能源是一个国家的重要产业，在开发、利用和转换能源的过程中，改变能源结构，大力推广可再生能源是目前全世界的一个重要发展趋势；我国《能源生产和消费革命战略（2016—2030）》和《中国2050：一个全面实现现代化国家的零碳图景》等报告着重对清洁能源以及储能进行了重要部署，坚持四个统筹，大力发展清洁能源。我国明确指出到2030年，在能源消费结构中可再生能源的比例将达到25%，预计在2060年实现碳中和时可再生能源比例达到85%以上。

一、由于稳定性不够和能源提供易间歇的缺点，限制了新能源的大规模使用，导致新能源电力的真实利用率降低，弃风弃光现象突出等问题。

1、在风力、光伏电力比重日益增加的背景下，储能系统的作用便显现出来。储能可将电能与其他形式能源进行时间和空间上的转移和转换，进而解决大规模使用新能源电力的弊端。

二、储能类型与发展：目前国内对各类储能技术的重视程度和研发速度各不相同，2021年国内储能技术的发展状况可以概括为4个层级，如图1所示。

3、在第三层级中，钠离子电池的新增装机容量为0.2MW，发展速度较快，装机容量大幅提升，飞轮储能的新增装机容量为2.8MW，超级电容器的新增装机容量为2MW。

4、在第四层级中，各类储能的新增装机容量占比为1%，有较大的发展空间。

1）电氢转化储能：氢能是一种优质的能源，氢气的燃烧产物只有水，十分清洁。将电网与制氢、储氢和氢燃料电池相结合，可实现电能与氢能的协调配合，增大能量的利用效率，节省资源；电氢转换系统由电解水装置、氢气储存装置、燃料电池发电装置与电网构成，如图2所示。

（1）当电网不足以消耗掉风力、光伏产生的电力时，将多余电力送至电解槽进行电解水产生氢气和氧气，经由储氢罐进行保存，即将电能转化为化学能进行储存。

（2）当电网用户电力需求超过风力、光伏产生的电力时，将储存罐中的氢运至燃料电池处，燃料电池将氢气作为燃料发电，输至电网，实现电能的稳定供应。

（3）电氢转换不但可以有效减少弃电率，对电力调峰填谷，稍加改动后还可将利用峰值电力多产生的氢能用于城市能源消耗，减少碳排放。

2 ）超级电容储能：超级电容器具有充放电速率高、循环寿命长、特性变化小、功率密度高的特点，其应用方向也十分广泛，包含储能方向、消费电子方向、动力方向等，如图3所示；由于工作温限宽，并有免维护、绿色环保等优点，且针对新能源电力的调节，超级电容储能可以平抑能量较低的高频波动，弥补综合储能系统对高频能量利用不足的缺点。

3） 压缩空气储能：在压缩空气储能系统中，电网的富余电力带动压气机将气体加压储存至储气室，当电网用电需求升高时，储气室气体与燃气燃烧升温后在膨胀机组做功，进而带动发电机发电，并入电网，压缩空气储能原理，如图4所示；压缩空气储能在10MW～100MW实际集成中有较大进展。2021年，中国先后在山东肥城、贵州毕节以及河北张家口先后建设集成了10MW～100MW压缩空气储能系统，并正式发电运行。

4） 飞轮储能：飞轮储能具有瞬间功率大、循环寿命长、运行损耗低、环境友好、不受地理环境限制等优点。飞轮储能技术依靠飞轮转子以机械能的形式将电能储存起来，在用电高峰时，飞轮的机械储能通过电机转换为电能，并由电力电子转换器转换为合适的电压频率供应至电网，飞轮储能系统工作原理如图5所示。

5 ）抽水蓄能：抽水蓄能作为目前技术最为成熟，绿色清洁高效的储能方式，在各国应用广泛，并可灵活地与火电、新能源发电等配合调峰填谷，具备极强的稳定电网安全运行的能力，我国抽水蓄能的建设极快，在运、在建的抽水蓄能处于世界前列。2021年9月，国家能源局发布了《抽水蓄能中长期发展规划（2021—2035年）》。《规划》提出，到2025年，抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番，达到6200万kW以上；到2030年，抽水蓄能投产总规模达到1.2亿kW左右；如图6所示，为抽水蓄能投产规模的历史发展与规划。

6） 蓄电池储能：金属蓄电池是目前能源行业应用较多的电池类型，蓄电池储能系统原理如图7所示。

        此类电池能够依靠金属的氧化还原反应实现电能与化学能的转化，材料应用成本较低，同时具有较高的转化效率，能够在短时间内完成大量化学能与电能的相互转化。