如需更多能源產(chǎn)業(yè)報告，聯(lián)系客服購買
可購買單份報告或打包訂購（800多份能源產(chǎn)業(yè)報告，覆蓋煤炭、石油、天然氣、新能源/可再生能源、風(fēng)電、光伏、水電、核電/核聚變、儲能、氫能、固態(tài)電池）
根據(jù)能量存儲形式的不同，廣義儲能技術(shù)主要分為熱儲能、電儲能、氫（氨）儲能三大類，其中，電儲能包括電化學(xué)儲能、機械儲能和電磁儲能。目前在電力系統(tǒng)的儲能項目中，抽水蓄能仍是主要方式，但以電化學(xué)儲能為代表的多種新型儲能方式正迅猛發(fā)展（圖1）。
抽水蓄能，即利用水作為儲能介質(zhì)，通過電能與水的勢能轉(zhuǎn)化，實現(xiàn)電能的儲存與釋放。通常而言，抽水蓄能電站由存在一定落差的上水庫、下水庫和連接兩個水庫的引水系統(tǒng)、地下廠房（可逆式水輪機組）組成。當(dāng)電力負(fù)荷處于低谷，或風(fēng)能、太陽能等新能源持續(xù)工作時，電站通過位于地下廠房的可逆式水輪機組利用電力系統(tǒng)多余的電能把水抽至上水庫以勢能的形式儲存起來。在電力負(fù)荷高峰期，或風(fēng)、光等新能源停止工作時，把上水庫的水放至下水庫發(fā)電，實現(xiàn)水能到電能的轉(zhuǎn)化，輸送給電網(wǎng)。
從組成結(jié)構(gòu)來看，抽水蓄能電站在普通水力發(fā)電站的基礎(chǔ)上增設(shè)了實現(xiàn)下水庫到上水庫輸水的管道和相應(yīng)的水泵系統(tǒng)，其猶如一個大型清潔能源“蓄電池”，在無過多燃料消耗的同時，有效地提高了電網(wǎng)的安全性、經(jīng)濟性和可靠性。同時，抽水蓄能具有技術(shù)成熟、儲能容量大、系統(tǒng)效率高、運行壽命長、安全性能高等優(yōu)勢，是當(dāng)前商業(yè)化程度較高、應(yīng)用范圍較廣的主流儲能技術(shù)1,2。從國際市場來看，抽水儲能占據(jù)絕對領(lǐng)先地位，截至2020年底，抽水蓄能裝機規(guī)模占電力儲能項目總規(guī)模的94%3。其中，中國已基本形成關(guān)于抽水蓄能的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系和專業(yè)化發(fā)展模式。據(jù)IRENA統(tǒng)計，截至2021年12月底，我國抽水蓄能累計裝機容量已達(dá)36.4GW，同比增長15.6%，已建和在建規(guī)模位列世界首位。美國和日本分別位列第二和第三，累計裝機容量約達(dá)21.9GW，德國、印度、韓國等國家也在抽水蓄能領(lǐng)域有諸多實踐，累計裝機容量均達(dá)4.7GW以上(圖2)。
從行業(yè)格局來看，我國已投運的抽水蓄能電站，由國家電網(wǎng)公司下屬的國網(wǎng)新源和南方電網(wǎng)下屬的雙調(diào)公司占據(jù)主要份額4。截至2021年底，國網(wǎng)新源公司在運和在建抽水蓄能規(guī)模分別為2,351、4,578萬KW，在抽水蓄能開發(fā)建設(shè)及運營市場中占據(jù)絕對領(lǐng)導(dǎo)地位5。冬奧期間，國網(wǎng)新源河北豐寧抽水蓄能電站投產(chǎn)發(fā)電，其裝機容量、儲能能力、地下廠房及洞室群規(guī)模均位列世界第一，成為北京冬奧場館實現(xiàn)100%綠電供應(yīng)的堅強保障，未來也將為京津冀協(xié)同發(fā)展提供綠色動能。
在“雙碳”目標(biāo)的驅(qū)動下，能源結(jié)構(gòu)變化、低碳清潔新能源推廣等使得抽水蓄能的重要意義日益彰顯。2021年9月，國家能源局發(fā)布《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》，抽水蓄能被列為“三最”8的儲能方式，肯定了抽水蓄能在儲能領(lǐng)域的重要性，隨后國家系列配套政策相繼出臺，產(chǎn)業(yè)投資熱情點燃，成為行業(yè)發(fā)展風(fēng)口期。目前，可變速抽水蓄能、大容量超高水頭抽水蓄能、抽水蓄能與新能源聯(lián)合運行控制、海水抽水蓄能以及基于廢棄礦洞的抽水蓄能等技術(shù)成為研究熱點。2022年4月，國家發(fā)展改革委、國家能源局聯(lián)合印發(fā)通知，部署加快“十四五”時期抽水蓄能項目開發(fā)建設(shè)，切實推進(jìn)抽水蓄能的規(guī)模化發(fā)展。
