作者：陳海生1, 李泓2, 徐玉杰1, 徐德厚3, 王亮1, 周學志1, 陳滿4, 胡東旭1, 林海波12, 李先鋒5, 胡勇勝2, 安仲勛6, 劉語1, 肖立業7, 蔣凱8, 鐘國彬9, 王青松10, 李臻11, 康飛宇14, 王選朋15, 尹釗1, 戴興建1, 林曦鵬1, 朱軼林1, 張弛1, 張宇鑫1, 劉為11, 岳芬11, 張長昆5, 俞振華11, 黨榮彬2, 邱清泉7, 陳仕卿1, 史卓群1, 張華良1, 李浩秒8, 徐成8, 周棟14, 司知蠢14, 宋振11, 趙新宇16, 劉軒13, 梅文昕10

　　單位：1. 中國科學院工程熱物理研究所，北京2.中國科學院物理研究所，北京3.畢節高新技術產業開發區國家能源大規模物理儲能技術研發中心，貴州 畢節4.南方電網儲能股份有限公司，廣東 廣州5.中國科學院大連化學物理研究所，遼寧 大連6.上海奧威科技開發有限公司，上海7.中國科學院電工研究所，北京8.華中科技大學電氣與電子工程學院，湖北 武漢9.廣東新型儲能國家研究院有限公司，廣東 廣州10.中國科學技術大學火災科學國家重點實驗室，安徽 合肥11.中關村儲能產業技術聯盟，北京12.吉林大學化學學院，吉林 長春13.南方電網電力科技股份有限公司，廣東 廣州14.清華大學深圳國際研究生院，廣東 深圳15.武漢理工大學物理與力學學院，湖北 武漢16.南京師范大學能源與機械工程學院，江蘇 南京

　　摘要：

　　本文對2024年度中國儲能技術的研究進展進行了綜述。通過對基礎研究、關鍵技術和集成示范三方面的回顧和分析，總結得出了2024年中國儲能技術領域的主要技術進展，包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鈉離子電池、超級電容器、新型儲能技術、集成技術和消防安全技術等。綜合分析表明中國儲能又經歷了高速發展的一年，在基礎研究、關鍵技術和集成示范方面均有重要進展。中國保持了世界儲能技術基礎研究、技術研發和集成示范領域最為活躍的國家地位。中國機構和學者在儲能領域發表SCI論文數、申請WIPO國際發明專利數、新增集成示范和產業化項目裝機容量均居世界第一;新型儲能裝機功率首次超過抽水蓄能，迎來歷史性時刻，總體上中國儲能實現了規模化發展。

　　隨著國家“雙碳”戰略的深入實施，我國新型能源體系建設穩步推進，能源保障基礎不斷夯實，已建成全球最大的清潔能源系統。儲能是解決可再生能源規模化消納和實現能源革命的關鍵支撐技術，已成為構建新型電力系統的核心要素和基礎裝備，也是催生國內能源新業態、搶占國際戰略新高地的重要領域，對構建安全高效、清潔低碳的能源體系具有重要意義。

　　總體上，我國儲能行業處于高速發展階段，經歷了從商業化初期階段向規模化發展階段的轉變。2021—2023年，筆者對中國主要儲能技術的年度研究進展進行了綜述，得到了學術界和產業界的廣泛關注。2024年，我國中國儲能技術和產業又經歷了高速發展的一年，儲能技術快速發展、裝機規模大幅增加、政策市場化推進加快、產業實現規模化發展。學術界和產業界的朋友建議筆者繼續撰寫一篇綜述性文章，對中國2024年儲能技術的研究進展進行系統的回顧和分析。

　　本文是受《儲能科學與技術》期刊邀請，依托中國化工學會儲能工程專業委員會和中國能源研究會儲能專業委員會的專家，擬對2024年中國的主要儲能技術的研究進展進行綜述，包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鈉離子電池、超級電容和新型儲能技術等，希望能夠通過對儲能技術基礎研究、關鍵技術、集成示范等的回顧和分析，總結2024年中國儲能技術領域的主要進展，為儲能領域的研究生、科研工作者和工程技術人員提供參考。

　　本文共14節，其中前言由陳海生撰寫，第1節抽水蓄能由陳滿、徐德厚、周學志撰寫，第2節壓縮空氣儲能由周學志、朱軼林、徐玉杰撰寫，第3節儲熱儲冷由王亮、張弛、林曦鵬撰寫，第4節飛輪儲能由胡東旭、戴興建、張華良撰寫，第5節鉛蓄電池由林海波、劉為撰寫，第6節鋰離子電池由李泓、岳芬撰寫，第7節液流電池由李先鋒、張長昆、俞振華撰寫，第8節鈉離子電池由胡勇勝、黨榮彬、劉語撰寫，第9節超級電容由安仲勛、劉語撰寫，第10節新型儲能技術由肖立業、周學志、邱清泉、陳仕卿(重力儲能)、王亮、史卓群、徐玉杰(熱泵儲電)、蔣凱、李浩秒、徐成(液態金屬)、康飛宇、周棟、司知蠢(水系鋅離子)、王選朋、宋振(鉀離子電池)、尹釗、趙新宇、徐玉杰(AI for儲能)撰寫，第11節集成技術由劉軒、鐘國彬、宋振撰寫，第12節消防安全技術由王青松、梅文昕撰寫，第13節綜合分析由陳海生、張宇鑫、李臻撰寫，第14節結論與展望由陳海生撰寫，全文由陳海生統稿。由于作者水平有限，加之時間倉促，文中不足和不妥之處，敬請讀者批評指正。

　　1 抽水蓄能

　　抽水蓄能是大規模儲能的主流技術之一，具有儲能容量大、系統效率高、運行壽命長、技術成熟等優點。2024年我國抽水蓄能行業保持高速發展態勢，抽水蓄能技術進入規模化、智能化、生態化發展的新階段。目前，水泵水輪機流動特性、機組設備與控制技術、系統調度和優化、市場價格機制及經濟性、新型抽水蓄能等是基礎研究的重點方向;關鍵技術方面，大型電站工程建設技術、機組設計制造技術和系統集成及智能化運行技術等是研發重點。

　　1.1　基礎研究

　　在流動特性研究方面，文獻通過CFD仿真揭示了側式進/出水口連接隧洞的流態演變規律，指出采用漸變擴縮式斷面設計可使水頭損失降低25%，流量分配不均勻度控制在5%以內。文獻針對水泵工況斷電事故，建立了導葉關閉時間與反轉轉速的量化關系模型，提出“快-慢-快”三段式關閉策略。文獻發現變速機組在水輪機工況下存在最佳轉速匹配點。文獻選取轉輪進、出口角、包角和葉片數4個參數，基于正交試驗驗證了斜流泵進行抽水蓄能化改造的可行性。文獻通過數值仿真計算，對孔道流量、流速分布及其不均勻性以及進、出流水力單元的間距進行了分析，獲取了同發同抽運行時豎井式進/出水口的水力特性。

　　在機組設備與控制技術方面，文獻分析了對稱失磁故障對機組的影響，提出基于下拋阻抗圓判據和直流電壓判據的新型保護方案，為交流勵磁電機主機設備的可靠性設計提供了理論支持。文獻針對大型雙饋感應電動機轉子偏心故障風險，提出一種注入補償電流來抑制由偏心率引起的不平衡磁力的方法。文獻建立了定速與變速機組聯合運行調頻數值仿真模型，并進行調頻協調仿真，揭示了定速與變速機組聯合運行下電站的一、二次調頻動態特性。文獻在多個工況下提出了4種可行的協聯控制策略，仿真分析結果表明發電工況下適合采用交流勵磁系統控制功率、機組調速器控制轉速的控制策略;抽水工況下適合采用交流勵磁系統控制功率、機組調速器控制開度的控制策略。

　　在系統調度和優化方面，文獻開發了抽蓄電站輸水發電系統方案設計模型，實現輸水發電系統三維線路布置、聯動快速計算以及多方案直觀量化比選，有效提高了設計效率。文獻提出一種基于博弈論組合賦權的抽水蓄能電站選址評價方法，結合了主觀賦權法的經驗判斷，又優化了客觀賦權法的數據分析。文獻提出全清潔能源下的高品質礦區能源系統及其配置優化方法，在充分就地消納可再生能源，實現礦區生產供能的全清潔化的同時向外饋送靈活、穩定、可控的電能。文獻通過協調風電、光伏與抽水蓄能的互補特性，解決高比例可再生能源并網帶來的出力不確定性與電力市場收益優化問題，提升聯合發電系統的經濟性和穩定性。文獻考慮到風能和太陽能天然的互補性和不穩定性、抽水蓄能電站“調峰調谷”的優勢以及電網對穩定可靠能源供應的需求，基于改進螢火蟲算法開展了多能協調優化調度技術研究，互補運行能源系統的出力波動大幅降低。

　　在市場機制及經濟性方面，文獻分別對現貨市場形成前后電力市場環境下的電量電價和容量電價進行測算，指出現階段未形成現貨市場的情況下嚴格執行兩部制電價是合理有效的，未來形成現貨市場后將由市場競爭生成電價。文獻在抽水蓄能電站的市場化運行背景下，構建了抽水蓄能電站順次參與現貨-輔助服務市場的容量電費定價模型，實現以經營期內收支平衡為目標定期滾動核定抽水蓄能電站的待分攤成本。文獻通過確定抽水蓄能項目核算邊界、識別基準排放情景、確定基準線碳匯核算方法，構建了抽水蓄能電站項目碳減排量核算方法。文獻從系統經濟性、低碳性、靈活性、可靠性4個效益維度，建立了抽水蓄能電站在新建電力系統中的運行效果評價體系，能夠全面、真實地反映抽水蓄能電站給新建電力系統帶來的效益。

　　在新型抽水蓄能技術方面，文獻研發的氣液復合儲能系統，通過液態壓縮空氣與抽水蓄能的耦合，使循環效率和建設成本均得到改善。文獻闡述三種不同地(海)下抽水蓄能發展現狀，關鍵技術和挑戰，提出基于硬巖掘進機挖掘的低成本地下抽水蓄能方案。文獻驗證了水下抽蓄(UPHS)與海上風電協同外送的可行性。電磁暫態仿真表明，配置30%風電容量的UPHS系統可將并網點功率波動從40%抑制至12%;容量優化研究發現，水下抽蓄的引入可以大幅提升遠海風電場的建設規模與投資收益。

　　1.2　關鍵技術

　　在機組設計制造技術方面，首臺套交流勵磁變速抽蓄機組國產化研發迎來多項里程碑式進展。2024年8月，東方電氣在四川德陽完成了300 MW級變速抽水蓄能機組發電電動機1∶1轉子飛逸試驗，驗證了轉子系統的穩定性和可靠性。10月，水利水電科學院完成了南網儲能公司肇慶浪江和惠州中洞兩個抽水蓄能電站變速機組的第三方試驗臺水泵水輪機模型驗收試驗。12月，惠州中洞抽水蓄能電站400 MW變速機組發電電動機通風模型試驗在哈爾濱電機廠順利完成。

　　在智能運維技術方面，文獻分析了數字孿生技術對智能抽水蓄能電站關鍵業務的支撐效果，其開發的數字孿生智能抽水蓄能電站檢修系統能顯著提高電站運行效率和管理水平。文獻提出一種新型抽蓄機組故障診斷知識圖譜構建方法，為機組故障領域的智能問答、輔助決策等方面的具體應用建立了堅實的基礎。文獻提出了考慮聲-振模態結合的抽水蓄能機組軸承故障診斷技術，綜合運用聲紋與振動特征，采用逆巴克頻譜變換、卷積計算、長短期神經網絡等方法，有效提升了軸承故障診斷的準確率。我國首個抽水蓄能大模型正式投用，可實現運行狀態預警分析、資產線上管理、檢修策略制定等功能。

　　大型電站工程建設技術方面，廣東梅州抽水蓄能電站二期工程首條排風豎井順利貫通，這是我國首個硬巖區4 m大直徑400 m級深豎井采用反井鉆機全斷面掘進技術的工程。國內首臺1000 MPa級高強鋼引水鋼岔管在天臺抽水蓄能電站順利通過驗收，該電站額定水頭724 m，為世界最高，成功應用后，將為1000 MPa級高強鋼在國內后續特大水電工程、超高水頭抽蓄電站、大容量沖擊式發電機組關鍵核心承壓部件上的大規模應用提供堅實的技術支撐。

