储能的形式及规模需求

电力系统储能主要包括电物理储能、电化学储能、电磁储能等。电物理储能的代表性技术有抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能；电化学储能的代表性技术有锂离子电池、铅蓄电池、液流电池；电磁储能有超级电容储能、超导储能等。

根据应用场景不同，储能设施还划分为电源侧储能、电网侧储能、负荷侧储能；根据储能时长，划分为短、中、长时储能。更有从技术成熟度、市场占有率等角度，划分为抽水蓄能和新型储能。

抽水蓄能和压缩空气储能，对地形地质条件的要求较高。抽水蓄能技术更为成熟，适合建设大型储能电站。压缩空气储能尚处于示范应用阶段，规模很小。小微型飞轮储能早期主要用作重要设施的不间断电源，2019年兆瓦级飞轮储能商业应用取得突破后，在调频领域也受到关注。

电化学储能，近年来成本下降快，关键技术密集突破。锂离子电池的能量密度大、功率性能高、响应速度快，应用最广泛，在电化学储能装机容量中占比近90%。铅蓄电池技术成熟、成本低廉，在早期项目应用较多，近年来受环保等因素影响，市场份额快速下降。液流电池具有储能时间长、容量大、循环周期长等优势，已接入示范应用阶段。超级电容可应用在轨道交通等非电领域，超导储能更多被用作系统装置部件或元器件。目前随着技术创新步伐加速，氢储能、重力势能储能等技术研发也不断取得新的突破，基本具备示范应用条件。 

储能市场的总体规模上，2020年底，全球储能已投运项目装机容量超1.9亿千瓦，其中抽水蓄能1.725亿千瓦，占比90%，其次，是电化学储能1420万千瓦，占比 7.5%。截至2020年底，我国储能总装机规模约3500万千瓦，其中，抽水蓄能3149万千瓦，电化学储能328万千瓦。

在共同应对气候变化、大力发展可再生能源、实现全球能源转型的时代背景下，全球储能行业迅猛发展。根据国际可 再生能源署（IRENA）《电力储存与可再生能源：2030年的成本与市场》，到2030年，抽水蓄能装机规模将达到2.3亿千瓦；国际能源署（IEA）《2050净零排放：全球能源路线图》预计到2030年，只考虑抽水蓄能和电化学储能增长的情景下，储能总装机容量将达8.2亿千瓦。根据我国对储能行业的规划和预期，2030年，国家电网区域内抽水蓄能电站装机将从目前的2630万千瓦提高至1亿千瓦，电化学储能由300万千瓦扩大至1亿千瓦。

国际和国内业界对储能规模预测总体都持乐观态度。这与当前新能源开发势头和系统调节电源匮乏密切相关。从我国新能源发展规划来看，2030年我国风电、光伏等间歇性可再生能源装机容量在12亿千瓦以上。根据相关预测，2060年，电力总装机容量达80亿千瓦，风电光伏装机规模将达50亿千瓦，装机占比超过60%，新能源发电量超9万亿 千瓦时，电量占比超过50%，成为电量供给的主体。

基于此规模，即使仅考虑15%至20%的调节电源配比，对调节能力的要求也在7.5亿～10亿千瓦。截至2021年底，我国发电总装机容量23.8亿千瓦，电力系统储能规模约4000万千瓦级，因此预计2030年，我国储能规模将超出目前的规划指标，亟需促进储能行业跨越式发展。

“水储能”与服务功能

“水储能”的定义

所谓“水储能”是基于电力系统需求或配合新能源发电需要，以水体为介质，通过水库与机组进行蓄放水调节，发挥调峰填谷、跟踪负荷和电量时移等作用。抽水蓄能电站利用上下水库进行抽水蓄能，是最典型的“水储能”方式。原本常规水电站几乎都是按照独立电源设计的，机组利用小时数较大。为增加调节能力，可以在水库库容不变的情况下，通过扩机增容，或者在上下梯级间增设可逆式机组或泵站，增大电站调节能力。

储能设施根据其功能性能，服务于不同场景。一是配置在电网侧，实现调峰填谷、调频调压、黑启动、延缓系统扩容等功能；二是配置在新能源并网前的电源侧，平滑新能源出力、实现电量时移；三是配置于用户侧，满足其高峰负荷用电需求，峰谷套利并降低用电成本。当前储能应用场景的盈利模式主要通过价差套利和为电网提供辅助服务，但商业模式尚不成熟。

值得关注的是，随着新型电力系统新能源渗透率不断提高，风电、光伏发电的不稳定性将从电源侧传导至源网荷储各环节。这种不稳定性不仅是波动性的——光伏发电形成的“鸭形曲线”，而且是间歇性的，长时连续无风、阴雨天气下系统有效容量完全缺失。因此长时储能（4h以上）将成为电力储能的刚需。

关于长时储能，通常指连续运行（放电）在4小时以上，循环使用，寿命期不低于20年。2021年，在格拉斯哥联合国气候变化峰会上，英国石油公司、西门子能源公司等25家能源科技公司联合成立了长时储能理事会，鼓励大规模部署长时储能系统。2022年，英国商业、能源和工业战略部（BEIS）拨款开发创新性储能技术，涉及储热、储电、储氢等领域，瞄准重力储能、压缩空气储能、常规及海水抽水蓄能等高容量、高性能、低成本、长时储能项目方向。

放眼全球，目前最具实践价值的储能调节技术是抽水蓄能电站和具有调节性能的常规水电站。它们将在新型电力系统源网荷储的各环节起到不可替代的作用。