“存储”绿色新能源

在沙特阿拉伯红海海岸，一座新城正在打造，被称为“新一代的城市”，未来其电力供应将完全来自新能源。这一愿景的实现，不仅仅依靠成片的太阳能光伏板，还有能源的“蓄水池”“调节器”——储能技术。最近，中国企业成功签约红海新城储能项目，储能规模达1300兆瓦时，是迄今全球规模最大的储能项目，将助力沙特打造世界级清洁能源中心。

以风能、太阳能等新能源为主体的新型电力系统对绿色低碳发展有着重要意义。不过这些能源受天气影响，具有间歇性和波动性，会导致发电高峰与用电高峰不匹配，带来电网调节能力不足和频率稳定难度上升等挑战。储能技术的发展，能使电力供需更趋平衡、提升电力传输配送质量、提供应急备用能源等。国际能源署和国际可再生能源署研究显示，随着新能源发电规模迅速扩大，到2050年全球储能容量规模需求将是目前的300倍至500倍。储能正日益成为新型电力系统的重要组成部分和关键支撑技术。

储能是指采用物理或化学方法将能量进行储存和再释放的过程。目前，可以利用蓄能水库、飞轮、化学电池设备和压缩空气装置等，根据需要“存取”电力。其中，抽水蓄能是发展最成熟、装机容量最大的储能技术。它利用水能发电，工作原理简单、技术成熟、使用寿命长，不过也受到选址、建设周期长和初始投资大等因素制约。

以电化学储能、氢储能为代表的新型储能技术可以广泛应用于新型电力系统发、输、配、用各环节，是未来重要的发展方向。新型储能技术不仅可以“填谷削峰”，抚平电力供需，还具有响应速度快等特性，能够涵盖秒级、小时级、数周乃至数月等各种时长的能量储存和再释放的场景，从而提升新型电力系统的灵活性，保障电力供应安全和稳定性。

电化学储能近年来发展迅速，全球装机规模从2012年的不到1吉瓦增长到2020年的超过13吉瓦，贡献了同期电力储能装机的主要增量，其中又以锂电池应用最广。储能锂电池就像是超大型的“电池”，在持续放电能力、响应速度和使用寿命等方面均有较大优势，可以在发电侧、用户侧和电网侧等许多场景应用。特别是在深山、海岛等一些偏远地区，使用家庭锂电池储能系统可以提高可再生能源发电的稳定性和使用率，在用户端实现“自发自用”，节省用电成本。

氢储能技术正成为储能领域的新秀。氢气是具有高能量密度特性的气体，可以通过电解水制取氢气实现储能。目前，多个国家正研究利用风能、太阳能等新能源发电，制取氢气作为工业原料、燃料或发电原料，从而形成“电—气—电”的能量转换，实现跨季节的储能和长距离的输送，支持新能源电力的消纳。

全球多国还围绕超级电容、飞轮储能、压缩空气储能、储热和储冷等方面，进行储能科学研究和技术开发示范。此外，储能技术的大规模应用仍需解决成本、安全性等一系列问题。各国应进一步加快相关基础研究和技术合作，推动储能产业市场走向成熟，加速全球绿色低碳电力系统和能源体系变革，让清洁的电力早日普及。

（作者为清华大学清华三峡气候与低碳中心、核能与新能源技术研究院副研究员）