　　1.3　集成示范

　　2024年，豐寧、蟠龍、廈門、阜康、句容、清原、東陽、寧海、五岳和鎮安等抽水蓄能電站均有機組投產發電。其中，河北豐寧抽水蓄能電站裝機容量、儲能能力、地下廠房規模和地下洞室群規模均為世界第一。11、12號機組分別于2024年8月和12月投產，填補了國內大型交流勵磁變速機組應用空白。重慶蟠龍抽水蓄能電站是首次在軟巖區建設大型抽水蓄能電站，運用錨索加固、模型仿真分析技術，運用遙感遙測技術，解決長斜井施工難題，建成地質災害一體化智能監測預警體系，探索形成國產機組定轉子光纖測溫的“蟠龍經驗”。福建廈門抽水蓄能電站是國內首個全站監控系統使用全國產芯片的抽水蓄能電站。新疆阜康抽水蓄能電站是國內抽水蓄能行業首個采用EPC工程總承包管理模式的項目，采用BIM技術貫穿設計、施工、運維全生命周期，首次設計制造應用庫岸面板大跨度曲面滑模，首次研究應用瀝青和鋼筋混凝土面板接頭大變形止水結構。遼寧清原抽水蓄能電站為東北地區最大的抽水蓄能電站，首次在抽水蓄能領域應用氣泡防冰技術。河南五岳抽水蓄能電站是國內首臺采用“高強度復合轉輪”的機組，轉輪效率達94.3%。同時，抽蓄機組參與電力市場邁出了里程碑式的一步。廣東梅州電站作為我國首個自主參與電力市場交易的抽水蓄能電站，標志著抽水蓄能市場化經營路徑的突破。

　　2 壓縮空氣儲能

　　壓縮空氣儲能(CAES)技術具有儲能容量大、儲能周期長、系統效率高、運行壽命長、比投資小等優點，被認為是極具發展前景的大規模儲能技術之一。2024年，我國壓縮空氣儲能技術實現了100 MW到300 MW的跨越式發展，在系統總體特性和能量損失機理、關鍵技術、集成示范等方面均取得重要進展。

　　2.1　基礎研究

　　在系統總體特性與參數優化方面，文獻提出了一種結合概率-負載因子的非設計運行CAES系統耦合設計方法，揭示了壓縮機/膨脹機在變質量流量、變壓力等條件下的效率變化規律。文獻研究了一種基于連續氣體注入與雙活塞水循環的新型液體活塞系統，通過動態建模與幾何參數優化實現了近等溫膨脹下的恒定功率輸出。文獻提出了一種結合階梯相變儲能單元和液體活塞近等溫壓縮的新型絕熱-等溫壓縮空氣儲能系統，驗證了階梯相變儲能在降低能量等級耗散和提升熱經濟性方面的綜合優勢。文獻建立了先進絕熱水下壓縮空氣儲能系統熱力學模型，分析了風能波動性對于儲能系統的能量轉化特性影響。文獻建立了考慮多時間尺度動態特性、可變工況之間的相互作用和多變量協調控制的AA-CAES動力學模型，可以反映短期尺度的動態響應特性。

　　在壓縮機內流特性及變工況調控方面，文獻研究了徑向進氣混合壓氣機在不同的葉片葉尖間隙下的性能和葉尖泄漏渦的發展模式，揭示了徑向進氣室和葉輪之間的相互影響。文獻將軸流壓縮機性能預測與實際壓縮機幾何形狀相結合，得到流道、葉片排幾何形狀和壓縮機性能圖譜。文獻研究了空氣中水蒸氣的非平衡冷凝對壓縮機葉片腐蝕和熱效率下降的影響。文獻建立了一種適用于多級離心壓縮機變工況調節的性能預測方法，可獲得進口導葉開度最佳調節策略。文獻研究了無油渦旋壓縮機在變工況下的流動特性。文獻揭示了壓縮機組末級壓縮機流量、壓比、溫度等關鍵參數的變化規律、變頻調節對定流量注氣的控制策略。文獻對壓氣機葉頂間隙流動研究與相關的流動控制技術進行分類分析，綜合給出了各類壓氣機優化的研究方向。

　　在膨脹機內流特性和變工況調控方面，文獻研究了CAES系統中軸流式渦輪在變工況運行時，由軸向熱膨脹引起的葉片-機匣間隙變化對渦輪內部流場特性的影響規律。文獻針對往復式膨脹機進行研究，分析了間隙流動、膨脹效率、輸出功等內流特性隨工況變化的規律。文獻提出不同極限壓力下噴嘴的入口壓力對應的最優噴嘴調速方法，揭示了渦輪氣動效率、流動損失及級間匹配特性的耦合影響規律。文獻基于流固耦合分析闡明了葉片疲勞失效與工況切換頻率、瞬態載荷幅值間的關聯機制。文獻提出一種流道靜葉安裝角調節方法，提升了膨脹機的效率，揭示了不同基準壓力和噴嘴配氣方式下靜葉安裝角對膨脹機氣動特性的影響規律。

　　在蓄熱(冷)換熱器傳蓄熱特性方面，文獻通過建立絕熱式壓縮空氣儲能熱力系統模型，分析了換熱器端差、空氣側壓降對系統效率的影響。文獻提出了一種基于非穩態傳熱正規狀況的一維液-固兩相無量綱模型，探究了填料的半徑、密度、比熱容、導熱系數和蓄熱器長徑比對蓄熱器效率的影響規律。文獻探究了相變材料熱物理性質對絕熱壓縮空氣儲能系統性能以及儲熱系統的影響規律。文獻引入高溫熱能存儲系統對釋能壓縮空氣進行加熱，以提升空氣渦輪機性能。文獻針對水下壓縮空氣儲能系統，分析比較了各類不同的蓄熱介質以提升系統性能。文獻設計了液體活塞結構與管式換熱結構耦合的多管陣列壓縮/膨脹機，液體活塞結構實現高壓密封，管式換熱結構增加換熱面積以提高換熱量。文獻提出了一種三階段布局的相變材料優化方案，可提高潛熱蓄能系統的效率。

　　在儲氣室熱力學和氣密性等研究方面，文獻針對某封閉煤礦的四個采礦層，研究了地下壓縮空氣儲能系統的技術可行性。文獻利用應變等效原理將裂隙引起的初始損傷變量與巖體疲勞損傷變量耦合，得到巖體在循環應力作用下的損傷變量。文獻建立了內襯密封壓氣儲能儲氣庫的熱力耦合理論模型，揭示了不同上限載荷下襯砌混凝土裂紋的變形、聲發射和斷裂韌度變化規律。文獻分析了人工硐室儲氣庫穩定性分析理論、內襯硐室密封方案和熱力學過程分析方法等的優缺點。文獻研究了儲氣庫結構的彈塑性狀態，提出儲氣庫運行壓力區間的確定方法并解釋其物理意義。文獻對鹽穴儲氣庫當前建造技術進行分析，提出鹽穴儲氣庫智能建造工藝技術框架及其具體內容。文獻對低品位鹽巖含沉積物空間雙井水平穴室壓縮空氣儲能進行綜合安全評價。

　　在壓縮空氣儲能系統與其他系統耦合研究方面，文獻開發了三種能源系統解決方案，能夠模擬典型的存儲操作過程充電，放電和存儲。文獻提出了將固體氧化物燃料電池與壓縮空氣儲能相結合的系統。文獻提出將CAES與生物質發電系統耦合，實現了84.90%的往返效率。文獻通過將風力發電、柴油發電和A-CAES技術相結合，實現了能源供應的穩定性和高效性。文獻提出了一種將A-CAES與CO2捕集技術相耦合的設計方案。文獻提出了一種利用液體活塞系統、NH3和跨臨界CO2循環組成的液態空氣儲能系統。文獻提出了壓縮空氣耦合儲熱的混合動力系統，提高壓縮空氣發動機在輕型短程低速車輛上的適用性。

　　2.2　關鍵技術

　　2024年，我國CAES在系統總體設計技術、壓縮機技術、蓄熱(冷)換熱器技術、膨脹機技術、系統集成與控制技術等方面均有重要進展。系統總體設計方面，中國科學院工程熱物理所基于“過程對應-參數匹配”設計理論攻克了300 MW級系統全工況設計與調控技術，實現系統額定效率72%以上。壓縮機和膨脹機技術方面，從流動機理、整機結構及變工況調節方面入手，突破了壓縮機和膨脹機全三維氣動與多級變幾何聯合調控技術，發明了多型號寬工況組合式壓縮機和高負荷軸流式膨脹機并完成集成測試。蓄熱(冷)換熱器方面，通過級聯式多相變溫區匹配蓄熱、微尺度強化傳熱及陣列式動態調控技術的協同創新，構建了壓縮空氣儲能系統高效低阻、變工況自適應的蓄熱(冷)換熱技術體系。系統并網與控制方面，攻克了儲能-電力系統耦合控制技術，形成儲能系統并網及其動態精細控制方案，確保電站在電網調峰、調頻、調相、備用及黑啟動等場景中快速響應。

　　2.3　集成示范

　　2024年，我國在壓縮空氣儲能集成示范方面實現了里程碑式突破，多個示范項目啟動并加速推進。比如山東肥城國際首套300 MW/1800 MWh鹽穴壓縮空氣儲能電站2024年4月實現并網發電，單機功率、系統效率和儲能容量均創國際紀錄。在建項目中，寧夏中寧100 MW/400 MWh壓縮空氣儲能電站項目順利完成105 MW全球單機功率最大壓縮空氣儲能電動機的吊裝。河南信陽300 MW壓縮空氣儲能示范項目首次使用平硐式人工硐室等。總體上，2024年，我國壓縮空氣儲能實現新增并網/調試/投運的項目共5個，總規模711 MW。新增擬建/在建/并網的壓縮氣體儲能項目共計37個，規模累計達11.78 GW。其中，中儲國能、大唐集團、華能集團、中國電建、中國能建以及三峽集團等企業積極參與，產業發展已進入快車道。

　　3 儲熱儲冷

　　儲熱儲冷技術是具有廣闊應用場景的大規模儲能技術，具有成本低、效率高、規模大等特點。儲熱儲冷技術通常包括顯熱、潛熱、熱化學儲熱等三種技術。2024年，我國學者在儲熱儲冷領域的基礎研究、關鍵技術和集成示范方面取得了重要的進展，其中儲熱儲冷材料、儲熱儲冷單元特性、系統控制與優化等方面是目前的研究熱點。

　　3.1　基礎研究

　　在儲熱儲冷材料制備方面，文獻制備了一種新型納米碳化硅基復合碳酸鹽熱儲材料，通過添加納米碳化硅顯著提高了基礎材料的儲熱密度。文獻開發了基于鋼鐵高爐渣與無機鹽混合的復合相變材料，與純鋼鐵高爐渣儲熱單元進行了對比，并研究了關鍵因素對復合相變儲熱單元儲熱和放熱過程的影響。文獻通過自然吸附法，以改性膨脹石墨為多孔載體，制備了一種形狀穩定的甘氨酸水基相變材料，并引入十六烷基三甲基溴化銨(CTAB)作為改性劑以提高其與改性膨脹石墨的相容性。針對熱化學儲熱技術，文獻采用溶液浸漬法制備了沸石13X/MgSO4和LiCl混合溶液復合的吸附劑材料，研究了不同質量比下復合吸附劑的結構特性和吸附儲能性能。文獻研究了不同沸石(3A、5A和13X)與MgSO4復合材料的熱化學吸附儲能性能。

　　在儲熱單元傳熱特性方面，文獻研究了方形相變儲熱單元中翅片和金屬泡沫組合對儲熱和放熱過程的影響。文獻構建了一個中溫圓柱形潛熱儲能系統，裝載相變材料且配備螺旋翅片和H形翅片的換熱管，研究了恒溫和階躍溫下相變材料溫度演變及充放電時間、功率、能量和效率等參數。文獻通過自建潛熱儲能系統，對純石蠟、生物炭/石蠟復合相變材料和膨脹石墨/石蠟復合相變材料的充放熱過程中的溫度分布和熱性能進行比較分析。文獻研究了與平板集熱器集成的填充床潛熱儲能罐的循環熱性能，探討了不同尺寸、流量、入口溫度閾值和加熱月份對熱性能的影響。文獻研究了熱水置換系統中的相變儲熱過程，通過數值模擬分析了V形翅片、直翅片和環形翅片對儲熱單元內部流速、液相和溫度變化的影響。文獻研究了振動場與熱源協同作用，分析了振動頻率和方向對熱傳遞效率及溫度分布均勻性的影響。文獻針對相變材料熱能存儲系統中相變材料導熱性低的問題，研究了振蕩管束對熔化和固化過程的影響。

　　3.2　關鍵技術

　　在儲熱系統控制與優化方面，文獻開展了高溫含水層熱能存儲技術的熱性能分析，通過實驗開展加熱存儲和等溫存儲研究，實施不同停機時間方案以識別最優方案。文獻以太陽能-火電-儲能一體化發電系統為研究對象，采用貝葉斯算法優化長短期記憶神經網絡，建立電力消費側負荷需求預測模型，并基于燃煤電廠輸出特性提出穩定其輸出波動的運行策略。文獻比較了在燃煤熱電聯產電廠中集成壓縮空氣儲能和熔鹽蓄熱兩種靈活性技術，分析了其對靈活性、能量效率、?效率和盈利能力的影響。文獻針對中深層地熱熱交換系統中天然恢復和人工儲熱單獨應用的性能和效率問題，基于中深層同軸井式熱交換器的數值傳熱模型，分析不同組合對系統性能的影響。文獻提出了一種將太陽能熱能儲存在枯竭油氣藏中并同時封存CO2以用于可再生能源供暖的新方案。文獻提出了利用完整巖石板和破碎巖石的復合填充方案以提高系統的巖石填充床熱能存儲性能。文獻針對太陽能供熱系統與季節性熱能存儲結合的方案，構建動態模擬平臺，通過實驗和模擬分析不同運行策略對系統性能的影響。

