文章來源：人民日報海外版 發布時間：2025-03-26
伴隨能源轉型加速，全球可再生能源占比突破30%，如何破解風、光發電的“看天吃飯”難題？海上平臺，石油鉆機升降起落，如何回收再利用大量勢能？基礎設施薄弱地區發展，如何保障家庭、工廠的電力穩定供應……
這些問題都能從新型儲能中找到答案。新型儲能是指除抽水蓄能外，以輸出電力為主要形式的儲能技術。國際上常稱儲能為能源轉型的“瑞士軍刀”，以形容其功能的全面性，還有不少人稱呼它為“超級充電寶”。
2024年，“發展新型儲能”首次寫入中國政府工作報告。2025年2月，工業和信息化部等八部門又發文推動新型儲能制造業高質量發展。新型儲能為何受到關注？“新”在何處？有哪些應用場景？記者就此進行了采訪。
鋰電池儲能：讓電網更有“彈性”
2024年夏天，酷暑高溫，江蘇省迎來一場儲能“大考”。當時的情況，協鑫能源科技股份有限公司（以下簡稱“協鑫”）的副總裁牛曙斌還歷歷在目。
“多重因素疊加下，情況十分緊迫。”他告訴記者，“一是江蘇遇到65年來最強持續高溫，電力需求遠超預期；二是江蘇電網中新能源占比逐步升高，歷史性首次超過煤電，而風力、光伏發電受自然條件影響，不可避免地具有間歇性、波動性、分布不均等問題。”
換句話說，新能源占比越大，電力系統的安全穩定越受到挑戰，也越需要完善以新型儲能為代表的電力系統調節機制。
江蘇作為制造業大省，一旦電力供應不穩導致拉閘限電，社會生產與居民生活將受嚴重影響，損失難以估量。為此，在江蘇省充放電價差、頂峰補貼、調用次數保障等系列政策下，多家企業承諾：在7月15日前建成投產一批電網側鋰電池儲能項目。而協鑫攬下11個項目，沖在保供隊伍最前面。
“工期只有短短4個月，我們緊鑼密鼓，成立專項小組，安排不同項目滾動推進，經驗相互借鑒……”牛曙斌回憶。
經過努力，高溫襲來前，所有儲能項目如期并網投運。一座座鋰電池儲能電站像“超級充電寶”，用電波谷時段蓄電、用電波峰時段放電，每天“兩充兩放”，順利完成電力保供。
“能打贏這場迎峰度夏的攻堅戰，儲能起到了‘定海神針’的作用。”牛曙斌感嘆。有了鋰電池儲能電站的調節，讓電網“更具彈性”。
大顯神通的儲能鋰電池究竟長什么樣子？如何發揮作用？
記者來到位于鎮江市的江蘇遠信儲能技術有限公司（以下簡稱“江蘇遠信”）廠區，在這里，一塊塊鋰電池被集成、封裝，經過嚴密的安全測試，最終裝進一排排集裝箱式的儲能艙，完成系統調試后交付運輸。
“以我們5兆瓦時的液冷儲能系統為例，每個儲能柜內會用到4992塊電池。”江蘇遠信總經理田維強告訴記者。據他介紹，這些電池和新能源汽車動力電池的材料和工藝相似，但儲能更加注重電池的高安全性、低成本和長壽命。
“為此，我們為每個電池包配備了液冷、消防、電池管理、能量管理等系統，實時監控每一塊電池的健康狀態，確保電池的工作環境，提高系統循環壽命。”田維強說。
“動力電池經過多年發展已走向成熟，無限接近標準品，往往是批量生產；但儲能多屬于定制化產品——像我們已經成功交付的新疆和田、西藏崗巴的光伏配儲項目，都要根據海拔、空氣濕度、占地面積、應用場景等要素定制方案。”田維強補充說。
不只布局國內的“用電大省”與新能源富集的“沙戈荒”地區，在市場需求、盈利空間等因素的驅動下，中國鋰電池儲能廠商還紛紛將視野投向海外。
2024年5月，江蘇遠信與南非可再生能源集團Veers Group共同成立合資企業，在南非開發和部署創新的可再生能源解決方案；2024年12月，遠景儲能與法國電力公司EDF簽約，將為南非3個儲能項目提供電池儲能系統；同月，陽光電源與菲律賓上市企業簽下迄今為止東南亞最大儲能系統訂單；2025年1月，協鑫入選沙特電力采購公司儲能項目招標合格名單……全球儲能鋰電池出貨量，中國企業占比高達90%。
