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在(zai)實現“雙(shuang)碳”目標(biao)背景下，風電、太(tai)陽能發電等新(xin)能源發電發展迅速(su)，其波(bo)動性給電力系統穩(wen)定運行和(he)供(gong)需平(ping)衡(heng)帶來(lai)挑戰(zhan)。長時儲能憑借長周期、大容量(liang)特性，能夠在(zai)長時間維度上平(ping)抑新(xin)能源發電帶來(lai)的(de)波(bo)動，保障季節(jie)性及極(ji)端天氣下的(de)電力供(gong)應。

目前(qian)，國內外對(dui)于長(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的放電時(shi)(shi)長(chang)(chang)尚未統一定(ding)義，國內一般(ban)認(ren)為持續放電時(shi)(shi)長(chang)(chang)在(zai)4小時(shi)(shi)以(yi)上的技術屬于長(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)，主要包括抽(chou)水(shui)蓄(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、壓縮空氣儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)、熔鹽(yan)儲(chu)熱(re)、液流電池(chi)和氫儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)等5種類(lei)型(xing)。發展長(chang)(chang)時(shi)(shi)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)對(dui)我國保障能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)安全、推動能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)綠色低碳轉型(xing)、促進能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)源(yuan)高(gao)質量發展具有重要意義。

長時儲能是保障新型電力系統安全穩定運行的重要手段

國網能(neng)源研究院有限(xian)公司預測：2060年全(quan)社會用電(dian)(dian)量約15.7萬億(yi)千(qian)(qian)瓦時，電(dian)(dian)源裝(zhuang)(zhuang)機將(jiang)超(chao)過(guo)67億(yi)千(qian)(qian)瓦，非化石能(neng)源裝(zhuang)(zhuang)機占比和發電(dian)(dian)量占比均超(chao)過(guo)80%；其中，風能(neng)、太陽能(neng)發電(dian)(dian)裝(zhuang)(zhuang)機將(jiang)超(chao)過(guo)40億(yi)千(qian)(qian)瓦，裝(zhuang)(zhuang)機占比超(chao)過(guo)60%，發電(dian)(dian)量占比超(chao)過(guo)50%。

隨著新(xin)能源(yuan)(yuan)電(dian)(dian)源(yuan)(yuan)和電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子設備(bei)大(da)規模(mo)接入(ru)，電(dian)(dian)力(li)(li)系統高(gao)比例可再生能源(yuan)(yuan)、高(gao)比例電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)子設備(bei)的“雙高(gao)”特征(zheng)凸(tu)顯，系統轉動慣量(liang)持(chi)續下降，調(diao)頻、調(diao)壓能力(li)(li)不(bu)足，使得電(dian)(dian)力(li)(li)實時(shi)平衡難度增大(da)，這對電(dian)(dian)力(li)(li)系統調(diao)節(jie)資源(yuan)(yuan)提出(chu)了巨大(da)的需求。同時(shi)，風電(dian)(dian)、太陽能發(fa)電(dian)(dian)易受天(tian)(tian)氣影響，“極(ji)熱無風、極(ji)寒少光(guang)”特點明顯，出(chu)現極(ji)端天(tian)(tian)氣時(shi)出(chu)力(li)(li)不(bu)穩定，容易造成電(dian)(dian)力(li)(li)供需不(bu)平衡。根據仿真分析(xi)，當電(dian)(dian)力(li)(li)系統中風電(dian)(dian)、太陽能發(fa)電(dian)(dian)量(liang)占比超過(guo)50%時(shi)，需要解(jie)決數天(tian)(tian)、數周乃至(zhi)跨季節(jie)的電(dian)(dian)力(li)(li)電(dian)(dian)量(liang)平衡問(wen)題。由于2至(zhi)4小時(shi)的短時(shi)儲能不(bu)具備(bei)相(xiang)應的支撐能力(li)(li)，大(da)規模(mo)長周期儲能的作用將會進一(yi)步凸(tu)顯。

與短(duan)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)相比，長(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)在提(ti)升新能(neng)(neng)源發電(dian)消納能(neng)(neng)力(li)、增(zeng)強電(dian)網靈活性等方(fang)面(mian)優勢更明顯，尤其是應對季節性氣候或極端天(tian)(tian)氣時(shi)，長(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)可以提(ti)供更長(chang)時(shi)間的(de)電(dian)力(li)安(an)全(quan)保(bao)障儲(chu)(chu)備，實現跨(kua)天(tian)(tian)、跨(kua)月甚(shen)至跨(kua)季節的(de)充放電(dian)循(xun)環。“新能(neng)(neng)源+長(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)”將成為(wei)保(bao)障新型(xing)電(dian)力(li)系統安(an)全(quan)穩定運(yun)行的(de)重(zhong)要解(jie)決方(fang)案(an)之一(yi)。

