可再生能源發(fā)電和電動汽車的快速發(fā)展，給儲能產(chǎn)業(yè)帶來了新的發(fā)展機遇。未來能源的焦點在能效、可再生能源、儲能和可插入電動汽車。智能電網(wǎng)是新能源經(jīng)濟的實施者。智能電網(wǎng)被定義為廣義的優(yōu)化能源鏈的解決方案，是未來可支撐能源的基礎。
儲能技術是智能電網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)，是智能電網(wǎng)關鍵支撐技術之一
大量可再生能源應用(包括分布式電源和集中式電源)，特別是風力發(fā)電和太陽能光伏發(fā)電都具有隨機性、間歇性和波動性，大規(guī)模接入將給電網(wǎng)調峰、運行控制和供電質量等帶來巨大挑戰(zhàn)。儲能技術能夠有效提升電網(wǎng)接納清潔能源的能力，解決大規(guī)模清潔能源接入帶來的電網(wǎng)安全穩(wěn)定問題。
儲能技術的應用有利于優(yōu)化系統(tǒng)的能量管理，提高系統(tǒng)效率和設備利用率。
儲能技術發(fā)展是保障清潔能源大規(guī)模發(fā)展和電網(wǎng)安全經(jīng)濟運行的關鍵。儲能技術可以在電力系統(tǒng)中增加電能存儲環(huán)節(jié)，使得電力實時平衡的“剛性”電力系統(tǒng)變得更加“柔性”，特別是平抑大規(guī)模清潔能源發(fā)電接入電網(wǎng)帶來的波動性，提高電網(wǎng)運行的安全性、經(jīng)濟性、靈活性。儲能技術一般分為熱儲能和電儲能，未來應用于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的主要是電儲能。
電儲能技術主要分為物理儲能、電化學儲能和電磁儲能等三大類。
物理儲能
抽水蓄能是目前最為成熟的儲能技術，儲能成本較低，已經(jīng)實現(xiàn)大規(guī)模應用。目前世界上抽水蓄能機組總裝機容量超過1億千瓦，日本、美國和中國的裝機規(guī)模處于前三位。全球水電資源豐富，通過合理利用地形，可以建設較大容量的抽水蓄能機組，更好地保障電網(wǎng)供電安全。
壓縮空氣儲能是利用電力系統(tǒng)低谷時的剩余電量，帶動空氣壓縮機，將空氣壓入大容量儲氣室，即將電能轉化成可存儲的壓縮空氣勢能，當系統(tǒng)發(fā)電容量不足時，將壓縮空氣與油或天然氣混合燃燒，推動燃氣輪機做功發(fā)電，滿足系統(tǒng)調峰需要。壓縮空氣儲能具有容量大、使用壽命長、經(jīng)濟性好等優(yōu)點，但發(fā)電時需要消耗化石能源，產(chǎn)生污染和碳排放。
電化學儲能
電化學儲能是目前最前沿的儲能技術。近年來，鈉硫電池、液流電池和鋰離子電池儲能等電化學儲能技術發(fā)展較快，發(fā)展?jié)摿薮?，應用前景廣闊，有望率先進入商業(yè)化發(fā)展階段。未來需要在電池材料、制造工藝、系統(tǒng)集成及運行維護等方面實現(xiàn)技術突破，降低制造和運行成本。
鉛酸電池已有140多年的歷史，技術成熟、價格低廉、安全性高，是最成熟的電池儲能技術，目前占據(jù)電池市場半數(shù)以上的份額，主要用于電動自行車。但鉛酸電池能量密度低、質量大、材料有毒，不適于電網(wǎng)儲能。
鈉硫電池能量密度高，便于模塊化制造、運輸與安裝，適用于特殊負荷應急供電。
液流電池容量大，電解液可回收，循環(huán)壽命長，可分別設計容量和功率。
鋰離子電池是以含鋰離子的化合物作正極，以碳材料為負極的電池。鋰離子電池循環(huán)性能優(yōu)越，使用壽命長，不含有毒有害物質，被稱為綠色電池。目前，鋰離子電池廣泛應用于手機、筆記本電腦、電動車等領域，但單次充放電循環(huán)的成本超過1元/千瓦時，應用于電力系統(tǒng)及大規(guī)模儲能還缺乏經(jīng)濟性。
金屬空氣電池是用金屬燃料代替?zhèn)鹘y(tǒng)燃料電池中的氫能源而形成的一種新型燃料電池，具有無毒、無污染、放電電壓平穩(wěn)、能量密度大、內(nèi)阻小、使用壽命長、價格相對較低、工藝技術要求不高等諸多優(yōu)點。金屬空氣電池原材料廉價豐富，可以再生利用，有望成為新一代綠色儲能電池。
電磁儲能
超級電容器是20世紀七八十年代發(fā)展起來的通過極化電解質儲能的電化學元件，儲能過程并不發(fā)生化學反應，因為儲能過程可逆，超級電容器可以反復充放電數(shù)十萬次。超級電容器功率密度高、充放電時間短、循環(huán)壽命長、工作溫度范圍寬，但儲能容量低，不適用于電網(wǎng)大規(guī)模儲能。
超導電磁儲能是利用超導體電阻為零的特性制成的儲能裝置，具有瞬時功率大、質量輕、體積小、無損耗、反應快等優(yōu)點，可用于提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、改善供電品質。但超導電磁儲能能量密度低、容量有限，且受制于超導材料技術，未來前景尚不明朗。
發(fā)展方向和前景
大型能量型儲能可用于全球能源互聯(lián)網(wǎng)調峰填谷。抽水蓄能、壓縮空氣儲能等大型的、可長時間儲能的設施，可用于大電網(wǎng)調峰。液流電池儲能量大、循環(huán)次數(shù)多、壽命長，可作為電網(wǎng)調峰儲能裝置的補充。氫儲能可用于存儲富余的風能和太陽能，為燃料電池汽車提供動力。
大型功率型儲能可用于平抑大規(guī)模清潔能源的波動性。超級電容器、超導電磁儲能、飛輪儲能、鈉硫電池等功率型儲能設備主要與大規(guī)?？稍偕茉绰?lián)合運行，可迅速對風電、光伏發(fā)電的出力做出反應，平抑可再生能源波動，保障電網(wǎng)實時運行安全。
小型儲能電池可用于電動汽車。鋰電池、新型鉛酸電池、金屬空氣電池等儲能設備，能量和功率密度較高，但電池同一性較差，難以組成大容量電池組，不適用大型電站，主要用于電動汽車。隨著電池使用壽命的延長和成本的降低，儲能電池可滿足電動汽車大規(guī)模發(fā)展需要。未來，電動汽車儲能電池接入全球能源互聯(lián)網(wǎng)，通過合理安排充電時間，輔助電網(wǎng)調峰，實現(xiàn)低谷充電、高峰放電。
儲能技術進步關鍵在于材料技術突破。隨著儲能新材料的不斷創(chuàng)新發(fā)展，在儲能元件延長使用壽命、提高能量密度、縮短充電時間和降低成本等方面有望取得重要突破。
