長時儲能究竟有哪些？

隨著全球電力系統脫碳進程加速，風電、光伏等新能源裝機及電量占比不斷提高，電力系統對可靠電力支撐的時長需求不斷增加。近幾年，發電側的儲能建設需求逐漸被重視，長時儲能開始進入大眾視線，并迅速引發技術研究和資本投資的熱潮。

(資料圖)

那么，你知道什么是長時儲能嗎？與之相對的短時儲能又有哪些呢？

長時儲能

按照儲能作用時間的長短，將儲能系統分為數時級以上、分鐘至小時級、秒級等。儲能時長通常用儲能設備在額定容量下連續輸出的小時數來表示。大家通常將 4 小時以上的儲能技術稱為長時儲能，其可實現跨天、跨月，乃至跨季節充放電循環的儲能系統，以滿足電力系統的長期穩定。長時儲能并沒有準確的定義，通常被用作具有足夠長的持續放電時間、可以提供穩定容量并支撐電網資源充裕度的儲能系統的簡稱。

抽水蓄能

長時儲能涵蓋了一系列儲能技術，包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、液流電池、高溫熔鹽儲熱、綠色氫能等。雖然“長時儲能”這一概念比較新，但適合用于長時場景的儲能技術及實踐卻有較長的歷史。機械儲能領域中，除了經濟高效的抽水蓄能外，還出現了一批專注于壓縮空氣、重力儲能等新興儲能新技術，將上線百兆瓦級別的示范項目，此外，蓄熱儲能，化學儲能（氫、氨）等技術也逐漸進入人們的視野。

壓縮空氣儲能

隨著風電光伏滲透率的提高，在功率及電量占比大的情況下，長時儲能將成為剛需。目前，抽水蓄能仍然是當前最成熟、裝機最多的主流儲能技術，抽水蓄能是機械儲能的一種：在電力負荷低谷期將水從下池水庫抽到上池水庫時，將電能轉化成重力勢能儲存起來，在負荷高峰時利用反向水流發電，綜合效率在 70%到 85%之間。

抽水蓄能

我國也在為各種長儲能技術提供支持，國家科技部發布的《“十四五”國家的重點研發計劃》提出為代表各種長時間儲能多種儲能技術提供了研發的資金支持。《十四五新型儲能發展實施方案》部署了多種長時儲能技術的研發攻關任務，包括全釩液流電池、鐵鉻液流電池、壓縮空氣儲能、熔鹽熱儲能、氫儲能等多種類別技術，反映出碳達峰、碳中和目標對長時儲能的迫切要求。

短時儲能

在4小時以內的短時儲能，主要以電化學為主，還有多種化學方式齊頭并進，根據不同的應用場景、規模、技術特點來個性化改變項目標準。比如飛輪在軌道交通，超級電容在風電的領域，還有國內大連融科和北京普能釩液流的百兆瓦級液流電池等。

電化學儲能是短時儲能的主要組成部分，其中磷酸鐵鋰電池作為主要技術路線，在電動車上已有一定檢驗，且近些年規?；臄U產，拉動了磷酸鐵鋰不斷優化。近幾年海外市場需求強勁，國內電芯和電池的價格和光伏組件一樣大幅度回調，不過磷酸鐵鋰電池在電車上和電力系統的運用過程中，因循環次數和壽命不同而具有很大差別。

現在對磷酸鐵鋰在電力領域里面的應用，主流電池廠商在做一些創新性的研究；如把電池的容量做大，電力儲能的磷酸鐵鋰的單個電池容量比較常見的大電池就是280、300Ah左右的；還可以改變它的形狀，比如比亞迪的刀片電池，團隊在考慮用短的刀片電池在作為在電力場景的應用，做一些差異化的應用性的研究和改進。

雖然現階段長時儲能更被業內看好，但是在2022年，國家發改委、能源局印發《“十四五”新型儲能發展實施方案》，首次明確“短時高頻儲能技術”應用路線，推動短時高頻儲能技術示范。

飛輪儲能系統是最具代表性的短時高頻儲能技術，被視為新型儲能產業最有潛力的發展方向之一，它是一種機電能量轉換和儲存裝置。在構建以新能源為主體的新型電力系統背景下，飛輪儲能系統可廣泛應用于電網頻率調節，對解決新能源并網一次調頻及慣量響應等暫態頻率主動支撐以及保障新型電力系統安全和穩定運行方面，具有重大現實意義。

上個月，國內首個飛輪+鋰電池復合儲能火力發電聯合調頻項目——山西公司朔州熱電飛輪儲能復合調頻項目正式投運，填補了國內飛輪與電化學復合儲能領域空白。

為什么要發展長時儲能

隨著光能風能不斷深入，其發電間歇性對電網負面影響將愈發嚴重，部分水電站也面臨著生態系統破壞后越來越長的枯水期，無法保證出力。而要解決這個問題，光靠建造更多輸電網絡遠遠不夠。長時儲能可憑借長周期、大容量特性，在更長時間維度上調節新能源發電波動，在清潔能源過剩時避免電網擁堵，負荷高峰時增加清潔能源消納。

舉個例子，如果水電站調節水庫的蓄水量只夠放兩個小時，那后半夜依然得在黑暗中度過；即使水庫蓄水量夠用十個小時，還得寄希望于第二天是晴天或刮風，如果是無風的陰天持續了兩三天，那就得準備更大的水庫，也就是長時儲能。

熔鹽儲能

當然，未來的電力系統也會有風光之外的其他電源，考慮到電源的發電互補特性，再配上適當時長的長時儲能，電力系統就變成了完全調節水電站，可保證日常用電。

麥肯錫預測，到2040年全球范圍內將部署85-140億千瓦時容量的長時儲能。這約等于我國2021年全社會用電量的1.5%，該規模儲能若用于供應我國全社會用電負荷，可支撐5-6天。

根據全球長時儲能理事會發布的白皮書顯示，要達到全球碳中和目標，到2040年在全球范圍內部署85TWh-140TWh的長時儲能，使可再生能源取代化石燃料，減少電力部門的排放10-15%，每年減少2.3萬噸二氧化碳排放。實現這一目標所需的投資可能在1.5~3萬億美元之間。

對標中國，由于中國可再生能源占全球比例為26%，因此中國將需要部署22TWh~36TWh的長時儲能，其中包含抽水蓄能。目前發改委公布的中國的抽水蓄能資源規劃，在2035年大概能做到3TWh左右的容量。對照標準，還需要有90%長時儲能，需要有其他各種新興技術，包括液流電池、蓄熱儲能、壓縮空氣儲能等等來滿足，市場增長空間將達到數萬億人民幣。

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