以風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對(duì)綠色低碳發(fā)展有著重要意義。不過(guò)這些能源受天氣影響，具有間歇性和波動(dòng)性，會(huì)導(dǎo)致發(fā)電高峰與用電高峰不匹配，帶來(lái)電網(wǎng)調(diào)節(jié)能力不足和頻率穩(wěn)定難度上升等挑戰(zhàn)。儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，能使電力供需更趨平衡、提升電力傳輸配送質(zhì)量、提供應(yīng)急備用能源等。國(guó)際能源署和國(guó)際可再生能源署研究顯示，隨著新能源發(fā)電規(guī)模迅速擴(kuò)大，到2050年全球儲(chǔ)能容量規(guī)模需求將是目前的300倍至500倍。儲(chǔ)能正日益成為新型電力系統(tǒng)的重要組成部分和關(guān)鍵支撐技術(shù)。

 

儲(chǔ)能是指采用物理或化學(xué)方法將能量進(jìn)行儲(chǔ)存和再釋放的過(guò)程。目前，可以利用蓄能水庫(kù)、飛輪、化學(xué)電池設(shè)備和壓縮空氣裝置等，根據(jù)需要“存取”電力。其中，抽水蓄能是發(fā)展最成熟、裝機(jī)容量最大的儲(chǔ)能技術(shù)。它利用水能發(fā)電，工作原理簡(jiǎn)單、技術(shù)成熟、使用壽命長(zhǎng)，不過(guò)也受到選址、建設(shè)周期長(zhǎng)和初始投資大等因素制約。

 

以電化學(xué)儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能為代表的新型儲(chǔ)能技術(shù)可以廣泛應(yīng)用于新型電力系統(tǒng)發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)，是未來(lái)重要的發(fā)展方向。新型儲(chǔ)能技術(shù)不僅可以“填谷削峰”，撫平電力供需，還具有響應(yīng)速度快等特性，能夠涵蓋秒級(jí)、小時(shí)級(jí)、數(shù)周乃至數(shù)月等各種時(shí)長(zhǎng)的能量?jī)?chǔ)存和再釋放的場(chǎng)景，從而提升新型電力系統(tǒng)的靈活性，保障電力供應(yīng)安全和穩(wěn)定性。

 

電化學(xué)儲(chǔ)能近年來(lái)發(fā)展迅速，全球裝機(jī)規(guī)模從2012年的不到1吉瓦增長(zhǎng)到2020年的超過(guò)13吉瓦，貢獻(xiàn)了同期電力儲(chǔ)能裝機(jī)的主要增量，其中又以鋰電池應(yīng)用最廣。儲(chǔ)能鋰電池就像是超大型的“電池”，在持續(xù)放電能力、響應(yīng)速度和使用壽命等方面均有較大優(yōu)勢(shì)，可以在發(fā)電側(cè)、用戶側(cè)和電網(wǎng)側(cè)等許多場(chǎng)景應(yīng)用。特別是在深山、海島等一些偏遠(yuǎn)地區(qū)，使用家庭鋰電池儲(chǔ)能系統(tǒng)可以提高可再生能源發(fā)電的穩(wěn)定性和使用率，在用戶端實(shí)現(xiàn)“自發(fā)自用”，節(jié)省用電成本。

 

氫儲(chǔ)能技術(shù)正成為儲(chǔ)能領(lǐng)域的新秀。氫氣是具有高能量密度特性的氣體，可以通過(guò)電解水制取氫氣實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能。目前，多個(gè)國(guó)家正研究利用風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源發(fā)電，制取氫氣作為工業(yè)原料、燃料或發(fā)電原料，從而形成“電—氣—電”的能量轉(zhuǎn)換，實(shí)現(xiàn)跨季節(jié)的儲(chǔ)能和長(zhǎng)距離的輸送，支持新能源電力的消納。

 

全球多國(guó)還圍繞超級(jí)電容、飛輪儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱和儲(chǔ)冷等方面，進(jìn)行儲(chǔ)能科學(xué)研究和技術(shù)開(kāi)發(fā)示范。此外，儲(chǔ)能技術(shù)的大規(guī)模應(yīng)用仍需解決成本、安全性等一系列問(wèn)題。各國(guó)應(yīng)進(jìn)一步加快相關(guān)基礎(chǔ)研究和技術(shù)合作，推動(dòng)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)市場(chǎng)走向成熟，加速全球綠色低碳電力系統(tǒng)和能源體系變革，讓清潔的電力早日普及。

 

歐訓(xùn)民（作者為清華大學(xué)清華三峽氣候與低碳中心、核能與新能源技術(shù)研究院副研究員）