今年7月，中央全面深化改革委員會第二次會議提出：“要立足我國生態文明建設已進入以降碳為重點戰略方向的關鍵時期，完善能源消耗總量和強度調控，逐步轉向碳排放總量和強度雙控制度。要深化電力體制改革，加快構建清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能的新型電力系統，更好推動能源生產和消費革命，保障國家能源安全。”

　　近日，在“2023年全球能源轉型高層論壇儲能產學研融合發展分論壇”上，華北電力大學教授、中國工程院院士、新能源電力系統全國重點實驗室主任劉吉臻深入闡述了我國能源轉型的背景及發展思路，對儲能在新型電力系統中的定位、發展方向和問題挑戰展開了詳細分析。劉吉臻表示，近年來我國能源發展指導思想不斷調整、更加務實，“清潔低碳、安全充裕、經濟高效、供需協同、靈活智能”成為我國能源電力轉型發展二十字方針，新型電力系統建設也將成為儲能發展的核心推動力，儲能要發揮更大作用必須堅持因地制宜，重視其安全性和經濟性。

　　我國能源轉型的背景及發展思路

　　2022年，我國一次能源消費總量折合54.1億噸標準煤，占世界能源消費總量的26.5%，超過1/4;煤炭、石油、天然氣和非化石能源占一次能源消費總量比重分別為56.2%、17.9%、8.4%和17.5%;煤炭消費30.4億噸標煤，占世界消費總量的54.8%，超過1/2;能源相關二氧化碳排放量105.5億噸，約占世界二氧化碳總排放量的1/3。劉吉臻指出，我國仍處于“煤基能源時代”，以煤為主的能源結構在短期內難以根本改變，我國面臨著煤炭仍占主導地位、環境污染碳排放高、用能效率較低、新能源技術創新能力不足、能源安全形勢嚴峻等種種問題與挑戰。

　　為應對挑戰，劉吉臻認為，應大力推動化石能源清潔化、清潔能源規模化和多種能源綜合化。第一，化石能源清潔化即發展煤炭等化石能源清潔高效開發利用技術，降低化石能源消費量和占比;第二，清潔能源規模化即發展可再生能源和先進核能技術，大幅提高非化石能源占比;第三，多種能源綜合化即提高電能在終端能源消費中的比重，突破電網、儲能、氫能等綜合能源技術。

　　對于新型電力系統與能源轉型二十字方針，劉吉臻所負責的新能源電力系統全國重點實驗室給出了具體的定義和解釋——隨著大規模新能源電力接入電網，電力系統需要在隨機波動的負荷需求與電源之間實現能量供需平衡，其結構形態、運行控制方式及規劃建設與管理模式發生根本性變革，逐步形成以新能源電力生產、傳輸、消費為主體的新一代電力系統，即新型電力系統。“清潔低碳”即提高綠色發電裝機、電量占比，“安全充裕”即資源供給安全、系統運行安全、發電和電網能力充足，“經濟高效”即完善市場機制、建立新型電力市場，“供需協同”即建立源網荷儲一體化運行模式，“靈活智能”即數字賦能、建立靈活智能的控制系統。

　　新型儲能發展現狀與關鍵技術最新動向

　　近年來，在推進能源轉型與構建新型電力系統的大背景之下，儲能產業受到全社會、全球各國的高度關注，我國新型儲能技術研發、儲能系統集成、儲能示范應用、儲能產業化等領域發展極其活躍。

　　當前，全球儲能產業發展呈現以下四大發展特點和趨勢：

　　第一，全球儲能產業處于快速增長期。截至2022年底，全球已投運儲能項目規模達到2.4億千瓦，同比增長15%。2022年，儲能新增規模超過3000萬千瓦，比2021年翻一番。其中，中國、歐洲和美國新增規模占比分別為36%、26%和24%，三者合計占全球新增市場的86%。