　　潛熱儲熱是當前的熱點方向，文獻研究了具有相變蓄熱功能的散熱器的蓄熱性能，提出的新型GPCR設計使相變材料腔體內溫度分布更均勻。文獻針對潛熱儲能系統中相變材料供需不匹配及泄漏問題，借鑒仿生學原理提出仿生海螺和仿生線粒體封裝模型，并分析其傳熱性能。文獻提出了針對相變材料基季節性熱能存儲的綜合設計與運行優化框架，用于確定存儲規模和相變溫度等參數。文獻提出了基于卡諾電池和級聯潛熱存儲技術的多能源系統，研究了壓縮機壓力比、總級數、級面積和管內流體速度等因素對系統性能系數和總儲能效率的影響。文獻研究了級聯形式排列具有顯著相變溫度差的連續潛熱-顯熱存儲裝置，并基于Ragone圖分析不同工況下的功率/能量密度綜合響應。

　　在儲冷技術方面，文獻研究和優化了微熱管陣列的冷熱能存儲設備，使優化后的結構固結時間減少26.59%、熱交換溫差僅為4 ℃且緊湊因子達到0.8219。文獻基于相變技術開發了適用于冷鏈運輸末端-18 ℃以下的冷能存儲箱，該冷能存儲箱對環境溫度變化具有較強適應性。文獻通過引入雙溫冷熱能存儲技術來提高空氣分離裝置和液態空氣儲能(LAES)系統集成的效率。文獻發展了LNG冷能回收-冷凍淡化-蓄熱耦合系統，該系統利用LNG冷能驅動有機朗肯循環發電，同時進行海水冷凍離心淡化，并將淡化冰作為蓄熱介質儲存。

　　3.3　集成示范

　　在儲熱系統集成示范方面，山西建龍5 MW熔鹽儲能項目成功實現并汽發電，該項目利用鋼廠副產煤氣加熱熔鹽儲熱并實施放熱技術，為汽輪機提供調峰蒸汽。濟寧華源熱電熔鹽儲能調峰調頻項目建成并網，該項目熔鹽汽電聯合加熱功率50 MW，儲能容量100 MWh，額定產汽量為75噸/小時。華能德州電廠模塊化熔鹽儲能項目成功商運，總儲熱量為180 MWh，可提升機組調峰能力30 MW。華能海門電廠“基于熔鹽儲熱的調頻調峰安全供熱綜合提升示范項目”順利投運，該項目熔鹽電加熱功率60 MW，儲能容量120 MWh，額定產汽量90噸/小時。中核集團熔鹽線性菲涅爾光熱儲能示范項目，在玉門100 MW光熱儲能工程機組順利并網發電，該項目配置8小時熔鹽儲熱系統。中國科學院工程熱物理研究所研制的20 MWh噴淋式填充床儲熱項目在華電山西朔州熱電廠建成投產。在儲冷系統集成示范方面，孚能科技動力電池生產基地高效機房水儲冷項目、廣東微容電子科技有限公司水儲冷中央空調改造項目等多個儲冷項目投運投產。

　　4 飛輪儲能

　　飛輪儲能在短時高頻儲能領域具有重要的應用前景。2024年，中國飛輪儲能技術在結構設計、系統控制策略及工程示范應用方面取得顯著進展。研究重點集中于提升飛輪儲能系統的可靠性、效率及壽命，同時注重多場景混合儲能協同控制，混合儲能系統的創新控制策略顯著提升了電網調頻能力。集成示范項目逐步規模化，飛輪儲能的工程化應用邁入新階段。

　　4.1　基礎研究

　　在基礎研究方面，相關研究聚焦在動力學、能量損耗、熱管理及控制算法優化等方面。文獻對比了內置式與表貼式飛輪電機轉子的力學特性，通過軸系動力學分析驗證了剛體振型預測的準確性。文獻對比了環氧樹脂-碳纖維、鈦合金、4340合金鋼飛輪轉子的儲能密度和儲能量，并分析了不同材質的飛輪旋轉時的內部應力及形變的差異。文獻研究了飛輪轉子材料30Cr2Ni4MoV的疲勞特性，評估了內部缺陷對轉子疲勞壽命的影響。文獻針對UPS系統用永磁同步電機，優化了氣隙厚度、永磁體鍍銅等參數，使轉子損耗降低10.5%。文獻通過多物理場耦合建模仿真，分析了飛輪電機溫度場，與試驗結果誤差控制在±3%以內;文獻提出改進電機定子散熱流道設計，使永磁體最高溫度下降10.5%。文獻提出基于級聯擴張狀態觀測器的自抗擾控制方法，顯著抑制了母線電壓波動;文獻采用積分滑模控制策略，使電壓調整率提升45%。文獻整合了一個基于平均共識算法的生命周期參數，使生命周期較長的飛輪承擔更多的充放電任務，從而有效地平衡了飛輪的生命周期并延長了飛輪陣列的整體使用壽命。

　　4.2　關鍵技術

　　在關鍵技術方面，相關研究集中在聯合儲能、振動抑制、電機散熱及結構優化設計等方面。文獻通過鋰電池-飛輪聯合調頻方法，使系統頻率波動減少30.81%;文獻提出基于模型預測控制的功率分配策略，優化了鋰電與飛輪儲能的協同效率。文獻提出飛輪輔助抽水蓄能機組調頻策略，仿真顯示抽水蓄能機械動作頻次減少，壽命延長。文獻提出了一種基于最優變分模態分解的飛輪-電池混合儲能系統，該系統可為混合儲能配置和控制運行策略的制定提供參考。文獻采用矩陣變換器替代傳統變流器，結合模型預測控制，避免直流環節電容問題，仿真驗證了系統運行范圍的準確性。文獻引入主控式彈支干摩擦阻尼器，使飛輪轉子一、二階模態振動響應低于30 μm，減振比超90%。文獻發現兆瓦級飛輪定子繞組電暈放電受氣壓影響顯著，為防暈結構改進提供依據。文獻提出了飛輪電機定子側低溫蒸發冷卻方案和轉子側高輻射涂層方案，冷卻效果顯著改善。文獻總結了飛輪儲能用永磁電機的各種分類及其結構特點，對比了多個飛輪儲能永磁電機案例中的主要參數，并分析了不同類型電機性能的優劣。文獻提出了一種新型儲能飛輪系統，該系統利用高溫超導電磁鐵和零磁通線圈。文獻提出了一種用于飛輪儲能系統的高可靠性永磁同步電機，該電機采用雙冗余繞組結構，以確保電機的容錯運行。

　　4.3　集成示范

　　國內學者和企業主要在電網調頻領域，開展了飛輪儲能的集成示范應用。國內首套具備物理轉動慣量支撐的構網型飛輪儲能系統“國家電投構網型陣列飛輪儲能示范項目”上電成功，主要驗證慣量支撐、一次調頻和無功補償能力。國家能源蓬萊磁懸浮飛輪儲能示范項目將在山東省蓬萊市建設12 MW/3 MWh飛輪儲能工程示范項目，與330 MW火電機組聯合調頻。國內首個兆瓦級飛輪混合儲能系統示范工程實現風儲一次調頻。除了上述集成示范項目外，2024年還制定了《GB/T 44934—2024電力儲能用飛輪儲能單元技術規范》和《GB/T 44933—2024電力儲能用飛輪儲能系統技術規范》兩項國家標準，這將有利于飛輪儲能技術的規范化，從而推動集成示范及商業應用的進一步發展。

　　5 鉛蓄電池

　　盡管面臨儲能新技術的挑戰，鉛蓄電池憑借其成熟的產業鏈體系、高安全性、低成本和優異的可回收性，在通信備用電源、電動自行車、汽車起動電源以及分布式儲能等領域繼續占據重要地位。鉛炭電池通過向鉛酸電池負極活性物質引入碳材料顯著提升了循環壽命和充放電性能，是當前的研究熱點。2024年，中國鉛蓄電池技術在政策支持和市場需求的雙重驅動下，取得了顯著的發展，研發重點主要集中在提高能量密度、延長循環壽命、降低成本和增強環境適應性等方面。

　　5.1　基礎研究

　　在基礎研究方面，相關研究聚焦于材料創新與性能提升，添加劑的研究仍然是主要方向。在負極添加劑方面，文獻開展了將Bi-MOF煅燒制備棒狀的Bi@C復合材料和層狀多孔泡沫炭(CF)，提升負極活性物質(NAM)導電性和氫析出反應(HER)抑制能力的研究。文獻研究制備了多種鉛炭復合材料，這些材料因Pb納米顆粒均勻分布、高比表面積和微介孔結構，有效抑制了HER并增強了碳與活性物質的親和力。文獻研究了在多孔蜂窩碳材料上均勻負載Pb/Ni，鉛納米顆粒抑制HER，鎳納米顆粒提高介孔體積和電子傳遞速率。文獻開展了在稻殼活性炭(RHAC)上原位生長碳納米管(CNT)得到CNTs/RHAC復合材料的研究，使材料的電子電導率和離子電導率同時增強。

　　在正極添加劑方面，文獻研究了研制的二氧化錫包覆稻殼基二氧化硅(RH-SiO2)的復合材料(SnO2/RH-SiO2)。作為鉛酸電池正極添加劑，SnO2/RH-SiO2具有分層多級孔結構，可作為堅固的導電骨架。文獻開展了在還原氧化石墨烯上負載非晶態鉛(Pb/rGO)并用作鉛炭電池的正極添加劑的研究，無定形鉛抑制氧析出反應(OER)并增強rGO對PAM的親和力。文獻開展了制備PANI/GO復合材料的研究。添加0.45% (質量分數)PANI/GO的電池在0.1 C倍率下的放電容量比空白樣品高63.5%。文獻研究了將PEDOT涂覆在RHAC表面，形成PEDOT@RHAC復合材料，顯著提高了氧析出電位，防止活性材料脫落。文獻研究了將原位合成的BaSO4和在不同倍率下放電的正極活性材料作為鉛酸電池添加劑。在HRPSoC條件下，含原位合成BaSO4的電池循環壽命達20588次。文獻研究了利用全氟辛酸(PFOA)作為電解質添加劑。PFOA促進硫酸鉛均勻成核，降低電荷轉移電阻，增強氫鍵網絡。添加PFOA后，HRPSoC的循環壽命增加213.9%。

　　此外，在鉛蓄電池新型板柵、模型與電池狀態預測方面也取得一定的進展。文獻研究了一種三明治結構鈦基拉網式負極板柵，負極能量密度達163.5 Wh/kg，循環壽命在0.5 C放電倍率下達到339次，不僅提高了電池的耐用性，還可大幅增加鉛酸電池的質量能量密度。文獻研究了在采用感應熔煉機制備的PbCaSnAl-M(M = Mg，Sr，Ba)合金中，添加Sr和Ba將腐蝕速率從0.366 mg/(cm2·h)分別降至0.258 mg/(cm2·h)和0.289 mg/(cm2·h)。文獻研究了利用原位電化學阻抗譜(EIS)，通過失水實驗開發出了明確的失水指標，可用于有效識別和應對電池失水問題。文獻研究了一種基于EIS評估變電站備用電源鉛酸電池健康狀態(SOH)的簡單有效的方法，模型誤差<2.7%。文獻研究了用于預測單個電池和電池組的荷電狀態(SOC)的模型。文獻研究了一種鉛酸電池與燃料電池的混合設計，通過多功能工作模式，大幅度提高了鉛酸電池的功率密度和能量密度。

　　5.2　關鍵技術

　　2024年，中國在鉛蓄電池關鍵技術領域取得了多項技術突破。在電解液方面，文獻研究了硫酸亞錫、琥珀酸與三元氟化物等復配的電解液添加劑，有效提升電池容量和循環壽命。文獻研究了高分子膠體電解質，不僅增強了電解質的穩定性，還有效防止了分層現象。文獻研究了一種抑制鉛炭電池循環失水的電解液，該電解液包含硫酸溶液、芐叉丙酮和L-半胱氨酸，能夠有效提升鉛炭負極板的析氫過電位，減少氣體析出，并降低電池循環過程中的失水量。針對極端環境下的使用需求，文獻研究了一種耐低溫電解質技術，確保鉛蓄電池在寒冷氣候下的穩定運行，拓寬了應用范圍。

　　在電極制備方面，文獻研究了一種正極板柵預處理技術，通過原位生成PbO2，提高了正板柵與活性物質的結合性能，改變傳統的固化干燥工序，并增強化成效果，降低制造工藝的時間成本和能源成本。

