AC米兰官网-未来能源：储能方式分析（附80页报告）

　　AC米兰·(中文)官方网站-Milan brand-根据能量存储形式的不同，广义储能技术主要分为热储能、电储能、氢（氨）储能三大类，其中，电储能包括电化学储能、机械储能和电磁储能。目前在电力系统的储能项目中，抽水蓄能仍是主要方式，但以电化学储能为代表的多种新型储能方式正迅猛发展（图1）。

　　抽水蓄能，即利用水作为储能介质，通过电能与水的势能转化，实现电能的储存与释放。通常而言，抽水蓄能电站由存在一定落差的上水库、下水库和连接两个水库的引水系统、地下厂房（可逆式水轮机组）组成。当电力负荷处于低谷，或风能、太阳能等新能源持续工作时，电站通过位于地下厂房的可逆式水轮机组利用电力系统多余的电能把水抽至上水库以势能的形式储存起来。在电力负荷高峰期，或风、光等新能源停止工作时，把上水库的水放至下水库发电，实现水能到电能的转化，输送给电网。

　　从组成结构来看，抽水蓄能电站在普通水力发电站的基础上增设了实现下水库到上水库输水的管道和相应的水泵系统，其犹如一个大型清洁能源“蓄电池”，在无过多燃料消耗的同时，有效地提高了电网的安全性、经济性和可靠性。同时，抽水蓄能具有技术成熟、储能容量大、系统效率高、运行寿命长、安全性能高等优势，是当前商业化程度较高、应用范围较广的主流储能技术1,2。从国际市场来看，抽水储能占据绝对领先地位，截至2020年底，抽水蓄能装机规模占电力储能项目总规模的94%3。其中，中国已基本形成关于抽水蓄能的全产业链发展体系和专业化发展模式。据IRENA统计，截至2021年12月底，我国抽水蓄能累计装机容量已达36.4GW，同比增长15.6%，已建和在建规模位列世界首位。美国和日本分别位列第二和第三，累计装机容量约达21.9GW，德国、印度、韩国等国家也在抽水蓄能领域有诸多实践，累计装机容量均达4.7GW以上(图2)。

　　从行业格局来看，我国已投运的抽水蓄能电站，由国家电网公司下属的国网新源和南方电网下属的双调公司占据主要份额4。截至2021年底，国网新源公司在运和在建抽水蓄能规模分别为2,351、4,578万KW，在抽水蓄能开发建设及运营市场中占据绝对领导地位5。冬奥期间，国网新源河北丰宁抽水蓄能电站投产发电，其装机容量、储能能力、地下厂房及洞室群规模均位列世界第一，成为北京冬奥场馆实现100%绿电供应的坚强保障，未来也将为京津冀协同发展提供绿色动能。

　　在“双碳”目标的驱动下，能源结构变化、低碳清洁新能源推广等使得抽水蓄能的重要意义日益彰显。2021年9月，国家能源局发布《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》，抽水蓄能被列为“三最”8的储能方式，肯定了抽水蓄能在储能领域的重要性，随后国家系列配套政策相继出台，产业投资热情点燃，成为行业发展风口期。目前，可变速抽水蓄能、大容量超高水头抽水蓄能、抽水蓄能与新能源联合运行控制、海水抽水蓄能以及基于废弃矿洞的抽水蓄能等技术成为研究热点。2022年4月，国家发展改革委、国家能源局联合印发通知，部署加快“十四五”时期抽水蓄能项目开发建设，切实推进抽水蓄能的规模化发展。

　　但抽水蓄能电站的建设受地形因素限制，如上下水库需满足约40-600m的高度差、水库需具备一定的容量9，且建设周期较长，通常需要7年左右，未来随着电化学储能等新型储能造价的下降，抽水蓄能在电力系统中的发展空间可能受限。

　　新型储能主要包括电化学储能、热（冷）储能、压缩空气储能、飞轮储能和氢（氨）储能，不同新型储能技术内在特性不尽相同，各有其优缺点和适用场景（表1）。其中，电化学储能功率范围较广、能量密度高，相较其他新型储能技术成熟度更高，因此适用场景更广泛。此外，相较抽水蓄能来说，电化学储能安装更为便捷、不受区位限制，正迎来广阔发展前景。

　　结合2021年全球及中国新增储能装机规模情况来看（图3），电化学储能有望成为拉动储能产业发展的新动力。根据中关村储能产业技术联盟（简称CNESA）数据，2021年全球新增储能装机18.3GW，电化学储能新增10.2GW，占比达56%。中国的数据也体现出了电化学储能在储能市场中的重要地位，2021年中国新增储能装机10.5GW，电化学储能新增2.3GW，占比达13%。

　　从技术成熟度角度来看，中国目前是全球储能技术基础研究最活跃的国家之一，锂离子电池、铅蓄电池、液流电池、超级电容、压缩空气储能、热（冷）储能等技术已达到或接近世界先进水平，飞轮储能与世界先进水平尚有一定距离（表3）。

　　在推动技术规模化应用过程中，需要针对不同的应用场景，筛选出能够满足电网高安全性、大规模、长寿命、低成本、高效率等需求的主流技术（表4）。从场景适用性角度分析，除了电化学储能技术的市场前景值得关注外，压缩空气储能、飞轮储能、氢（氨）储能等的商业化潜力同样不容小觑。例如，压缩空气储能被视为抽水蓄能的最佳替代品，两者同属于机械储能，具备容量大、寿命长等优点，而压缩空气储能选址条件更宽松，对生态环境影响更小，适用于电网削峰填谷、集中式可再生能源并网等大容量长时储能场景。飞轮储能瞬时功率大，具有毫秒级响应速度和分钟级放电时间，更适合电网调频、改善电能质量等高频短时场景。此外，氢（氨）储能近来愈发受到关注，原理是利用“电-氢-电”的互变性实现能量存储和释放，具有清洁低碳、存储时间长、运输距离远等优势，在大规模长距离能量储运场景中优势明显。

　　不难看出，各类新型储能技术在应用上既有替代性又有互补性，这是推动新型储能多元化发展的重要前提。不过也应注意到，现阶段中国主流储能形式仍是抽水蓄能，原因是电化学等新型储能的度电成本较高（图5），也是当前制约新型储能规模化应用的关键瓶颈之一。