　　第二，電化學儲能將成增量主體，負荷側儲能呈爆發式增長。截至2022年底，全球電化學儲能累計裝機4500萬千瓦，年增長率達到80%，其中鋰離子電池仍占據主導地位。

　　第三，新型電力系統建設將成為儲能發展的核心推動力。儲能是構建新型電力系統的重要技術和基礎裝備，有利于新能源快速增長和全球電氣化程度提升。據有關機構預測，從2022~2050年，全球風光等新能源發電量占比將由14.4%提升至50%，電力在終端能源消費中的占比將由20%提升至50%以上。

　　第四，儲能技術成本下降和政策布局將助推產業持續擴張。隨著技術日漸成熟和產能擴張，儲能成本快速下降，以鋰離子電池為例，2022年全球平均價格約150美元/千瓦時，比2013年下降了近80%。

　　值得關注的是，我國新型儲能發展勢頭非常迅猛。截至2022年底，全國新型儲能裝機規模約870萬千瓦/1805萬千瓦時，平均儲能時長2.1小時。全國已投運新型儲能項目中，鋰離子電池占比約94.5%，鉛酸(碳)電池占比約1.7%，液流電池占比約1.6%。壓縮空氣儲能發展提速，占比約為2.0%。

　　從技術角度出發，新型儲能應重點明確“促進新能源大規模開發消納、支撐電網安全穩定運行和保障用戶靈活高效用電”的三大功能定位：

　　促進新能源大規模開發消納方面。一是在新能源富集地區，通過建設系統友好型新能源電站、新能源場站配建儲能、租賃共享儲能等形式，平滑輸出功率，減少新能源棄電，保障新能源高效消納利用。二是支撐大規模新能源外送，例如在沙漠戈壁荒漠大型新能源基地，儲能可提升外送通道利用率和通道可再生能源電量占比;再如大規模海上風電基地，儲能有助于提升海上風電消納利用水平和容量支撐能力。

　　支撐電網安全穩定運行方面，新型儲能可用于保供、調節、穩定、替代和應急。保供即可支撐電力保供，利用儲能應對尖峰負荷，提供頂峰供電服務;儲能還可承擔備用容量中的負荷備用及旋轉事故熱備用。調節即提升系統調節能力，電網側接入新型儲能資源統一調度，電源側可構建“火儲聯調”或火電、核電等傳統電源配儲能。穩定即提高電網運行穩定水平，發揮調頻、調壓、事故備用、爬坡、黑啟動等功能，提升系統抵御突發事件和故障后恢復能力。替代即延緩輸配電設備投資，在輸電走廊資源和變電站站址資源緊張地區，用儲能代替輸配電設備。應急即實現應急備用，新型儲能在極端條件下可保證穩定、不間斷供電，提升重要負荷中心的應急保障能力。

　　保障用戶靈活高效用電方面，一是提供需求側響應能力，利用雙向互動智能充放電技術參與電力市場調節，通過“低充高放”，降低用戶的整體用電成本，同時響應電網調節需求，提升智能高效用電水平。二是滿足用戶高質量用能需求，針對用電量大且對供電可靠性、電能質量要求高的電力用戶，支撐高品質用電;針對分散終端用戶，以及具備條件的農村用戶，提高用能質量、降低用能成本。三是服務用戶綠色低碳用能，不間斷電源、充換電設施等可作為用戶側分散式儲能設施，電動汽車、智慧用電設施等雙向互動智能充放電也可發揮儲能的作用。

　　當前，規模化應用的新型儲能技術主要有鋰離子電池儲能、液流電池儲能和壓縮空氣儲能;試點示范的新型儲能技術主要有鈉離子電池儲能、抽汽蓄能、壓縮二氧化碳儲能、重力儲能、氫(氨)儲能、飛輪和超級電容器。而尚處于研發攻關階段的新型儲能技術，國內外將重點以低成本、高安全、大規模為研發方向，攻克現有技術短板。固態電池、金屬空氣電池、多電子二次電池、熱泵儲能、液態空氣儲能等技術領域是研究熱點，但多數技術仍處于實驗室研發階段，距離規模化應用仍有一定距離。