　　在添加劑制備技術方面，文獻研究了通過改變活性炭材料表面特性和添加抑氫劑的雙重方式，提高了對析氫失水反應的抑制效果，有助于延長所制備的鉛炭電池負極的使用壽命和容量。文獻研究了一種鉛炭電池碳基負極添加劑的可控制備方法，該方法通過有機鉛絡合沉淀策略，實現鉛炭緊密結合，并且能保留碳材料的高比表面積和孔隙率，重復性極強，容易實現規模化制備。文獻研究了介孔氟摻雜碳材料，通過抑制氫氣析出延長了電池壽命。

　　在數字化技術方面，通過集成先進的BMS(電池管理系統)，實現了電池狀態的實時監測和智能控制，使電池質保期延長至3年。在綠色生產方面，鉛酸蓄電池綠色生產技術實現了鉛酸蓄電池生產原料的減量化，廢水、固廢的再利用和再循環。

　　5.3　集成示范

　　2024年，鉛炭電池的集成示范項目顯著增加。江蘇布拉芙300 MWh鉛炭儲能項目正式開工。國家電投壽光40 MW/80 MWh儲能項目結合磷酸鐵鋰與鉛炭電池并網運行，該項目為新能源配建儲能轉為獨立儲能項目，探索了混合儲能系統的經濟性與可靠性。昆工科技0.5 MW/2 MWh鋁基鉛炭儲能系統成功并網，該系統采用創新材料和技術，展現了光儲一體化的高效性。此外，兩個鉛炭電池生產基地開始建設和發展。吉電能谷白城鉛炭電池項目一期工程已建成500萬kVAh鉛炭電池產能，二期、三期規劃總產能達8500萬kVAh。昆工恒達儲能電池基地寧夏新型鉛炭電池項目總投資24億元，設計年產2000萬kVAh長時儲能專用電池。

　　6 鋰離子電池

　　鋰離子電池是目前發展最快的新型儲能技術。2024年中國鋰電池儲能技術以大容量、高安全、低成本為主線，推動基礎研究、規模應用與多元化突破的協同發展;磷酸鐵鋰電池是儲能鋰電池的主流技術路線，500 Ah以上大儲能電芯是當前的重要發展方向;同時，固態鋰電池儲能的研究與應用取得顯著進展，正從實驗室邁向產業化應用。

　　6.1　基礎研究

　　在正極材料方面，文獻研究了通過陶瓷工藝將化學短程無序引入到層狀鈷酸鋰正極材料晶體結構中，顯著提高了其循環壽命和倍率能力，為氧化物正極材料設計開辟了新的途徑。文獻研究了在商業磷酸鐵鋰顆粒表面構建多功能硼摻雜石墨烯/碳酸鋰納米界面層，顯著提高了磷酸鐵鋰材料在高倍率和低溫條件下的電化學性能。文獻研究了一種新型正極補鋰材料，通過硫和硅酸鋰協同反應機制在電池循環過程中持續提供活性鋰，顯著提高了儲能電池的循環壽命。

　　在負極材料方面，文獻開展了通過局部還原技術，以蒙脫石合成了微米級單體層狀硅負極材料的研究，可有效緩沖充放電過程中硅負極的體積膨脹。文獻研究了在鋰金屬負極上通過一種機械聯鎖的菊花鏈網絡構建了穩定的人造固態電解質界面，在磷酸鐵鋰全電池中展現了優異的循環性能和倍率性能。

　　在電解質和隔膜方面，文獻提出了電壓驅動型電解液添加劑概念，通過添加m-Li2ZrF6納米顆粒在金屬鋰表面原位形成富含t-Li2ZrF6的固體電解質界面，顯著抑制了鋰枝晶生長，使金屬鋰電池在3000次循環后容量保持率超過80%。文獻研究了環狀含硫添加劑在高壓鈷酸鋰表面的相互作用機理，提出了高反應活性的磺酸酯添加劑分子設計原則，可以滿足鈷酸鋰在4.6 V高壓和45 ℃高溫下的穩定循環。文獻研究了通過聚合物鏈段設計和多孔基膜支撐設計了聚氨酯基復合固體電解質，能夠在不犧牲伸長率和力學性能基礎上支持添加70%以上LATP無機填料，并在140 ℃恒溫1 h無明顯熱收縮。

　　同時，我國在高比能鋰電池和固態鋰電池研究方面取得了重要進展。文獻通過研究聚乙烯隔膜各向異性參數設計和寬域孔徑梯度分布開發出孔隙率高達75%以上的隔膜，將聚合物-氧化物復合固態電解質的力學性能提升近50倍，提升了固態電池的本質安全特性。文獻研究了通過將軟碳與立方相納米LLZTO復合，組成了具有高Li+擴散系數的離子/電子混合導電界面保護層，有效提高了全固態金屬鋰電池在高電流密度/高面容量下的電化學性能。

　　6.2　關鍵技術

　　在電芯技術方面，大容量電芯成為行業焦點，儲能鋰電池正式向500 Ah+大容量時代邁進，寧德時代針對海外市場、長壽命和高能量密度應用場景，推出三款容量在500 Ah以上的儲能電芯;億緯鋰能宣布實現628 Ah超大容量電芯量產，瑞浦蘭鈞針對4 h以上儲能需求定制化開發出564 Ah電芯，可實現10000次超長循環壽命和25～30年日歷壽命;陽光電源發布了625 Ah大疊片標準電芯;中創新航推出采用新工藝的625 Ah儲能專用電芯，能量密度達440 Wh/L;海辰儲能推出了587 Ah和1175 Ah儲能專用電芯等。同時，為匹配長薄化的大容量電芯，極片工藝逐步由卷繞式轉向疊片式，以實現更優異的能量密度、循環性能及安全性能。

　　伴隨大容量電芯的市場滲透，組串式+交直流一體儲能系統加速發展，電池熱管理成為提升儲能系統效率、安全性和經濟性的核心技術之一。2024年液冷儲能系統實現了多項關鍵技術突破，溫控效率較傳統風冷提升50%，全液冷與復合式液冷散熱系統成為發展趨勢，寧德時代、海辰儲能、力神電池等紛紛推出集成液冷系統的標準化儲能柜。

　　傳感技術成為推動鋰電池儲能高質量發展的關鍵支持技術，在提升安全性、效率和智能化管理方面取得了顯著突破。分布式溫度監測技術取得廣泛應用;光纖傳感技術配合快速RBF神經網絡算法，可實現動態估計電池荷電狀態和健康狀態;數字孿生平臺與傳感數據結合，顯著提升熱失控預警能力;BMS-PCS一體化系統配合傳感器實時監測單體電池差異，實現故障模塊自動切換，解決電池組“短板效應”。

　　6.3　集成示范

　　2024年，多項具有里程碑意義的鋰電池儲能項目相繼實現并網投運，在系統規模、技術融合及應用場景創新方面均取得顯著進展。國內單體規模最大的電化學儲能電站——內蒙古磴口儲能項目成功并網運行，采用磷酸鐵鋰電池體系，建設規模為505? MW/1010? MWh。廣東陽西電廠儲能調頻項目建成為亞洲最大火電-儲能聯合調頻工程，磷酸鐵鋰裝機容量達105? MW/112? MWh。華能海南州共享儲能項目位于青海省海南州海拔3000米，是國內最大的高壓直掛儲能電站，總裝機規模150? MW/600? MWh，推動了高原地區儲能技術的示范應用。江蘇三峽濱海儲能項目全容量并網投運，為國內規模最大的組串式儲能電站，總裝機容量為200 MW/400 MWh。新疆克州建成國內規模最大的構網型獨立儲能電站，總裝機容量達300? MW/1200 ?MWh。全球首個電網側大規模固態電池儲能電站——浙江龍泉磷酸鐵鋰儲能示范項目完成并網投運，規模達100? MW/200 ?MWh，標志著固態電池在電力系統側規模化應用的首次突破。

　　2024年是固態儲能鋰電池技術邁向規模化量產的關鍵一年，氧化物聚合物電解質技術路線率先實現在儲能領域的規模化應用，衛藍新能源、清陶能源等企業持續推進該技術的產業化進程。百兆瓦時級固態電池儲能示范項目在浙江龍泉、新疆巴里坤、嘉興市悉科1237產業園等地區相繼落地。

　　7 液流電池

　　液流電池在高安全、大規模、長時儲能技術領域，具有廣泛的應用前景。2024年，我國在基礎研究、技術創新和產業發展方面再上新臺階，創新型電池體系及新型關鍵材料持續涌現，基于100 MW/400 MWh全釩液流電池電站成功實現了全球首次新型儲能黑啟動城市電網大容量火電機組實驗，多個GW級生產基地上馬，產業迎來高速增長。

　　7.1　基礎研究

　　在電解液方面，文獻研究了一種釩膠體電解液，將多價釩基膠體懸浮液的氧化還原化學與分散的導電劑集成到傳統的釩電解液中，實現了48 Wh/L的能量密度。文獻開展了采用高電子濃度的異質鹵素電解液的研究，該電解液通過I-和Br-間的化學反應激發了I-/IO3-的多電子轉移過程，實現了1200 Wh Lcatholyte-1的高能量密度。文獻開展了萘衍生物作為有機活性分子的研究，在空氣環境下的液流電池中，40天內沒有明顯的容量衰減。同時，成功合成了公斤級分子，組裝測試了中試規模的電堆，結果表明電堆具備良好的循環穩定性。

　　在電極材料設計方面，為提高液流電池功率密度、穩定性并拓寬溫度范圍，研究者提出多種電極優化策略，降低電對的反應勢壘，提高電荷轉移、離子傳遞速率，縮短活性物種擴散距離。文獻研究了高活性、高穩定性的鉍單原子電催化劑，較碳基催化劑負載石墨氈電極性能大幅提升。文獻研究了一種通過將金屬離子引入電解液而原位構建的Cu@Cu6Sn5核殼催化劑。Cu6Sn5外殼中的銅和錫之間的電荷轉移加速了V2+/V3+氧化還原電對的反應動力學。

　　在離子傳導膜方面，文獻開展了通過簡單高效的原位聚合法，制備由仲胺鍵連接的自支撐共價有機聚合物膜的研究。該自支撐膜的無序網絡結構使其具有亞納米級孔徑的超微孔通道，促進了“離子篩”效應。應用于全釩液流電池在200 mA/cm2下經過1000次循環后，仍能保持約80%的能量效率。文獻研究了一種支化微孔聚(芳基哌啶)膜的設計，使用立體配位螺二芴單體來控制支鏈的拓撲結構和取向，從而實現剛性和柔性的平衡。應用于中性水系有機液流電池時，在400 mA/cm2下保持50%的能量效率穩定運行1000次循環。

　　在電池耦合新體系方面，文獻研究了將價態發生偏移的液流電池電解液用作燃料電池陽極反應物，取代了傳統的氧還原反應電極，突破了傳統燃料電池的限制，不僅能夠高效產生電能，還可以對液流電池的電解液進行重整，從而恢復液流電池容量。

　　7.2　關鍵技術

　　在電解液方面，中國科學院過程工程研究所成功開發出萃取法短流程技術。近些年，五氧化二釩價格一直在平穩下降，這有助于全釩液流電池電解液降本，從而提升儲能項目經濟性。2024年釩電解液產量突破10萬m3，產能持續增長至20萬m3，規模效應逐步釋放。

　　在隔膜方面，2024年隔膜領域的國產替代在加速進行中。蘇州科潤目前全氟磺酸膜產能達100萬m2。東岳未來氫能與國潤儲能分別于2024年開展擴產計劃。具有成本優勢的非氟膜產業化進程也取得了顯著進展。中國科學院大連化學物理研究所團隊通過在非氟膜內部構建交聯網絡，顯著提高了膜的選擇性和穩定性，為非氟膜的產業化奠定了基礎。目前非氟膜已實現了規模量產，并在開封時代的全釩液流電池項目中全部使用了非氟膜體系，其成本可較全氟膜降低約50%。

　　7.3　集成示范

　　2024年，我國成功交付/投運液流電池儲能項目35個，總裝機規模超過為0.62 GW/2.50 GWh。這些項目涵蓋了全釩液流電池、全鐵液流電池、鐵鉻液流電池、硫基液流電池和水系有機液流電池等多種技術路線。其中，全釩液流電池儲能項目有31個，占比約86.1%。嚴寒地區全國首套100 MW/400 MWh吉林松原乾安中卉玉字共享儲能電站成功并網為液流電池在極端條件下運行提供了很好的經驗。

　　8 鈉離子電池

　　鈉離子電池作為新型儲能技術的重要支撐，因其資源稟賦優勢與獨特電化學特性，受到學術界與產業界的共同關注。2024年是中國鈉離子電池基礎研究和示范應用具有里程碑意義的一年，包括材料創新突破性能瓶頸，規模化示范驗證技術可行性，資源可持續性驅動產業化進程。在長壽命正極材料開發、高性能碳基負極持續優化、固體電解質材料開發及系統集成安全防控體系構建等方面取得重要進展。