“儲能是一個全球‘同頻共振’的行業。”田維強說，“想要推進能源轉型，儲能是必備的配套產業，因此無論國內外都保持強勁的增長勢頭。”
壓氣儲能：“空氣充電寶”的擴容探索
湖北應城郊外，8個直徑約19米的巨大球罐整齊排列。每個球罐下方的井筒，都連接著地下600米處，利用天然鹽穴建造的70萬立方米的儲氣庫，每小時最多可容納2880噸空氣出入，約等于48節高鐵車廂的重量。
儲電、發電，就在這巨量的“一呼一吸”間完成。
空氣看不見摸不著，到底如何儲存能量？中國能源建設集團有限公司（以下簡稱“中國能建”）一級管理專家李峻給記者打了個生動的比方：“用電低谷時，富余的電能驅動‘打氣筒’，將空氣壓縮至‘輪胎’里形成高壓狀態。”
這里的“輪胎”，就是鹽穴、人工硐室等密封儲氣庫。空氣壓縮過程中產生的熱量，則以熱水、熔鹽等形態儲存在地面的儲熱罐中。用電高峰時，儲氣庫會釋放所儲存的高壓空氣、儲熱罐釋放所儲存的熱量。這時，高壓空氣被加熱，使其具有極大的膨脹力來驅動空氣透平發電機組，就像吹動風電機組的“大風車”一樣，產生電能向電網供電。
正是在應城，今年1月9日，中國能建投資建設的全球首座300兆瓦壓縮空氣儲能示范工程“能儲一號”全容量并網發電，創下單機功率、儲能規模和轉換效率三個世界紀錄。
單機功率300兆瓦是什么概念？“我們把‘能儲一號’當成一個巨大的充電寶，可以給一整個中小型城市持續供電5小時。”李峻解釋。在此之前，壓氣儲能的建設規模徘徊在幾十兆瓦區間，已投入商運最高的是60兆瓦的江蘇金壇項目。300兆瓦的項目在設備定制、工程施工等方面，全世界均無先例可供參考。
談起為何主動選擇“啃硬骨頭”，研發如此大功率、大容量的壓氣儲能項目，李峻告訴記者：想要調節整個區域電網的電力波動，需要儲能達到一定規模。而同樣作為長時大容量儲能，壓氣儲能比抽水蓄能選址更靈活、建設周期更短；且300兆瓦級可有效降低工程造價、提升轉換效率、帶動傳統裝備制造轉型升級，特別是便于電網靈活性調配。
值得一提的是，目前世界上大部分已投運的鹽穴型壓氣儲能電站，在發電環節都需要額外的化石能源來加熱空氣，這個過程叫“補燃”，污染以及熱量損失不可避免。而“能儲一號”在熱量收集利用環節集中攻關，首次通過內循環實現了“非補燃”，不需要任何化石燃料，因此不產生任何污染——走進湖北應城廠區，看不到粉塵漫天，“都是干干凈凈的”。
“不僅無污染，大自然空氣進入我們電站系統，經過溫度壓力的變化，甚至還能得到過濾，去掉一些粉塵雜質。”中國能建數科集團總經濟師李軍告訴記者，“相當于一個‘大型空氣凈化器’！”
作為多領域攻關成果的聚合，“能儲一號”的優勢還不止于此。
湖北應城作為中部地區最大鹽業儲備基地，地下鹽穴溶腔有4000余萬立方米。過去為保持地質穩定，需要注水實現壓力平衡。“現在，我們將鹽礦開采留下的廢棄空腔開發成儲氣庫，”中國能建數科集團技術總監商浩亮指出，“既降低了安全風險與維護成本，也是將傳統產業‘再激活’。”
據了解，天然鹽穴在湖北、江蘇、山東、江西、云南等省份都有廣泛分布，傳統開發的鹽穴儲氣庫，多采用單井單腔模式，但中國的實際情況是90%以上鹽穴資源屬于水平對接和壓裂連通類型，地質條件更為復雜。“能儲一號”的成功驗證，極具推廣價值，可有效推動我國90%以上的鹽穴資源再利用。“這是重大的突破，相當于把沉睡的資源盤活了！”商浩亮說。
而在天然鹽穴較少的地區，專家們探索出建造地下人工硐室儲氣、熔鹽參與儲熱的解決方案。在甘肅酒泉，同樣300兆瓦裝機容量，另一個世界首創——全球首個地下人工硐室型壓縮空氣儲能項目正在施工。
