1 儲能技術與大規模電力電網系統

基于我國能源分布的特點，當前我國國家電網的建設目標為“西電東送、南北互供、全國聯網”。儲能技術在大規模電力系統中的應用需要根據不同地區的實際情況而定。大規模電力系統需要較多地利用大規模儲能技術以達到儲能大容量/功率的要求。從整體上看，大部分大規模儲能技術仍處于產業化初級階段，整體成本還比較高，需要更長時間的運行驗證，因此現階段更多的示范驗證工程是有必要進行的。

根據美國能源部信息中心的項目庫不完全統計，近10年來，由美國、日本、歐盟、韓國、智利、澳大利亞及我國等實施的MW級及以上規模的儲能示范工程達180余項，其中，電化學儲能示范數量近百項，非電化學儲能形式的示范數量超過80項，儲能技術涉及飛輪儲能、全釩液流電池、(新型)鉛酸電池、鈉硫電池等多種形式。從地域分布上看，美國在儲能裝機規模和示范項目數量上都處于中上地位，項目數量占全球總項目數量的44%，主要為電化學儲能項目；西班牙次之，項目數占14%，主要為太陽能熱發電熔融鹽儲能項目；日本占8%，主要為電化學儲能項目；我國占8%，全部為電化學儲能。從儲能類型上看，MW級規模儲能示范項目中電化學儲能項目數占比為53%，相變儲能占比34%，飛輪占比6%，其他類型涉及壓縮空氣、電磁儲能和氫儲能等。其中，在電化學儲能示范項目數量中，鋰離子電池所占比重較高，達48%；其次為鈉硫電池和鉛酸電池，分別占比18%和11%。

2 儲能技術與可再生新能源發電并網

可再生新能源發電產業正在經歷快速發展。英國計劃到2020年約30%電力生產來自于新能源發電產業；以我國風電為例，預計到2020年風電裝機容量將超過發電總裝機容量的10%。但是，間歇性新能源發電仍存在重要技術瓶頸——發電不穩定性和并網技術問題。引入儲能技術是解決上述問題的主要途徑，它可以提高發電廠輸出功率的可控性，抑制功率波動，提高電能質量，從而使風力發電、光伏發電等系統成為廣泛利用的電力供應系統。儲能技術選擇需考慮額定功率和容量、響應時間、安全穩定性、技術成熟度、經濟成本等。從應用的角度，在電能質量保證方面，飛輪、超級電容器、部分蓄電池(如鈉硫和液流)、超導磁儲能系統能夠使發電廠輸出功率平滑，確保電網電能穩定；在電能能量管理方面，隨著新能源裝機容量的提升，儲能系統的容量需要相應提高，新型壓縮空氣、熱能儲存、部分蓄電池(如鉛酸和液流)系統具有潛在的調峰功能，可以適合風電、太陽能發電等的大規模儲存。在世界范圍內已建成一些示范性工程，如加拿大VRBPowerSystemsInc.在美國、德國等地的風光儲能發電并網工程。2005年，美國California州建造了與風力發電機組相整合的450kW超級電容器，用以保證機組向電網輸送功率的穩定性。我國在這個領域也在加快部署，例如正在運行中的國網張北項目(20MW)是目前全球較大的風光儲輸工程,張北風光儲輸工程二期已于2013年6月開始建設，其中包括化學儲能裝置50MW；南網儲能示范項目(10MW)，深圳寶清電池儲能站(4MW×4h)；此外，全球較大規模的5MW/10MWh全釩液流電池儲能系統在2013年2月并網，經過嚴格考核，已全面投入運行，此技術可有效推進我國可再生能源的普及應用。

3 儲能技術與分布式發電及微電網系統

分布式發電及微電網系統具有鮮明的特點：能獨立運轉或者并網，接近電力消費終端，容量相對較小(kW級別到幾十MW級別)等。針對其特點，儲能單元被認為是此類系統的必備部件。儲能單元可起到抑制系統和輸出功率的擾動、用于短時過渡供電、調峰填谷、保持電壓頻率穩定、提供可靠備用電源、提高系統并網運行可靠性和靈活性等作用。目前已有一些建成的儲能示范工程應用于分布式發電與微電網系統，如美國ZBB公司商業建筑儲能系統、西藏日喀則拉孜風光互補離網項目、陜西世園會充電及風光儲微網項目。2013年，歐洲較大的儲能電池設備在英國南部貝德福德郡的萊頓巴扎德啟動，預計在2016年開始投入運營，建成后的容量為6兆瓦，將使用錳酸鋰技術存儲電能，并在用電高峰期供能，以滿足電網需求。2015年4月30日20時，電動車制造商特斯拉推出家庭儲能“Powerwall”電池組，這一整套設備可以和當地電網集成，以處理過剩的電力，實現轉移負荷、電力備份以及太陽能發電自給。日本大和房建工業于2011年10月推出了具有蓄電池系統控制功能的智能住宅。從儲能運用的角度出發，為了達到短時供電、調峰填谷和備用電源的目的，儲能單元系統須具備大容量能量/功率的能力。

4 儲能技術與電動汽車

電動汽車與智能電網相結合的V2G技術是一種新近發展中的技術。由于電動汽車較長時間地處于停止狀態，車載電池作為儲能單元，與電網的能量管理系統建立通信，從而達到電動汽車與智能電網能量轉換互補的目的。利用V2G技術，使電動汽車具有潛在地參與較小規模電力電網系統調峰調頻、電能質量保證和備用電源等應用。電動汽車蓄電池(如鉛酸、鋰電池等)甚至超級電容器都有可能作為V2G系統的儲能單元。如日本NEC、美國Maxwell等公司在電動汽車、軌道交通系統等領域中就運用了超級電容技術。日本式智能電網政府實現目標：電動汽車/插電式混合動力占新車的百分比從0.4%上升到2020年的20%，通過V2H技術,EV/PHV提供大容量儲能電池，也可以用于電力峰值轉移或應急電源，來提高電力汽車/插電式混合動力汽車儲能電池的應用。在Keihanna,實時監測100輛電動汽車充電量的系統及應用車載監控的需求響應來抑制充電量的系統驗證正在進行。

5 儲能技術在智能電網應用中所面臨的挑戰和機遇

儲能作為一項高科技含量高工程要求的新興技術，還面臨著重大的挑戰：

（1）技術挑戰。大部分儲能技術成熟度還有待提高，特別是關鍵材料、核心技術。另外儲能在電力電網系統應用時間較短，而電網對于安全可靠性要求很高，儲能設備產品的定型周期需要長時間的驗證；

（2）經濟挑戰。與關鍵技術、能源效率以及應用場合密切聯系的投資和維護成本將成為各種儲能技術選擇發展的關鍵考量；

（3）政策挑戰。雖然各國都制訂了發展儲能技術的戰略，但在如何管理儲能系統和如何對于儲能技術的研發給予支持仍然需要政策細化。

同時，我們也看到，去年中國儲能項目裝機增長已超過全球增速。截至2013年底，除抽水蓄能、壓縮空氣儲能及儲熱外，全球儲能項目總裝機容量達73.6萬kW，較2012年增長了12%。而中國儲能產業發展速度則相對更快。截至2013年底，中國已運行的儲能項目裝機規模達5.15萬kW，較2012年增長了39%。快速增長涉及可再生能源并網、分布式發電及微網、電動汽車等多個方面。