　　8.1　基礎研究

　　鈉離子電池的正極材料主要包括層狀氧化物類、聚陰離子類和普魯士藍類等三大技術路線。層狀氧化物正極材料的研究取得了一系列關鍵進展。文獻探討了層狀氧化物在空氣中的穩定性，揭示了水蒸氣在材料劣化中的重要作用。通過優化陽離子競爭系數、提高顆粒尺寸以及采用高電位氧化還原對的設計，顯著提高了該類材料的穩定性。文獻提出了一種創新的O3型鈉離子層狀正極材料，通過引入P3型結構特征有效改善了鈉離子的擴散性和材料的循環穩定性。此外，針對過渡金屬的遷移問題，文獻提出了基于熵調控的Na0.67Zn0.05Ni0.22Cu0.06Mn0.66Ti0.01O2(NZNCMTO)正極材料，采用了鋅離子替代部分鈉離子的位置，通過調節層狀框架的結構，阻礙了過渡金屬離子的遷移，并有效提高了材料的循環穩定性。文獻開發了雙陰離子基鈉超離子導體(Na2O2-MCl?，M=Hf、Zr、Ta)，通過引入氧離子(O²-)和氯離子(Cl-)的混合框架，成功解決了傳統單一陰離子固態電解質的局限性。聚陰離子類材料在提高熱穩定性和循環壽命方面表現出重要潛力。文獻通過結合納米效應和異質結構，成功設計了Na4.5Fe3.5(PO4)2.5(P2O7)，其可逆容量達到130 mAh/g，首效達到95.1%，正極能量密度接近400 Wh/kg。文獻提出的中熵NASICON結構正極材料Na3.5V0.5Mn0.5Fe0.5Ti0.5(PO4)3(Me-NVMP)，通過調節構型熵和提高倍率性能，在0.1C的電流下實現了165.8 mAh/g的高可逆容量，并在高倍率下表現出卓越的循環穩定性。普魯士藍類材料的研究也取得了一定的突破，文獻提出通過高熵策略優化普魯士藍材料，在多金屬(Fe/Co/Ni/Mn/Cu)協同摻雜下，顯著提高了材料的結構穩定性，抑制了過渡金屬離子的溶解與晶格畸變，從而提升了循環壽命。

　　在碳基負極材料方面，文獻研究了鈉離子電池碳負極的首次循環不可逆容量，提出通過缺陷工程優化負極材料。在首次循環中，鈉離子的遷移動力學不足導致了“偽死鈉”的形成，進而影響了庫侖效率。通過金屬單原子修飾，文獻成功構建了Ni單原子修飾的氮、磷共摻雜硬碳(Ni-NPC)，顯著提升了材料的初始庫侖效率和倍率性能。此外，文獻通過分子級調控瀝青前驅體，優化了碳材料的孔隙結構，提升了儲鈉容量。優化后的瀝青基碳材料在實驗中展現了416 mAh/g的可逆比容量，超過了傳統石墨的儲鋰容量。

　　在固體電解質方面，文獻提出的無負極設計的全固態鈉電池，利用鋁粉集流體與固體電解質的緊密接觸，避免了傳統液態電解質的副反應，提高了電池的循環性能。文獻則提出了一種超高離子導電的鈉超離子玻璃NTOC，展示了20倍于傳統電解質的離子導電率，且在室溫下展現了出色的電化學穩定性和長壽命。

　　8.2　關鍵技術

　　鈉離子電池正極的三條關鍵技術路線中，層狀氧化物因其高能量密度和長循環壽命，已率先產業化。聚陰離子材料因優異的熱穩定性和循環壽命，吸引了越來越多的關注，但仍需提高比容量。普魯士藍類正極材料的產業化推廣相對較慢，仍需重點關注其在規模化制備過程中結晶水的控制;另外，普魯士藍類正極材料較低的壓實密度、開放骨架造成的嚴重副反應帶來的循環穩定性差和其熱失控之后產生的有毒氣體等問題仍是其實際應用的主要挑戰。

　　2024年，中科海鈉推出了大容量鈉離子電池，其能量密度為165 Wh/kg，支持20分鐘快充至80%SOC，且循環壽命突破8000次。該電池采用多元素協同摻雜技術、原子層沉積(ALD)涂層以及煤基硬碳負極，優化了正極結構穩定性并提升寬溫域性能。眾鈉能源發布了高倍率鈉電芯NFS-50，適用于UPS、電動汽車等高倍率場景，具備高安全性、長壽命及低溫升特點。海辰儲能發布專為電力儲能設計的∞Cell N162Ah鈉離子電池，優化了電池設計，提升了其循環性能、寬溫域和大倍率充放電性能。

　　8.3　集成示范

　　2024年是鈉離子電池儲能系統示范應用具有里程碑意義的一年。5月，南網廣西電網聯合中科海鈉和中國科學院物理研究所推出了10 MWh鈉離子電池儲能系統，這是鈉離子電池首次實現規模化應用，驗證了其在電網側調峰中的可行性。6月，大唐湖北100 MWh鈉離子新型儲能電站示范項目建成投運，成為目前全球投產規模最大的鈉離子電池儲能項目。該項目采用大容量電芯與升壓變流一體機集成技術，系統具備調峰、調頻、AGC/AVC等復合功能，標志鈉離子電池儲能首次實現商業化運行。此外，比亞迪(徐州)鈉離子電池項目正式開工，計劃年產30 GWh鈉離子電池電芯及相關配套產品。江淮汽車正式向用戶交付了全球首款鈉電池車，該車搭載中科海鈉的32140鈉離子圓柱電芯，標志著鈉離子電池在汽車行業的首次應用。

　　9 超級電容器

　　2024年，我國超級電容器領域得到了快速發展，在基礎研究、關鍵材料、單體及系統集成技術、示范應用等多個方面取得了突破性進展。通過新型電極材料、高性能電解液和界面工程的優化，超級電容器性能得到了顯著提升，基本形成了覆蓋電極材料、電解液、隔膜、器件制造及系統集成的全鏈條產業體系，應用場景也不斷拓展。

　　9.1　基礎研究

　　在電極材料方面，多個科研團隊提出了創新的材料設計。文獻通過設計A位缺陷型RP鈣鈦礦材料，在氧嵌入贗電容機制上取得了重要突破。通過引入這種策略合成La0.7Sr1.2Fe0.9Co0.1O4，提高了材料的氧空位濃度至18.3%，并優化了其電子導電性，使其在1 A/g電流密度下達到了983.6 F/g的比電容性能。文獻利用天然單寧成功制備了“海膽狀”NiCo-LDH/碳微球復合材料，采用微波水熱協同活化技術，使得該材料在保持1250 F/g比電容的同時，經過5000次循環后仍保持72.5%的容量。文獻通過構建NiCo2O4@NiCoAl-LDH異質結電極，利用p-n結效應加速電荷轉移，并優化離子傳輸路徑，成功獲得了高比電容，萬次循環后容量保持率達89.5%。

　　在器件結構優化方面，文獻開發的微型超級電容器模塊，采用電解質定向沉積技術，實現了5秒內完成10000個微單元的精準封裝。該模塊在190 V高壓下經過9000次循環無性能衰減，并可與無線充電系統無縫集成。文獻在MXene基復合材料領域的研究也取得了顯著進展，采用VO2納米片與V2C MXene構建三維多孔異質結構，在提升導電性的同時抑制了層間堆疊，使得非對稱超級電容器具有10.56 Wh/L的能量密度。

　　在極端環境及前瞻性探索方面，文獻提出了低鹽濃度水-乙腈混合電解液，該體系不僅拓寬了電化學窗口至2.2 V，還能夠在-30 ℃低溫下穩定運行。文獻開發了分級多孔碳材料，并通過精準調控微孔與介孔的比例，實現了在8 mg/cm²高載量下仍保持173 F/g比電容。文獻開發了濕氣驅動自充電超級電容器，集成了聚電解質發電機和石墨烯電容器，能夠在90%濕度環境中自發產生0.9 V電壓。

　　在混合型電容器的研究中，鋅離子和鈉離子混合電容器成為熱點方向。在鋅離子電容器方面，文獻通過化學鍵作用得到的有序異雙原子碳超結構能夠有效激活Zn²+離子，并提高電容性能。在鈉離子電容器方面，文獻通過摻鈷TiO2納米片負極引入晶體缺陷提高了導電性和贗電容型鈉離子存儲能力。文獻提出了一種解耦電解質策略，通過抑制NaFeO2正極和活性炭負極上的析氫和析氧反應，擴大混合電容器的電壓窗口，提升能量密度和穩定性。

　　9.2　關鍵技術

　　2024年，在超級電容器領域，新型電極材料、高性能電解液、界面優化及大規模應用等關鍵技術取得了突破，有效提升了電容器的能量密度、循環壽命及極端溫度下的適應性。

　　在制備技術方面，文獻通過硬模板法擴展MXene層間距，原位生長NiCo-MOF并形成氧空位，顯著提升了電導性。該混合超級電容器能量密度為40.23 Wh/kg，經過10000次循環后容量保持率為84.4%。文獻開發了自支撐多組分協同電極，以碳納米管為基底，原位生長Cu-MOF并結合NiCoP電沉積，解決了MOF導電性差的問題。該混合超級電容器能量密度達58.2 Wh/kg，經過1萬次循環容量保持率超過80%。文獻設計了NiCo-LDH@MnCo-LDH核-殼異質結構，通過兩步水熱法有效抑制了體積膨脹并加速了離子擴散，能量密度為56.1 Wh/kg。文獻開展了“超快速熔鹽合成”法顯著提升了制備效率，合成的多孔碳比表面積高達1338 m²/g，能量密度為43.9 Wh/kg。

　　在隔膜制備技術上，文獻通過相置換和冷凍干燥技術制備了大尺寸的再生纖維素隔膜，具有優異的機械強度和熱穩定性，提升了電容器的能量密度。集流體制備方面，文獻采用陽極氧化與化學氣相沉積相結合的方法，開發了三維碳納米材料/氧化鋁復合材料薄膜，能量密度達到140.9 μWh/cm²。

　　9.3　集成示范

　　2024年，中國在超級電容器儲能技術的集成示范方面取得了顯著進展，尤其在電力調頻、交通動力和微型電子設備等領域，展現了廣泛的應用前景。

　　在電力系統調頻領域，超級電容器憑借其高功率密度和快速響應特性，成為解決電網調頻難題的重要手段。2024年，江海股份與華能集團聯合研發的“5 MW超級電容+15 MW鋰電池混合儲能調頻系統”正式投入運行，該系統通過分層控制策略，實現秒級指令由超級電容獨立承擔，分鐘級指令由“超級電容+鋰電池”輔助補充，標志著超級電容器在火電調頻中的應用達到了國際水平。此外，思源清能開發的“超容+鋰電”混合儲能系統提升了電網的穩定性和新能源消納能力。

　　在交通動力領域，中國中車推出的全球首列氫能源市域列車，采用“氫燃料電池+超級電容”混合動力系統，實現了600公里續航，且制動能量回收效率高達80%，有效降低了能源消耗。在城市軌道交通中，超級電容儲能系統已廣泛應用于地鐵和有軌電車，通過其短時大功率特性支持頻繁啟停。

　　在微型電子設備方面，中國科學院大連化學物理研究所成功研制了高集成度微型超級電容器儲能模塊，使模塊在高壓下循環9000次后容量保持率接近100%。該技術能夠與無線充電系統無縫集成，2秒充電即可為微電子設備提供30分鐘的續航，為可穿戴設備和物聯網終端提供了創新性的儲能方案。

　　2024年，超級電容器儲能項目增速明顯。大唐魯北公司的4 MW/30 s超級電容+5 MW/5 MWh磷酸鐵鋰電池混合儲能投入運行，提升了煤電機組的調頻性能，并顯著降低了設備疲勞和磨損。多個儲能項目也在招標中，包括嘉峪關500 MW/1000 MWh獨立儲能項目、海南大唐文昌100 MW/200 MWh新型儲能示范項目等，這些項目采用了超級電容和鋰電池的混合儲能方案，推動了超級電容技術在電力領域的應用與普及。

　　10　其他新技術

　　10.1　液態金屬

　　液態金屬電池作為一種突破傳統電池構型的新型儲能技術，憑借其獨特的工作原理和性能優勢，逐漸成為高效、安全、低成本儲能解決方案的研究熱點。液態金屬電池以液態金屬和無機熔鹽作為電極和電解質，這種設計使得電池具備了許多傳統電池所不具備的優點，如低成本、長壽命、高安全性和較高的回收價值。隨著液態金屬電池研究的深入，2024年度，我國在材料、器件、系統等多個層面開展了廣泛而深入的探索，取得了顯著進展。在材料方面，國內科學家設計并實現了低成本的電極和電解質材料體系，發展了大容量電池構建和自動化制造的關鍵技術，并完成了液態金屬電池的標準化模組設計和系統集成。這些技術創新為液態金屬電池的實際應用提供了強有力的支撐，也為液態金屬電池的規模化生產奠定了技術基礎。