　　需要重新評估儲能在新型電力系統中的地位和作用

　　“電荷最大的一個缺點是難以實現大量的堆積。截至2022年，全球電化學儲能累計裝機4500萬千瓦，但與更為龐大的發電裝機相比，儲能所發揮的作用很有限，且新型儲能也無法提供保障電力系統安全穩定運行所需的轉動慣量等必要元素。”劉吉臻分析道，“在構建新型電力系統過程中，關鍵還是在于‘源網荷’環節實現供需協同、靈活智能，儲能在新型電力系統中也必將有發揮其作用的一席之地，新型電力系統建設也將成為儲能發展的核心推動力。”

　　劉吉臻表示，行業要系統、準確評估儲能在新型電力系統中的定位和作用，保持清醒的頭腦與認識，穩妥有序推動儲能發展。

　　劉吉臻還指出，把儲能置于構建新型電力系統這一宏大命題下，有兩個關鍵問題：

　　第一個問題是儲能“放”在“源網荷”哪個環節更合適?

　　第二個問題是儲能的品類繁多，電化學儲能、抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等，縱橫交錯，究竟孰優孰劣?

　　劉吉臻表示，要回答上述兩個問題，關鍵還是要緊扣能源轉型二十字方針，即兼顧安全性和經濟性，從近期、長期和遠期角度，明晰儲能的定位，堅持技術中立原則，穩妥有序推進儲能的示范應用和規模化推廣。以沙戈荒新能源大基地為例，儲能的應用目標是促進新能源的大規模開發和消納，目前“新能源配火電、配抽水蓄能或電化學儲能”，關鍵在于“配多少”和“怎么用”。

　　從技術需求來看，新型儲能發展的應用場景、儲能規模、儲能時長及應用地區，都需要因地制宜、對癥下藥。劉吉臻舉例說明道，最近寧夏靈武電廠投入了1.24兆瓦的飛輪儲能示范項目，探索解決火電機組一次調頻能力不足的問題。系統投入運行至今約2年，不僅有效解決了該廠原有的一次調頻考核不合格問題，幫助電廠實現扭虧為盈，且項目僅需3年左右的時間即可收回全部初期投資，小小的飛輪發揮了巨大的作用，該項目可在全國范圍內同類型電廠推廣。

　　“因此，還是要多做示范，實踐出真知，只有在工程示范過程中，才能發現問題、解決問題，紙上談兵不可取。總而言之，一定要把通過技術攻關解決重大難題放在首位，核心是圍繞低成本、高安全和規模化的儲能應用場景。”劉吉臻總結道。

　　人物簡介:劉吉臻　男，1951年8月出生，漢族，山西嵐縣人。中國工程院院士，教授，博士生導師。1993年8月起，歷任原華北電力學院副院長，華北電力大學副校長、保定校區校長;1998年6月起任原武漢水利電力大學校長;2001年1月至2016年11月任華北電力大學校長;現任“新能源電力系統國家重點實驗室”主任，“973計劃”項目首席科學家。兼任中國電機工程學會副理事長、公共安全科學技術學會副理事長、中國能源研究會智能發電專委會主任委員、英國工程技術學會會士(FIET)、第十二屆全國政協委員。

　　長期致力于發電廠自動化技術研究，帶領團隊攻克了行業發展面臨的多項關鍵技術難題，取得了具有開創性、系統性的研究成果。獲國家科技進步一等獎1項、二等獎2項，其他省部級及以上獎項7項。出版《新能源電力系統建模與控制》等學術著作5部，獲授權發明專利20余項，發表SCI論文100余篇。

　　本文刊載于《中國電力企業管理》2023年10期