“长时储能”五大技术流派的发展趋势

前言

随着全球电力系统脱碳进程加速，风电、光伏等新能源装机及电量占比不断提高，电力系统对可靠电力支撑的时长需求不断增加。

近几年，长时储能开始进入大众视线，并迅速引发技术研究和资本投资的热潮。

作者 ｜ 方文

图片来源 ｜ 网 络

长时储能碳中和时代的必然呼唤

长时储能，一般指 4 小时以上的储能技术。长时储能系统是可实现跨天、跨月，乃至跨季节充放电循环的储能系统，以满足电力系统的长期稳定。

可再生能源发电渗透率越高，所需储能时长越长。可再生能源发电具有间歇性的特点，主要发电时段和高峰用电时段错位，存在供需落差。

随渗透率上升，平衡电力系统的负荷要求增加。相较于短时储能，长时储能系统可更好地实现电力平移，将可再生能源发电系统的电力转移到电力需求高峰时段，起到平衡电力系统、规模化储存电力的作用。

大型储能赛道火热，储能新技术日新月异，钠离子电池、液流电池、重力储能、飞轮储能、压缩空气储能产业化不断加速，示范项目落地的消息层出不穷。

液流电池

液流电池以正负极活性物质为分类标准，可分为全钒液流电池，锌溴液流电池、铁铬液流电池等，其中，全钒和铁铬是商用主流。

液流电池由于结构设计，工作时，正负极电解液分离，各自循环，互不干扰，具有循环寿命长、适用范围广、容量高、安全性高和电解液可重复使用等优点。

在长时储能领域，铁铬液流电池优势尤其明显，毒性、腐蚀性较低，循环寿命可达上万次，折合成使用时间，可达20年以上，且综合成本接近抽水蓄能，在长时储能领域潜力巨大。

目前，已经建成的液流电池储能项目有200MW／800MWh大连液流电池储能调峰电站国家示范项目、10MW／40MWh国电投驼山网源友好风电场储能项目和1MW／2MWh华电滕州新能源热电有限公司项目等。

钠离子电池

钠离子电池优势明显，首先原料丰富，地壳钠丰度约为锂的435倍，其他原材料相比磷酸铁锂电池等，也易得且成本较低。

其次，可套用锂电制造工序、产业链，具备快速实现产业化的能力，性能表现优异，安全性高、快充性能优异、低温性能良好。

目前，我国企业在钠电产业化进展中表现亮眼。中科海纳在钠电储能技术领域位居世界前列；宁德时代等锂电龙头入局钠电储能加快产业化进程；华阳股份实现了全球第一批钠离子电芯产线投运。

压缩空气储能

压缩空气储能，指利用电网负荷高峰低谷，在电网负荷低谷时使用电能，将空气进行压缩存储，之后，在电网负荷高峰时释放被压缩的空气，令其推动汽轮机发电。

根据工作介质、存储介质和热源不同，压缩空气储能可分为传统压缩空气储能系统、带储热装置的压缩空气储能系统和液气压缩储能系统等。

压缩空气储能在技术方面较为成熟，国内已有多个示范项目落地。

2021年9月23日，在山东肥城经济开发区，10MW的盐穴压缩空气储能调峰电站正式投运。

2022年5月26日，江苏省常州市金坛区，世界首个非补燃压缩空气储能电站——金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目正式投运。

重力储能

重力储能分属于机械储能，工作原理是利用高度差，升降储能介质，实现重力势能和电能的相互转换。

第一，初期投入成本低，仅需约3元／Wh，比抽水蓄能还低；第二，高安全性，对环境没什么严苛要求，在偏远地区也能建；第三，长寿命，平均寿命可达30－35年。

我国重力储能先行者是中国天楹，2022年9月8日，其发布公告，与通辽市人民政府、中国投资协会达成战略合作，打造含重力储能项目的通辽风光储氢氨一体化零碳产业园和零碳产业装备制造中心。

飞轮储能

飞轮储能的核心部件是飞轮本体和电动／发电互逆式双向电机。飞轮储能工作原理为互逆式双向电机工作，带动飞轮高速旋转，将电能转化为机械动能进行存储；在需要电能时，利用旋转的飞轮，带动电机工作发电，输出电能，从而实现电能与机械动能的相互转换与存储。

飞轮储能的优点在于长寿命、易安装、易维护、大储能量、高储能密度和不受充电次数限制等。

飞轮储能可广泛适用于不间断电源、应急电源、免蓄电池磁悬浮飞轮储能UPS、电动汽车电池、电网调峰和频率控制等领域。

目前，飞轮储能的小型样机已经有投入使用的具体案例，如2022年4月11日，在青岛地铁3号线万年泉路站的2台1兆瓦飞轮储能装置已经成功投用。

我国储能长时储能与先进国家存在差距

科技部布署的“十四五”储能重大专项中提出，要研究开发“4小时储能技术”，只是着眼于锂离子电池储能技术，加上锂离子电池的安全性等问题，远远满足不了实现“双碳”目标的需要。

我国的电化学储能装机容量90％为锂离子电池技术，但目前的锂离子电池储能技术难以满足“新能源＋储能”的新型储能系统对长时储能的需求。因此，继续部署和支持高安全性、使用寿命大于15年、环境友好的长时技术的研究开发和工程应用。

“双碳”目标提出后，在2030年我国新型电力系统中，可再生能源的比例将会大幅度提高，火力发电的比例将会大幅度降低，电网调峰的作用将由火电调峰电站移交给储能电站，长时段阴雨天时，太阳能电池的发电量将大幅度降低，要保证电力系统的安全、稳定供电，需要大功率、长时储能系统发挥作用。

结尾

未来的电力系统必将是多能互补的，新能源＋储能这一模式将迎来历史性的机遇，长时储能也会成为碳中和战略中不可缺少的一部分。

未来十年，长时储能领域里，来自中国领跑者们或许也会冲在时代的最前沿。

部分内容来源于储能发展区域差距为何如此大？；中科院大连化学物理研究所张华民大规模长时储能将成为刚需；五种长时储能技术分析！；储能未来研究定义长时储能的挑战

原文标题:AI芯天下丨趋势丨“长时储能”五大技术流派的发展趋势