　　在基礎研究方面，研究者們通過材料的優化和電池構建方法的改進，進一步提升了液態金屬電池的性能。例如，文獻通過智能算法預測了所有潛在的SbaBibSncPbd正極合金的關鍵參數，并優選了Li||Sb50Bi30Sn10Pb10高比能液態金屬電池。這一研究為液態金屬電池的高比能正極材料的開發提供了重要參考。文獻采用合金化策略，構建了Se-Sb合金正極，所構建的Li||Se70Sb30電池的放電電壓達到了約1.65 V，顯示出良好的電化學性能。文獻則提出了一種利用Sn構建網絡結構的合金正極策略，顯著提升了電化學動力學性能。文獻成功構建了Na-Li|LiCl-KCl-NaCl|Sb電池，并在485 ℃下運行，經過800圈的循環后，電池仍具有97%的容量保持率。文獻開發了一種具有多步反應機理的高比能鋰基液態金屬電池正極材料，所構建的Li||Sb-Te電池具有1.02 V的放電電壓和459 Wh/kg的能量密度，表現出了優異的儲能性能。而文獻則開發了具有類似反應機理的高比能Sb-Cd電極，進一步推動了液態金屬電池的研究進展。

　　在電池特性調控方面，文獻設計了一種陣列式正極集流體，用以提升液態金屬電池的能量效率。通過該設計，在0.1 C的放電條件下，電池的能量效率達到了92.2%。此外，文獻提出通過外部磁場或外部熱環境來降低電池放電過程中的濃差極化，從而提升電池的放電電壓。文獻通過外加磁場實驗，成功將300 ℃下運行的Li|LiCl-KCl-CsCl|Bi電池的容量利用率從30%提升至100%。

　　在關鍵技術方面，研究者們在大容量電池構建與成組管理技術方面取得了顯著進展。文獻發展了一種大容量液態金屬電池并聯模塊的電流分布分析方法。通過均差模型(MDM)與等效電路模型(ECM)，研究了液態金屬電池單體差異和并聯拓撲結構共同作用下的電流分布規律，定量計算了并聯模塊對電池單體容量和電阻差異的容忍裕度，優化了液態金屬電池并聯模組的設計。這為大容量液態金屬電池的高效組裝提供了技術支持。

　　在電池均衡技術方面，文獻開發了一種基于多個Buck-Boost電路的兩層雙向主動均衡拓撲結構，提出了一種采用電池單體荷電狀態作為變量的均衡策略。通過引入Floyd-Warshall算法，優化了串聯模組的能量傳輸路徑，與傳統算法相比，均衡時間節省了14.8%。這一技術的應用有助于提升液態金屬電池組的均衡效率和性能。

　　此外，文獻研究了液態金屬電池在振動、傾斜、外部短路和熱沖擊等濫用條件下的電熱行為，明確了不同濫用條件下的安全閾值，為液態金屬電池在極限條件下的安全性評估提供了理論依據。文獻針對液態金屬電池低電壓、大容量的特點，設計了一種主被動均衡相結合的復合均衡方案，通過電阻式被動均衡電路實現組內單電池均衡，并利用電感轉移電路實現電池組間的均衡，進一步提升了電池系統的穩定性。

　　10.2　熱泵儲電

　　熱泵儲電技術，又稱卡諾電池，是基于正逆向熱力學循環原理，通過熱泵和熱機的雙向高效轉化，將電能轉化為熱能進行儲存的新型長時儲能技術。該技術具有高能量密度、低成本以及長壽命的優勢，是新型儲能技術研究的熱點之一。隨著我國在熱泵儲電領域的持續探索，當前正處于從以基礎研究為主，向以關鍵技術突破轉變的關鍵階段。

　　在基礎研究方面，系統分析與結構優化是重要研究方向，文獻研究了采用級聯充電和混合儲熱的新型朗肯循環熱泵儲電系統，可實現寬溫域下的熱量協調和高密度儲電。文獻研究了基于相變儲熱的熱電儲電系統，通過數值模擬進行了系統能量與熵分析，揭示了能效和熱力學的損失規律。文獻開展了基于布雷頓循環和朗肯循環的CO2熱泵儲電系統的多工況設計優化，兩類系統的往返效率分別提高至62.83%和69.28%。此外，敏感性分析表明可通過增加質量流量、減少換熱溫差以及提高渦輪機械等熵效率等方式有效提升系統性能。文獻研究了基于有機朗肯循環(ORC)和有機閃蒸循環(OFC)的熱泵儲電系統，探討了使用非共沸工質和關鍵運行參數對系統往返效率、?效率和能量密度的影響，明確了不同工況下的最優配置及適用場景。文獻研究了基于熱化學儲能的熱泵儲電系統，該系統通過甲醇分解反應將低品位熱能轉化為高品位化學能，對甲醇/空氣流量比、壓縮機效率等設計參數優化，系統往返效率、?效率和儲能密度可提升至63.7%、61.6%和8.1 kWh/m³。文獻研究了結合鈣基熱化學儲能的熱泵儲電系統，該系統利用熱泵為鈣基反應提供熱能，水合反應放熱驅動發電，研究發現壓比、反應溫度、儲存溫度等參數對往返效率有顯著影響。文獻研究了基于超臨界二氧化碳(S-CO2)循環的高溫熱泵聯合循環卡諾電池，通過提高膨脹機入口溫度和優化壓縮機分流比將最優往返效率提升至62.8%。文獻將相變材料與殼管式熱能儲存技術相結合，研究了基于相變儲熱的先進高溫熱泵儲能單元，并建立了二維瞬態模型，從傳熱流體和儲能介質之間溫度變化、累積儲熱量及焓變等方面研究了其熱力學性能，系統最大功率可達1860 W。

　　在系統部件和工質研究方面，文獻引入級聯潛熱儲能(CLHS)技術，重點分析了管內流速、總級數及級面積等因素的影響，結果表明系統熱電聯供模式下的往返?效率上限提高7.5%。文獻研究了基于CO2二元混合工質的跨臨界循環熱泵儲電系統，通過優化工質配比可顯著優化系統性能，且增大儲能容量可有效降低全壽命周期成本(LCOS)。文獻通過比較組合策略、改變儲能溫度和設計權重因子的雙層優化方法篩選出不同工質對組合，發現采用非共沸混合工質能夠顯著提高系統效率。文獻研究了不同非共沸工質的質量分數對系統性能的影響，結果表明，適當的溫度滑移匹配能夠顯著減少換熱損失，系統最優往返效率可提高19.75%。文獻研究了基于R1233zd(E)的非共沸混合工質在不同熱泵儲電系統中的性能，發現適配的混合工質可顯著提高系統效率。針對集成太陽能的熱泵儲電系統，文獻研究了五種不同的有機循環工質對往返效率、平準化儲能成本和環境影響負荷(EIL)等熱經濟性能參數的影響。優化結果表明，正戊烷在多項指標上表現優異。此外，生命周期評估(LCA)還揭示了不同工質在生命周期內的環境影響差異。文獻研究了回熱式有機朗肯循環(RHP-BORC)系統和帶有噴射器的有機閃蒸循環(RHP-EOFC)系統，并基于四組不同工質組合展開熱力學-經濟性聯合分析。

　　在動態特性與控制策略方面，文獻針對基于亞臨界有機朗肯循環的熱泵儲電系統，開展了80 ℃和90 ℃熱源工況下的充/放電全周期動態性能分析和實驗研究。研究發現，系統充/放電周期內運行參數隨時間變化受儲/釋熱過程的非穩態傳熱特性影響，隨著低溫熱源溫度的提高，系統效率從21.8%提升至46.1%。文獻研究了布雷頓循環熱泵儲電系統的動態仿真物理模型，重點分析了系統儲/釋能階段啟動過程中主要特性參數的動態響應。

　　在系統耦合集成方面，文獻研究了耦合聚光太陽能發電系統的混合朗肯-布雷頓循環熱泵儲電集成系統，可有效提高聚光太陽能發電系統的整體效率和調度能力。文獻研究了耦合光伏集熱器的熱泵儲電系統，通過有機蒸汽驅動冷、熱、電三聯供，優化了熱能的梯級利用。文獻研究了一種用于冷、熱、電和氫多聯供的新型卡諾電池多能互補耦合系統，集成了布雷頓循環、有機朗肯循環及質子交換膜電解槽循環，采用相變材料儲熱、冷熱電聯產和多聯產方式提升系統性能。文獻研究了集成海洋熱能的跨臨界CO2熱泵儲電系統，該系統使用不同深度的海水作為冷源和熱源，最優工況下效率可達64.3%。文獻研究了以液化天然氣為冷源的冷能集成熱泵儲電系統。文獻研究了耦合鋼鐵行業低溫煙氣余熱的有機朗肯循環熱泵儲電集成系統。文獻引入回熱裝置優化系統構型，發現回熱型系統在不同工質條件下系統能效系數和效率均有明顯提升。文獻研究了在獨棟建筑中構建與混合光伏/熱能耦合的熱泵儲電集成系統，采用結合需求側管理的動態調控策略可顯著降低系統年能耗和電網依賴性。

　　在關鍵技術方面，2024年我國在熱泵儲電技術領域的實驗平臺和關鍵技術方面取得較大進展。國家電力投資集團研制的MW級熱泵儲能中試項目的高溫回熱器和低溫回熱器設備完成安裝。綠儲科技及湖州工業控制技術研究院聯合建設了全球首臺2 MW、600 ℃的特高溫熱泵儲能關鍵技術驗證平臺，壓縮機出口溫度達595 ℃，熔鹽儲熱溫度達570 ℃，制蒸汽溫度可達560 ℃，電熱效率達到141%。首航高科100 MW/400 MWh壓縮二氧化碳熔鹽儲能卡諾電池項目在山東肥城開工建設。

　　10.3　重力儲能

　　重力儲能具有選址靈活、環境友好、自放電率低、儲能量大、循環壽命長、放電深度高、響應快、效率高等優點，2024年我國學者在重力儲能基礎研究、關鍵技術和集成示范方面均取得了重要進展。

　　在基礎研究方面，相關研究主要包括系統設計與實驗、系統耦合特性與容量配置等。在系統設計與實驗研究方面，中國科學院電工研究所提出了一種考慮機電耦合振動的重力儲能系統建模方法，并利用7.5 kW垂直式重力儲能系統樣機對系統的能量轉換效率進行了測試。文獻研究了一套面向重力儲能選型與應用的評價方法，從外部與內部兩個層面，實現了技術的綜合評價與量化分析。文獻研究了通過在斜坡兩側增加輔助堆場并將斜坡分為兩段，通過控制頂部堆場重物塊釋放數量、斜坡堆場釋放高度以及斜坡堆場重物塊抓取位置，實現了重力儲能系統輸出功率的精確控制與負荷需求的快速響應;文獻開展了采用斜軌式重力儲能通過背靠背雙PWM變流器實現并網方案的研究。文獻在低轉速大轉矩永磁同步電機設計方案和斜坡式重力儲能系統控制策略的基礎上，完成斜坡式重力儲能系統試驗平臺的工程建設。

　　在系統耦合特性與容量配置方面，文獻研究了一種重力儲能系統機械與電氣聯合仿真的多軟件協同建模方法，結果表明多軟件協同仿真模型能夠更好地支撐對斜坡式重力儲能的功率特性分析、安全性評估和機械參數優化設計等工作。文獻研究了一種由重力蓄能電池和超級電容組成的混合儲能系統。以儲能系統投資成本最低和風電場棄電率最低為雙目標，并采用Pareto檔案多目標粒子群優化算法求解模型以確定風電場收益率最高的混合儲能系統容量配置方案。文獻研究了重力儲能的充放電模型，并在此基礎上提出一種應用蓄電池與重力儲能相結合的混合儲能模型，以用戶綜合收益最高為目標函數，利用量子粒子群優化算法對模型進行配置尋優，得出混合儲能最優的功率、容量配置。

　　在關鍵技術方面，相關研究方向主要包括并網技術和功率平滑技術、電動發電機及其控制系統設計技術等。并網技術和功率平衡技術方面，文獻對垂直式重力儲能系統垂直提升、水平轉移和自動接駁機械傳動技術，以及發電電動機和并網控制技術中存在的技術難題進行了分析。文獻針對重力儲能系統因離散質量塊切換引起的輸出功率波動問題，提出了一種基于瞬時功率鏡像補償的功率平滑控制策略。文獻針對主動配電網的運行優化與效益評估，提出了基于重力塔型重力儲能和需求響應的主動配電網多目標運行優化模型。華北電力大學和哈爾濱理工大學分別研制了基于斜坡軌道和傳動鏈的重力儲能樣機和基于卷揚提升機和纜繩軌道的斜坡重力儲能樣機。

　　電動發電機及其控制系統設計技術方面，文獻研究了用于電機驅動系統的雙環控制器結構，該結構可以根據系統各部分的運行特性來協調直流母線電壓，隨后經過網側變流器進行功率控制，從而實現重力儲能系統的并網。文獻對廢棄礦井重力儲能系統設計以及功率調控展開研究，指出該系統在一定程度上能夠提升儲能和發電容量，有效參與電網調峰調頻，減少風能、太陽能等新能源棄風、棄光現象。

