，損耗低；不需要借助傳統(tǒng)化石能源加熱壓縮空氣。但壓縮空氣儲(chǔ)能也受到多方面因素制約，包括：投資成本高，投資回報(bào)長(zhǎng)（投資回報(bào)>25年）；對(duì)于絕熱系統(tǒng)，蓄熱器自放電率高，對(duì)于非絕熱系統(tǒng)，效率又比較低（<55％）。

來(lái)源：中國(guó)政府網(wǎng)、《國(guó)家電網(wǎng)報(bào)》、電網(wǎng)頭條、國(guó)網(wǎng)山東電力、中國(guó)電科院等，郭軼敏、崔璨、楊亞迪、諸嘉慧對(duì)本文有貢獻(xiàn)