長時儲能技術在不同時間尺度調節場景下發揮作用

國(guo)家發展改革委和(he)國(guo)家能源局對儲(chu)(chu)(chu)能發展進行了整體(ti)規劃部(bu)署，出臺(tai)了《“十四五(wu)”新(xin)型(xing)儲(chu)(chu)(chu)能發展實施方案》等文件，要求重點(dian)試點(dian)示范壓縮空氣、液流電池、高效儲(chu)(chu)(chu)熱等日到(dao)周(zhou)、周(zhou)到(dao)季(ji)時間尺(chi)度儲(chu)(chu)(chu)能技(ji)術(shu)(shu)，以(yi)及可再生能源制(zhi)氫、制(zhi)氨等更長周(zhou)期儲(chu)(chu)(chu)能技(ji)術(shu)(shu)，滿足(zu)多時間尺(chi)度應用(yong)需求。

根據日(ri)、周、季(ji)(ji)(ji)等時(shi)間尺度，長(chang)(chang)(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)分為日(ri)長(chang)(chang)(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)（4至(zhi)12小(xiao)(xiao)時(shi)）、周長(chang)(chang)(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)（12至(zhi)100小(xiao)(xiao)時(shi)）和季(ji)(ji)(ji)長(chang)(chang)(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)（100小(xiao)(xiao)時(shi)以(yi)上）。日(ri)長(chang)(chang)(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)主要應(ying)用于日(ri)間能(neng)量轉換，周長(chang)(chang)(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)主要應(ying)用于多天電(dian)力平(ping)(ping)衡，季(ji)(ji)(ji)長(chang)(chang)(chang)時(shi)儲(chu)(chu)能(neng)主要應(ying)用于季(ji)(ji)(ji)節電(dian)力平(ping)(ping)衡以(yi)及極端(duan)天氣(qi)下(xia)的電(dian)力平(ping)(ping)衡。

綜(zong)合考慮當前長時(shi)儲能技術放(fang)電時(shi)長和容量、效率(lv)、經濟性、技術成(cheng)熟度(du)等(deng)多種(zhong)因素(su)，日調(diao)節、周調(diao)節以(yi)及季調(diao)節場景適用(yong)不同的長時(shi)儲能技術。

在日調節場景下，抽(chou)水蓄能(neng)(neng)是(shi)最適用的儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)技術(shu)。當前，火電機組(zu)仍是(shi)我國電力(li)系統靈(ling)活性的主(zhu)(zhu)(zhu)要支(zhi)撐，儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)主(zhu)(zhu)(zhu)要用于日間調峰。抽(chou)水蓄能(neng)(neng)憑借技術(shu)成熟(shu)以及成本(ben)低等優勢成為長時儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)的主(zhu)(zhu)(zhu)流方(fang)式，而(er)壓縮空(kong)氣儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)、熔(rong)鹽(yan)儲(chu)(chu)(chu)(chu)熱、液流電池和氫(qing)儲(chu)(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)等仍處(chu)在工(gong)程示范階段，在當前市場機制下不具(ju)備(bei)競爭力(li)。

在周調節場(chang)景(jing)下(xia)，壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)、熔鹽(yan)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)和液(ye)流(liu)電(dian)(dian)池(chi)等(deng)將成為長時(shi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)主要方式，形成多元化競爭(zheng)格局(ju)。隨(sui)著(zhu)新能(neng)(neng)(neng)源占(zhan)比逐步提高(gao)，電(dian)(dian)力系統對長時(shi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)需求進(jin)一(yi)步增加，將推動多種長時(shi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)技術(shu)(shu)應用(yong)(yong)。壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)依靠大型地下(xia)洞穴(xue)或地上(shang)儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)室(shi)進(jin)行儲(chu)(chu)(chu)氣(qi)(qi)，隨(sui)著(zhu)深(shen)冷液(ye)化、超臨(lin)界等(deng)技術(shu)(shu)取得突破，可(ke)作為抽(chou)水蓄能(neng)(neng)(neng)的(de)補充。熔鹽(yan)儲(chu)(chu)(chu)熱(re)在光熱(re)發電(dian)(dian)、火電(dian)(dian)機組靈(ling)活(huo)性(xing)改造以及(ji)熱(re)電(dian)(dian)聯供等(deng)場(chang)景(jing)具有(you)明顯優(you)勢，是大規模(mo)中高(gao)溫儲(chu)(chu)(chu)熱(re)的(de)主流(liu)技術(shu)(shu)。液(ye)流(liu)電(dian)(dian)池(chi)功率和容量解耦，擴容性(xing)強，不受地理條件限(xian)制，采用(yong)(yong)模(mo)塊化設計，有(you)利于(yu)提高(gao)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)的(de)規模(mo)和靈(ling)活(huo)性(xing)。