　　2024年，重力儲能系統在集成示范方面也取得了重要進展。中國天楹如東26 MW/100 MWh重力儲能主體工程完成首套充放電單元測試;中國能建華北院在張家口啟動基于豎井(1000米高差)的50 MW/300 MWh級豎井式重力儲能示范項目前期工作。此外，江蘇能楹擬在溫州建設15 MW/60 MWh山體式重力儲能電站，萊寶科技擬在山西霍州建設100 MW/600 MWh斜坡式重力儲能電站。

　　10.4　水系鋅離子

　　水系鋅離子電池因其高安全性、快充快放、低成本和環境友好等特點，展現了在大規模儲能和應急電源系統中的廣闊應用前景。2024年，我國在水系鋅離子電池的基礎研究、關鍵技術優化和集成示范方面取得了顯著進展，推動了該技術的實際應用與商業化。

　　在基礎研究方面，我國在電解質優化、電極材料改進和界面調控方面取得了突破。文獻研究了一種去耦電解質(DCE)，它通過采用非水相負極電解液和水相正極電解液的組合，有效防止了Mn²+的串擾，延長了MnO2基鋅電池的使用壽命。磷酸三甲酯與NH4Cl的協同作用，不僅提高了Zn²+的傳導速率，還有效抑制了鋅負極的枝晶生長和腐蝕。使用DCE電解質的鋅|DCE|MnO2電池，在0.5 A/g的條件下循環900次后，容量保持率達80.1%。文獻提出了液體滲透鋁氧化物(Al2O3)框架電解質(LIAFE)。LIAFE通過將液體電解質滲透到鋁氧化物框架中，顯著減少了水分子的活性，抑制了析氫反應(HER)等副反應，同時在鋅陽極表面形成了致密的缺水ZHS層，防止了鋅枝晶的生長，并穩定了電極與電解質之間的界面。該電解質在4000小時的長時間循環中，鋅陽極表面保持平整，未發生鋅枝晶生長，展示了良好的循環穩定性。文獻通過自相分離電解液(SPSE)技術，能夠通過引入疏水含氟溶劑抑制鋅負極的氫氣析出和枝晶生長，同時調節鋅離子在陽極的沉積，形成保護性固體電解質界面(SEI)。使用SPSE電解液的Zn|Zn對稱電池表現出2500小時的穩定循環壽命，而鋅全電池則在3000次循環中幾乎沒有發生氫氣析出和腐蝕，進一步驗證了該技術的有效性。

　　在電極保護方面，文獻利用3D打印技術開發了基于聚偏二氟乙烯(PVDF)與MXene的復合材料保護層。通過調整3D打印工藝和MXene納米片的組成，成功實現了PVDF聚合物鏈的相變(從α相到β相)，顯著改善了材料的鐵電性能。該保護層不僅有效調控鋅離子濃度分布，促進鋅的均勻沉積，還避免了鋅枝晶的形成。采用這種保護層的鋅陽極在1.0 mA/cm2、1.0 mAh/cm2下循環4200小時，表現出優異的低電壓滯后和高倍率性能。

　　在關鍵技術研究方面，2024年我國進一步加強了水系鋅離子電池的界面調控和性能優化。文獻提出，在鋅陽極表面形成多層SEI相，有效抑制副反應并促進鋅的均勻沉積。通過此方法，Zn||Zn對稱電池在0.5 mA/cm2條件下能夠循環4400小時，同時Zn||MnOOH全電池的容量保持率在720小時后仍然達到98.6%。此外，文獻采用了油包水電解質中獨特的反向膠束結構，能夠有效破壞水氫鍵，抑制鋅負極的析氫反應，并在電場作用下發生定向運動和可逆破乳，從而增強陽極脫溶劑化動力學，并抑制界面副反應。該電解質在6000次循環中實現了99.8%的高鍍鋅/剝離庫侖效率，并在Zn||V10O24·12H2O電池中保持較長的壽命，幾乎沒有氫氣析出和枝晶形成。

　　在低溫性能方面，文獻研究了通過添加非犧牲性添加劑與聚丙烯酰胺協同調控電解質氫鍵網絡的方式，改變溶液的凝固點并阻止質子傳輸，有效抑制了副產物的形成和枝晶的生長。Zn//Zn對稱電池在-10 ℃下以電流密度0.5 mA/cm2和截止面容量0.5 mAh/cm2條件下穩定循環超過3970小時。此外，全電池在1 A/g的電流密度下能夠穩定循環1000次，為水系鋅離子電池在低溫環境下的應用提供了新的思路。

　　在集成示范方面，2024年，港華能源研究院與中國科學院深圳先進技術研究院聯合研發的水系鋅離子電池，在應急電源系統(EPS)中成功搭載使用，并在深圳沙井成功實現示范。這一示范不僅驗證了水系鋅離子電池的實際應用潛力，還推動了其在儲能領域的商業化進程。此項集成示范的成功為水系鋅離子電池在實際應用中的推廣提供了寶貴經驗，預計將進一步促進該技術的發展與普及。

　　10.5　鉀離子電池

　　鉀離子電池因其原材料豐富、成本低、安全性較高，且負極材料可直接使用石墨等資源，近年來在儲能領域的應用前景逐漸受到關注。與鋰離子電池相比，鉀離子電池的優勢在于鉀資源豐富且價格低廉，特別適用于大規模儲能系統。2024年，中國在鉀離子電池的電極材料設計、電解液優化以及全電池集成方面取得了顯著進展，部分鉀離子電池產品的能量密度和循環壽命已經接近早期鋰離子電池的水平。

　　在基礎研究方面，鉀離子電池的正極材料一直是研究的重點。錳基層狀氧化物由于其高容量和較好的成本效益，成為了一類有前景的材料。然而，由Jahn-Teller效應引起的畸變，導致其在充放電過程中會發生內部結構應變和不可逆相變，進而影響了循環性能。文獻通過將鋅離子引入到層狀過渡金屬氧化物K0.5Mn0.8Co0.2O2中，成功調節了材料的內部應變，抑制了富錳正極中的不可逆相變，顯著提高了材料的循環穩定性。該材料在500次循環后，仍能保持較高的容量，且倍率性能優異。

　　此外，鉀離子電池正極材料的空氣穩定性也是研究的一個關鍵點。鉀離子電池的正極材料常常在空氣中吸濕或與二氧化碳反應，導致材料容量的損失和循環穩定性的下降。為了解決這個問題，文獻通過在層狀正極表面包覆一層超薄的鉀富尖晶石相，來提高其空氣穩定性。這種技術不僅提高了材料的循環壽命，還能夠有效降低生產成本，是一種具有較高應用潛力的技術。文獻發現Si和O之間的強結合作用可保障Si—O四配位結構持續穩定，抑制O2釋放，K2FeSiO4通過氧陰離子的持續氧化還原反應實現了高容量鉀離子電池的1400次長循環。

　　在負極材料方面，石墨作為鉀離子電池負極材料，由于鉀離子(K+)的離子半徑較大，其插層機制常伴隨較大的體積膨脹(約60%)，這會導致負極材料的結構降解，影響電池的循環性能。為了解決這一問題，文獻通過將金屬有機框架(MOF)作為石墨化碳源，制備出具有多孔結構的石墨負極材料，這種材料能夠緩解體積膨脹問題，顯著提高電池的倍率性能。經過1000次循環后，材料仍能提供較高的比容量(234 mAh/g)，表現出優異的性能。

　　紅磷作為高理論比容量(865 mAh/g)的鉀離子電池負極材料，在反復的鉀化/去鉀化過程中，會伴隨巨大的體積膨脹，導致粉化和容量衰減。文獻采用金屬酞菁共軛結構，構建了紅磷/石墨復合材料，通過這種復合結構，紅磷在充放電過程中能夠保持較好的結構穩定性，從而提高了電池的循環穩定性。文獻通過引入金屬酞菁，極大地改善了紅磷表面碳層分布的不均勻性，從而提高了鉀離子電池的初始庫侖效率和循環穩定性。在具有π-共軛系統的氫鍵有機框架復合負極材料中，弱電子耦合在框架內提供了電荷轉移通道，從而提高了K+的遷移速率和結構穩定性。

　　在關鍵技術方面，實現高能量密度和長循環壽命的關鍵是深入理解界面化學、離子擴散機制及電解質作用等多個因素。普魯士藍及其類似物因其開放的三維骨架結構，能夠為大尺寸的鉀離子提供更好的嵌入和脫出空間，因此表現出較好的容量和循環性能。

　　電解質的優化也是提升鉀離子電池性能的關鍵。電解液的穩定性直接影響電池的性能，特別是固態電極中的離子擴散速率和SEI膜的形成。高效的電解液能促進穩定的SEI膜的形成，防止副反應的發生。低氟含量的電解液添加劑(如FE\LiNO3和AlCl3)可以有效促進SEI膜的均勻形成，抑制枝晶生長，提高電池的安全性和循環穩定性。

　　在集成示范方面，武漢理工大學通過與安徽國芯新材料股份有限公司合作，成功研發了全球首款兩輪電動車用鉀離子電池模組“鉀能壹號”。該電池組的能量密度為151 Wh/kg，續航里程達到150公里，相較于傳統鉛酸蓄電池，續航提升了3倍，表現出良好的市場前景。目前，該電池已經在雅迪、綠佳等品牌電動自行車上進行了路試，反饋良好。2024年底，鉀離子電池正極材料的年產項目在江蘇省淮安市啟動，預計2025年6月投產。隨著這些技術和政策的支持，鉀離子電池將逐步替代鉛酸電池，廣泛應用于電動兩輪車、叉車以及分布式儲能等領域，成為鋰離子電池儲能體系的重要補充。

　　10.6　AI for 儲能

　　人工智能(AI)技術正深刻重塑儲能產業的技術范式，加速儲能產品開發、降低制造成本、提升運維可靠性。2024年生成式大模型(如ChatGPT、DeepSeek)的突破式發展，進一步推動AI從輔助工具演變為儲能技術創新的核心驅動力，為實現“低成本、高安全、長壽命”的下一代儲能體系提供了新路徑。2024年，在設計分析、試驗制造、運行維護及集成示范四個階段，AI在不同儲能技術中取得重要進展。

　　在設計分析方面，AI在儲能系統設計優化中發揮關鍵作用，顯著提升性能預測與結構優化的效率。在物理儲能方面，文獻研究了AI在抽水蓄能離心泵優化設計中的應用，指出智能算法與計算流體力學的融合可提升水力性能預測精度。文獻研究了自適應支持向量回歸(SVR)模型，在多工況下將離心泵效率預測誤差降至6.63%，較傳統模型提升31.6%。文獻研究了基于機器學習預測壓縮空氣儲能鹽穴幾何形態，測試集平均誤差僅1.6米。文獻研究了通過機器學習優化CAES與固體氧化物燃料電池(SOFC)耦合系統，系統能效達到63.4%。文獻研究了采用深度學習優化壓氣機流場預測，誤差降低70%。文獻研究了結合混沌優化算法與卷積神經網絡，利用小樣本數據優化飛輪儲能的損耗模型。在電化學儲能方面，文獻研究了AI在鋰電材料篩選中的應用，指出機器學習可加速電極/電解質開發。文獻結合高通量計算與機器學習勢能函數，篩選出130種高導固態電解質。文獻利用貝葉斯優化設計鋅空氣電池電解液，循環壽命超1700小時。

　　在試驗制造方面，AI在試驗數據分析和制造工藝優化中顯著提升效率與精度。文獻基于物理引導神經網絡預測抽水蓄能材料磨蝕量，結果與實驗數據高度吻合。文獻研究了人工神經網絡模型預測空氣馬達性能，優化低耗氣率工況。在電化學儲能方面，文獻研究了鋰電制造大數據分析，指出AI可優化工藝并檢測缺陷。文獻研究了智能數據分析平臺，實現電池一致性評價與壽命預測。文獻研究了跨域泛化深度學習方法，提升極片缺陷檢測魯棒性。文獻研究了結合多物理場模擬與機器學習優化液流電池設計，并開發大語言模型輔助文獻分析。

　　在運行維護方面，AI賦能儲能系統智能運維，提升故障診斷與壽命預測能力。文獻研究了融合智能算法與LSTM模型，抽水蓄能壓力脈動預測誤差降低23.6%。文獻研究了風光蓄聯合系統雙層調度策略，可再生能源消納率得到有效提升。文獻研究了極限學習機(ELM)模型預測壓縮空氣儲能的管柱沖蝕率，較CFD提速70%。文獻采用深度強化學習優化飛輪儲能充放電閾值，電能利用率提升，穩壓率達75.5%。在電化學儲能方面，文獻研究了物理信息融合神經網絡，鋰電健康狀態預測誤差僅0.87%。文獻研究了雙流視覺Transformer模型，實現超級電容器壽命高精度預測。

　　在集成示范方面，AI大模型在儲能示范項目中展現巨大潛力。南方電網部署抽水蓄能大模型，實時處理42萬監測點數據，智能化水平提升30%。中國科學院大連化學物理研究所發布“電池數字大腦2.0”，提升儲能電站穩定性。螞蟻數科推出EnergyTS大模型，新能源預測性能較谷歌、亞馬遜提升22%～62%。