但抽水蓄能電站的建設(shè)受地形因素限制，如上下水庫需滿足約40-600m的高度差、水庫需具備一定的容量9，且建設(shè)周期較長，通常需要7年左右，未來隨著電化學(xué)儲能等新型儲能造價的下降，抽水蓄能在電力系統(tǒng)中的發(fā)展空間可能受限。
新型儲能主要包括電化學(xué)儲能、熱（冷）儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能和氫（氨）儲能，不同新型儲能技術(shù)內(nèi)在特性不盡相同，各有其優(yōu)缺點和適用場景（表1）。其中，電化學(xué)儲能功率范圍較廣、能量密度高，相較其他新型儲能技術(shù)成熟度更高，因此適用場景更廣泛。此外，相較抽水蓄能來說，電化學(xué)儲能安裝更為便捷、不受區(qū)位限制，正迎來廣闊發(fā)展前景。
結(jié)合2021年全球及中國新增儲能裝機規(guī)模情況來看（圖3），電化學(xué)儲能有望成為拉動儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的新動力。根據(jù)中關(guān)村儲能產(chǎn)業(yè)技術(shù)聯(lián)盟（簡稱CNESA）數(shù)據(jù)，2021年全球新增儲能裝機18.3GW，電化學(xué)儲能新增10.2GW，占比達(dá)56%。中國的數(shù)據(jù)也體現(xiàn)出了電化學(xué)儲能在儲能市場中的重要地位，2021年中國新增儲能裝機10.5GW，電化學(xué)儲能新增2.3GW，占比達(dá)13%。
從技術(shù)成熟度角度來看，中國目前是全球儲能技術(shù)基礎(chǔ)研究最活躍的國家之一，鋰離子電池、鉛蓄電池、液流電池、超級電容、壓縮空氣儲能、熱（冷）儲能等技術(shù)已達(dá)到或接近世界先進(jìn)水平，飛輪儲能與世界先進(jìn)水平尚有一定距離（表3）。
在推動技術(shù)規(guī)?；瘧?yīng)用過程中，需要針對不同的應(yīng)用場景，篩選出能夠滿足電網(wǎng)高安全性、大規(guī)模、長壽命、低成本、高效率等需求的主流技術(shù)（表4）。從場景適用性角度分析，除了電化學(xué)儲能技術(shù)的市場前景值得關(guān)注外，壓縮空氣儲能、飛輪儲能、氫（氨）儲能等的商業(yè)化潛力同樣不容小覷。例如，壓縮空氣儲能被視為抽水蓄能的最佳替代品，兩者同屬于機械儲能，具備容量大、壽命長等優(yōu)點，而壓縮空氣儲能選址條件更寬松，對生態(tài)環(huán)境影響更小，適用于電網(wǎng)削峰填谷、集中式可再生能源并網(wǎng)等大容量長時儲能場景。飛輪儲能瞬時功率大，具有毫秒級響應(yīng)速度和分鐘級放電時間，更適合電網(wǎng)調(diào)頻、改善電能質(zhì)量等高頻短時場景。此外，氫（氨）儲能近來愈發(fā)受到關(guān)注，原理是利用“電-氫-電”的互變性實現(xiàn)能量存儲和釋放，具有清潔低碳、存儲時間長、運輸距離遠(yuǎn)等優(yōu)勢，在大規(guī)模長距離能量儲運場景中優(yōu)勢明顯。
不難看出，各類新型儲能技術(shù)在應(yīng)用上既有替代性又有互補性，這是推動新型儲能多元化發(fā)展的重要前提。不過也應(yīng)注意到，現(xiàn)階段中國主流儲能形式仍是抽水蓄能，原因是電化學(xué)等新型儲能的度電成本較高（圖5），也是當(dāng)前制約新型儲能規(guī)?；瘧?yīng)用的關(guān)鍵瓶頸之一。
