大规模储能技术趋势分析

1）抽水电站蓄能

抽水蓄能具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期长等优点，是目前广泛使用的电力储能系统。抽水蓄能系统的容量可灵活设计，能量释放时间可从几小时到几天，是目前唯一达到吉瓦级的储能技术，同时转化效率较高，综合效率可达70%～85%，但是，抽水电站蓄能系统需要特殊的地理条件建造两个水库和水坝，选址非常困难，建设周期很长，初期投资巨大，甚至会大面积淹没植被乃至城市，导致生态和移民问题。未来发展趋势是如何处理好电源建设与抽水蓄能电站建设的比例关系，实现水蓄、火蓄、风蓄、核蓄等互补蓄能的最佳配合。

我国抽水蓄能电站建设起步较晚，20世纪90年代开始才进入开始发展期。根据国家《能源发展“十二五”规划》，“十二五”期间我国抽水蓄能开工规模4 000万kW，2015年底抽水蓄能装机规模3 000万kW，但是“十二五”总开工规模2 395万kW，仅完成规划目标的60%。结合工程建设进度分析，2015年抽水蓄能电站投产规模为2 335万k W，仅能完成“十二五”规划目标的78%。预计2020年底达到7 000万kW，约占同期全国总装机容量的4.4%，我国将超过美国成为世界上抽水蓄能电站第一大国。到2025年，全国抽水蓄能电站总装机容量将达到约1亿kW。

2015年安徽金寨、山东沂蒙、河南天池、河北丰宁（二期）、山东文登、重庆蟠龙抽水蓄能电站相继开工。其中，河北丰宁项目建成后，有望成为世界上装机容量最大的抽水蓄能电站。

2）压缩空气储能

压缩空气储能是另一种能够实现大容量和长时间电能存储的电力储能系统。它通过压缩空气存储多余的电能，在需要时将高压空气释放，通过膨胀机做功发电。压缩空气储能系统有六个主要部件：电动机/发电机（通过离合器分别和压缩机、透平连接），多级压缩机（等温压缩或者多级压缩带级间冷却装置），多级涡轮膨胀机带级间再热设备，控制系统（控制电站转换储能与释能工作模式等），辅助设备（如燃料罐、冷却系统、机械传动系统和换热器等），地下或者地上储气装置（包括一些管路和配件等）。

目前全世界仅有3座大型空气压缩储能系统和数个小型示范系统。第一座位于德国的Huntorf，于1978开始运转运行，主要作为紧急备用电源和系统调峰使用，系统容量为290 MW×2 h，空气储槽容量为310 000 m3，深度达600 m；第二座位于美国的亚拉巴马州的McIntosh，建造于1991年，系统额定容量为110 MW×26 h，主要用于调节系统峰值电力，空气储槽容量超过500 000 m3，深度高达450 m。第三座位于日本的砂川市，建于1997年，装机容量为35 MW×6 h。另外，意大利、以色列等国也分别在建设压缩空气储能电站。

我国虽然对压缩空气储能系统的研发起步较晚，但随着电力负荷峰谷比快速增加、可再生能源特别是风力发电的迅猛发展，压缩空气储能系统的研究已得到相关科研院所、大学、电力企业和政府部门高度重视，是目前储能技术的研发热点。其中，2014年12月，由中科澳能（北京）节能技术发展有限公司推出的中国首个1.5 MW压缩空气储能—多能分布式微网示范项目正式启动。

关于压缩空气储能技术的研发存在如下趋势：(www.xing528.com)

（1）传统压缩空气储能系统将向压缩空气储能与其他类型电站（如燃气轮机和燃气蒸汽联合循环）耦合的方向发展，这样既可以提高系统的灵活性，又可提高整个系统的效率和经济性。

（2）带储热的压缩空气储能系统，除去了燃烧室，具有效率高、无污染的特点，并可以方便地和太阳能热发电系统结合，是压缩空气储能技术的重要发展方向，但需要性能良好的储热材料和设备。

（3）小型压缩空气储能系统结构简单，功能灵活。它利用高压容器代替储气洞穴，能够摆脱传统压缩空气储能系统对地形的依赖，可以用于备用电源、汽车动力和分布式供能系统等，具有广泛的应用前景。

（4）压缩空气储能与可再生能源的耦合系统可以解决可再生能源的间断性和不稳定性问题，是提高风能、太阳能等可再生能源的容量因子和大规模利用可再生能源的迫切需要，将是压缩空气储能技术近期的主要发展方向。

3）液流电池

根据电极活性物质的不同，液流电池可以分为全钒液流电池、锂离子液流电池和铅酸液流电池等。

正负极全使用钒盐溶液的液流电池称为全钒液流电池，具有容量和功率可调、大电流无损深度放电、使用寿命长、易操作和易维护等优点。作为一种单一金属离子的大型储能系统，钒电池避免了传统铅酸电池的电解液交叉污染问题，可用于电网调峰，也可作为医院、工厂、社区的紧急连续供电设备。它的瞬间再充电特性使它也可用于电力牵引，作为公交客车、潜艇等的动力电池。