如今，壓氣儲能技術路線逐漸打通，在能源清潔化、低碳化的全球浪潮下，壓氣儲能的市場前景無限寬廣。李軍向記者透露：并網以來，已經有美國、荷蘭、南非等國投資方或能源主管部門對“能儲一號”表達了興趣；雖然多國有過相關研究與實踐，但真正讓“非補燃”的先進技術路線工程化落地，中國還是頭一個。
“未來，我們希望以技術為核心，向世界輸出包含上下游產業鏈的整體方案，讓壓氣儲能成為中國綠色能源的一張名片。”他說。
飛輪儲能：短時高頻，穩壓節能
長時大容量儲能是能源轉型的關鍵，短時高頻次儲能同樣擁有豐富的應用場景。其中的代表就是飛輪儲能。
武漢光谷生態大走廊，一列通體湛藍的列車“光子號”懸在軌道下方平穩滑過，宛如科幻電影中的未來載具。每當列車減速駛入站臺，一套看不見的“能量魔術”就悄然上演。
制動時，慣性產生的電能涌入配電室內的飛輪儲能裝置，碳纖維材料制成的飛輪轉子以每分鐘36000轉的驚人速度疾旋，將電能轉化為動能暫存；而當列車再次啟動，飛輪變為發電機模式，將暫存的動能轉化為電能，為列車供電。
“這是全球首條全線應用飛輪儲能型再生制動能量地面系統的空軌線路。”“光子號”所使用飛輪儲能系統的開發廠商——盾石磁能科技有限責任公司（以下簡稱“盾石磁能”）的市場銷售負責人李蕊介紹。
“作為空中懸掛式軌道，如果供電系統故障，乘客困在空中無法撤離，飛輪儲存的能量可以牽引列車到臨近車站疏散乘客，給安全運營提供更多保障”。
除了“光子號”，盾石磁能開發的飛輪儲能系統還在北京地鐵房山線、六號線等地面軌道得到應用，飛輪儲能系統能夠響應距離20公里內軌道線路上的整體網壓波動，進行持續頻繁快速的充放電，起到節能減排、穩定網壓的作用。
“在飛輪儲能應用之前，業內一般用電阻，將列車制動時產生的能量轉化為熱能消耗掉，但噪聲擾民問題嚴重，還存在火災風險。”李蕊解釋，“后來又采用了中壓能饋技術，將吸收的能量反饋到交流電網，雖然有了一定的節能作用，但同時帶來了對交流電網的諧波污染問題，也無法為用電方節省電費支出。”
而投入飛輪儲能裝置后，據盾石磁能公開數據，北京地鐵房山線1MW飛輪儲能系統每天大約可節約1500度電，平均節電率23%；電壓波動也從應用前的700伏到928伏，變為投入飛輪后的750伏到900伏，穩壓效果明顯。
為何飛輪儲能在軌道交通中得到越來越多的應用？
“首先，不同于大家更熟悉的長時間、大容量的電化學儲能等，飛輪儲能屬于功率型儲能，也就是短時高頻次充放電。”李蕊解釋。地鐵等軌道交通發車頻率高，幾分鐘一趟，電網波動頻繁，這要求儲能裝置每小時要完成幾百次充放電，長時儲能難以勝任。
此外，飛輪儲能作為物理儲能技術，安全性更為突出。“現有儲能技術里，飛輪儲能是唯一沒有火災、爆炸、有毒風險的儲能技術，更加可靠環保”。
據李蕊介紹，不同于行業內更多廠家使用的鋼制轉子，盾石磁能的飛輪產品轉子用了質量更輕、韌性更高的碳纖維復合材料，采用先進的被動磁懸浮軸承。這樣一來，碳纖維復合材料轉子的飛輪產品通過提升轉速而非質量來增加存儲能量，響應速度、安全性、使用壽命以及安裝難度、維護保養各方面特性優勢更加突出，更適用于軌道交通領域。
除了軌道交通，飛輪儲能還可應用于其他對電能穩定性有高要求的場景，包括數據中心的UPS（不間斷）電源，防止計算機數據丟失，還有石油鉆井平臺的鉆機勢能回收再利用等。
當前，儲能行業迎來快速發展階段，各種新型儲能技術遍地開花，不同功能的“超級充電寶”正八仙過海、各顯其能。“任何一種儲能技術都有適用的場景，”李蕊告訴記者，“關鍵在于根據場景選擇合適的技術。”
【責任編輯：張宇暉】