在季(ji)調節場景下，氫儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)是最適用的(de)大(da)(da)規模、長(chang)周期(qi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)方(fang)式。到2060年，新(xin)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)將成為發(fa)電(dian)主(zhu)力且成本大(da)(da)幅降低。由于(yu)風電(dian)具(ju)有較強的(de)隨機性(xing)、間歇性(xing)和(he)(he)反調峰特(te)性(xing)，風資源(yuan)豐(feng)富的(de)地區更需要(yao)跨季(ji)節長(chang)時(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)來(lai)保(bao)障季(ji)節性(xing)電(dian)力平衡和(he)(he)極端天(tian)氣下的(de)電(dian)力供應(ying)。與其他儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)方(fang)式相比，氫儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)在放電(dian)時(shi)(shi)長(chang)和(he)(he)容量上具(ju)有明顯優勢，儲(chu)(chu)存形式多樣，不受地理條件(jian)限制(zhi)，有望成為跨季(ji)節長(chang)時(shi)(shi)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)技(ji)術(shu)的(de)首(shou)選。氫儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)隨著(zhu)制(zhi)、儲(chu)(chu)、輸(shu)、用等(deng)方(fang)面技(ji)術(shu)不斷突破，成本將大(da)(da)幅降低，能(neng)(neng)(neng)夠應(ying)用于(yu)電(dian)力系統(tong)各個(ge)環(huan)節。

需從政策、技術和應用等方面推動長時儲能發展

構(gou)建新(xin)型(xing)電力(li)系統需(xu)(xu)要不同時(shi)長的(de)儲(chu)能技(ji)(ji)(ji)術(shu)，以滿(man)足各類場景的(de)調節需(xu)(xu)求。然而，長時(shi)儲(chu)能整(zheng)體上(shang)還處于初步(bu)發(fa)展階段，技(ji)(ji)(ji)術(shu)類型(xing)較多，商業模(mo)式和(he)運行機制尚不完善，產(chan)(chan)業發(fa)展規模(mo)較小，還沒有形成完整(zheng)的(de)產(chan)(chan)業鏈(lian)，成本(ben)也有待(dai)進一步(bu)下降。為(wei)此，需(xu)(xu)要從政策、技(ji)(ji)(ji)術(shu)和(he)應用等三方(fang)面(mian)推(tui)動長時(shi)儲(chu)能技(ji)(ji)(ji)術(shu)發(fa)展。

在政策方面(mian)，建議(yi)出臺適(shi)用(yong)于長時儲(chu)能發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)的電力市場機(ji)制(zhi)(zhi)，完善長時儲(chu)能相(xiang)關市場價格機(ji)制(zhi)(zhi)，建立(li)合理的長效補償和補償監管機(ji)制(zhi)(zhi)，加大對長時儲(chu)能產業(ye)(ye)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)的支持力度(du)，促進長時儲(chu)能產業(ye)(ye)可持續(xu)發(fa)(fa)展(zhan)(zhan)(zhan)。

在(zai)技(ji)術(shu)方面，建議持續跟蹤長時儲(chu)能技(ji)術(shu)在(zai)成本(ben)、效(xiao)率(lv)、安全、應(ying)用等方面的(de)創新(xin)研究(jiu)，適(shi)時開展部分長時儲(chu)能相關礦產資源儲(chu)備(bei)，加強長時儲(chu)能全產業鏈經(jing)濟性(xing)與技(ji)術(shu)成熟度分析，以科技(ji)創新(xin)推動長時儲(chu)能技(ji)術(shu)的(de)多元化應(ying)用研究(jiu)和工程示范。

在應用方面，建(jian)(jian)(jian)議結合(he)新型電(dian)力(li)系(xi)(xi)統(tong)的建(jian)(jian)(jian)設(she)階段，分析研判(pan)長時(shi)儲能技(ji)(ji)術在新型電(dian)力(li)系(xi)(xi)統(tong)中(zhong)的場景適用性，厘清長時(shi)儲能技(ji)(ji)術演(yan)變路徑，統(tong)籌發展(zhan)應用長時(shi)儲能和短(duan)時(shi)儲能，明確(que)各類儲能技(ji)(ji)術的建(jian)(jian)(jian)設(she)時(shi)序和區(qu)域布局(ju)，更好地服務新型電(dian)力(li)系(xi)(xi)統(tong)建(jian)(jian)(jian)設(she)。

（作者單位：國(guo)家電(dian)網有限公司大數據中(zhong)心中(zhong)國(guo)電(dian)力科學(xue)研究院(yuan)）