　　11　系統集成技術

　　規模化儲能正高速發展，儲能系統集成技術持續向高安全、大容量、高效率方向深度演進，隨著電芯容量的提升和集成技術的優化，5 MWh已成為鋰離子電池單艙儲能容量的主流，部分產品甚至突破至8 MWh。當前儲能集成技術的研發重點集中于提高儲能系統的安全性以及并網友好性等方面。鑒于電化學儲能的技術復雜性，本文聚焦于電化學儲能系統的集成技術，其他儲能形式的集成技術本文暫不評述。

　　11.1　基礎研究

　　在功率變換方面，隨著新型電力系統加速演進，新能源滲透率持續攀升，系統慣性水平下降導致頻率動態調節能力弱化，電網暫態穩定控制面臨嚴峻挑戰。在此背景下，高壓直掛構網型變流器技術成為儲能功率變換領域的重要方向。該技術將電池簇劃分為多個低壓模塊，每個模塊配備獨立的DC/AC模塊，通過模塊級聯形成高壓輸出，直接接入電網，無需升壓變壓器，系統損耗小，同時并離網切換時間短。目前，構網型技術主要用于集中式、級聯式PCS，在組串方式上應用較少。此外，仍需研究構網型PCS的同步穩定性、超調與振蕩等動態特性，限流保護和暫態電流支撐等問題，且其控制策略相對復雜，成本較高。

　　在電池管理方面，儲能電池管理系統(BMS)核心功能主要包括電池狀態監測、電池狀態估計、均衡管理和安全保護等方面，也是當前的主要研究方向。近年來BMS不斷向智能化方向發展，隨著新型傳感技術的發展，引入多維的傳感信號(如壓力等)提高估計精度，同時應用人工智能和機器學習算法實現電池狀態預測成為重點的研究方向，精度突破1%。在均衡管理與安全保護領域，采用模擬電源芯片實現電池不一致性主動管理，并通過采用“電-熱-力”多維傳感及EIS在線監測技術，是當前BMS主動均衡技術的主要研究方向。

　　在系統能量管理及安全運維方面，針對源、網、荷各側儲能的控制要求，核心技術在于曲線跟蹤、功率響應、協同控制、充放電優化等功能，面向儲能領域的能量管理系統(EMS)秒級存儲技術得到發展。近年來，全站級數據接入與分析、毫秒級調度響應能力、電站設備安全高級應用對EMS提出更高要求，逐步擴充電池健康管理、全生命周期優化等功能，并根據實際運行需求，EMS實現從單一電站到多電站、多區域的協同優化調度功能擴展。此外，儲能電站EMS系統的智能化趨勢正在不斷深化，發展出基于機器學習對系統運行狀態進行自我診斷與預測等技術路線，提前預警潛在的設備故障或系統異常，減少人工干預。

　　11.2　關鍵技術

　　近年來，新型儲能系統集成關鍵技術研發重點集中于安全防控與集成控制等。在安全防控方面，儲能電池系統主要通過BMS采集電池外部電壓、電流、溫度等數據，完成儲能電池的健康與安全管理，無法實現對電池內部狀態的精密測量，儲能電池植入式傳感器技術正成為研究熱點。文獻研究了一款可植入電池內部的高精度光纖傳感器，率先實現對鋰電池熱失控全過程的精準分析與早期預警，未來需解決由于光纖傳感器植入引起的電池結構損壞、信號處理困難等問題。文獻研究了植入式溫度、氣壓、應變和氣體等傳感器，實現了對電池內部信號采集，未來需進一步發展集成電、熱、氣、力、化等多元傳感器智能電池技術。協能科技與中車聯合發布“一芯一管理CCS+技術方案”，為每塊電池配備獨立的智能管理芯片，實現高精度檢測、高安全管理。

　　在集成控制方面，隨著高比例可再生能源占比的大幅提升與高比例電力電子裝備的應用，電力系統呈現“雙高”特征，其安全穩定運行面臨嚴峻挑戰，構網型技術可以起到快速調頻調壓、增加慣量和短路容量支撐、抑制寬頻振蕩等作用，從而增強電力系統穩定性，近年來受到國內外眾多研究機構及設備廠家的關注。華潤電力等單位研制了全球首個100 MWh級智能組串式構網型儲能系統，并完成投運以及性能測試，成功解決了大規模構網型儲能電站的多機并聯在電網擾動下的穩定性難題。南瑞開發了支撐廣域純新能源電力系統并/離網穩定運行的構網型儲能一體化裝備，并應用于內蒙古額濟納“源網荷儲”一體化示范工程，實現廣域純新能源電力系統黑啟動、長周期離網運行等能力，成功構建了以構網型儲能為核心技術的多能互補、源荷互動的廣域純新能源新型電力系統。

　　11.3　集成示范

　　隨著高比例可再生能源和高比例電力電子設備接入電力系統，構網型技術與裝備及其電網支撐能力成為近年來的儲能集成示范應用熱點。由南網儲能投資建設，裝機容量為200 MW/400 MWh文山丘北獨立儲能項目已全容量并網運行，該項目采用構網型鋰電池+鈉電池的技術路線，是建成時全國最大的構網型鋰+鈉混合技術路線電池儲能電站，可有效提高區域電力系統穩定性，為儲能行業混合技術路線應用提供經驗。華能海南州150 MW/600 MWh儲能電站項目已順利并網并實現滿功率運行，該項目采用35 kV高壓直掛儲能技術，具有系統電壓等級高、單機容量大、交直流并聯數量少、通信層級少等特點，是建成時全球海拔最高、規模最大的高壓直掛儲能電站，項目投運后，可有效平抑新能源電站出力的波動性和間歇性，為電網提供調峰、調頻、電力輔助等服務，進而有效提升電網質量和電網安全水平。

　　12 消防安全技術

　　在“雙碳”目標的持續推進下，我國電化學儲能產業迎來爆發式增長，隨著儲能系統向高能量密度、大規模集成方向發展，儲能電池熱失控引發的安全事故頻發，這使得儲能系統消防安全技術的重要性愈發凸顯。2024年，我國在儲能電池熱失控多相射流及氣體擴散特性、熱失控傳播機制、熱管理技術、熱失控火災預警技術、滅火技術等方面均取得重要進展。

　　12.1　基礎研究

　　在熱失控多相射流和氣體擴散方面，文獻研究了橢圓型、圓型和空腔安全閥三種典型安全閥類型對100 Ah方形磷酸鐵鋰電池排氣行為和熱失控危害程度的影響，研究表明裝有橢圓形安全閥的磷酸鐵鋰電池的熱失控危害最小。文獻針對電池熱失控過程中的多相射流特性，研究了基于動量守恒的電池熱失控多相射流參數測量新方法，測量了熱失控時射流的速度、質量流率、溫度、密度及總壓，并提出了電池熱失控射流的經驗公式，并通過計算流體力學(CFD)手段重構了點火前的氣體擴散流場針對熱失控氣體擴散。文獻研究了86 Ah方形磷酸鐵鋰電池在電化學儲能模組和集裝箱內的氣體擴散行為，發現H2的擴散速度比CO更快，探測器響應更早。研究可為儲能電池系統結構安全設計和氣體探測提供指導依據。

　　在熱失控傳播機制方面，文獻研究了pack層級電池熱失控傳播行為，發現模塊內電芯經歷順序傳播和同步傳播，而模塊之間為同步傳播，熱危害性更高;針對熱失控傳播的不確定性，文獻研究了一種充分考慮影響因素隨機變化的熱失控傳播不確定性評估方法，發現當荷電狀態約為45%時，熱失控傳播的不確定性最為顯著;此外，隨著儲能用磷酸鐵鋰電池容量的增大，電池內部一般由多個卷芯組成，文獻通過細化的熱失控仿真模型研究了280 Ah磷酸鐵鋰電池內部熱失控傳播過程，分析了卷芯個數對電池熱失控行為的影響，發現電池卷芯數增加會促進電池內部的熱失控傳播，從而減小電池熱失控時間。研究可為電池及系統的優化設計和防控提供理論依據。

　　12.2　關鍵技術

　　在熱管理技術的被動散熱方面，針對傳統有機相變材料易泄漏、易燃、導電性強及成本高等問題，文獻研究了多種新型相變材料，如外層導熱、內層絕緣的柔性雙層相變材料，可提升安全性和導熱性能，以及快速熱響應的可變導熱性材料、阻燃改性相變材料等應用于電池熱管理和熱失控防控。在主動散熱技術方面，文獻研究了動態浸沒式液冷技術，在復合熱管理系統中，文獻研究了一種熱管和復合翅片耦合的新型熱管理系統，提出了一種依據不同環境溫度范圍控制冷卻液流速的液冷策略。這些技術的應用，顯著提升了電池系統的散熱效率和安全性。

　　在熱失控預警技術方面，在傳統的通過電壓、溫度等信號預警之外，文獻研究了一種基于電化學阻抗譜(EIS)在線監測的鋰離子電池熱失控預警方法，通過使用智能EIS監測芯片提取電池內部電化學信號實現熱失控在線預警。此外基于人工智能算法的熱失控預警技術也備受關注，文獻以電池機理模型提取特征，利用虛擬電壓特征數據構建了高精度人工智能內短路診斷模型，研究了一種低成本且高度靈活的解決方案。

　　在滅火技術方面，研究者們關注新型滅火劑開發以及協同滅火策略。在新型滅火劑開發方面，文獻研究了新型F-500微胞囊滅火劑對鋰離子電池火災的滅火機理和表/界面活性，驗證了細水霧和3% F-500滅火劑對243 Ah磷酸鐵鋰電池火災的抑制效果。研究發現與細水霧相比，F-500滅火劑將電池的總燃燒熱降低了近10 MJ，且能將電池前表面和側面溫度降低至100 ℃左右;文獻研究了一種阻燃性能優良的環境友好型微膠囊滅火劑，可使電池峰值熱釋放速率降低22.56 W/g。在協同滅火策略方面，文獻研究了液氮和細水霧協同冷卻策略，發現二者協同作用時的冷卻能力是液氮單獨使用的3倍。研究成果可為實際工程應用中的滅火系統設計提供數據支撐和理論依據。

　　12.3　集成示范

　　在儲能鋰離子電池系統熱管理技術應用方面，2024年AC(交直流一體)存儲概念興起，電池和逆變器的聯合液冷散熱技術可顯著提高系統能量密度，逆變器的余熱回收利用可實現加熱效率指數倍的提升。同時自然冷卻、熱泵等節能技術的深度融合，提升了熱管理綜合能效，縮短儲能系統的經濟回收周期。陽光電源率先在熱管理技術方面實現突破，其核心產品Powertitan2.0儲能系統，在中楷西藏阿里60 MW/120 MWh項目成功落地，進一步促進儲能熱管理技術發展。

　　在鈉離子電池儲能方面，2024年5月，我國首個十兆瓦時大容量鈉離子電池儲能電站——伏林鈉離子電池儲能電站在廣西南寧建成投運，項目采用了大容量鈉離子電池和智能組串式技術，在提高儲能系統安全性的同時，系統能量轉換效率也得到了大幅提升。項目組運用了新的儲能變流溫控技術和液氮滅火技術，讓該鈉離子電池儲能系統能夠在實現能量整體轉換效率超過92%的同時，22000多個電池溫差不超過3 ℃，轉換效率、安全性等多項關鍵指標優于同類鋰離子電池儲能系統。

　　13　綜合分析

　　13.1　基礎研究

　　圖1給出了依據Web of Science核心數據庫，以“Energy Storage”為主題詞統計的2024年度中國機構和學者關于儲能技術發表的SCI論文數。2024年度中國機構和學者共發表SCI論文數20025篇。其中儲熱技術、鋰離子電池技術、超級電容器、鈉離子電池技術的SCI論文數均超過1000篇，為當前我國儲能領域基礎研究的熱門技術方向。

　　圖1 2024年中國主要儲能技術發表SCI論文數

　　圖2給出了依據Web of Science核心數據庫，以“Energy Storage”為主題詞統計的2024年度世界主要國家關于儲能技術發表的SCI論文數。2024年全世界共發表儲能技術相關SCI論文數40878篇。其中，中國、印度、美國、韓國、沙特、德國、英國、澳大利亞、意大利、伊朗10個國家發表SCI論文數超過1000篇。與2023年相比，排名前五的國家位次沒有變化，排名前十的國家位次有所變化，意大利的排名超過伊朗躋身第九位。2024年度中國機構和學者發表了20025篇SCI論文，比2023年增加了近3500篇，繼續居世界第一，在全世界的占比為49.0%。世界儲能技術基礎研究較2023年更加活躍，中國仍然是全球儲能技術研究最為活躍的國家。從分項技術看，圖1中給出的所有單項技術包括抽水蓄能、壓縮空氣、儲熱、飛輪、鋰離子電池、超級電容、鈉離子電池、鉛電池、液態金屬、液流電池，中國機構和學者2024年發表SCI論文數均位于世界第一，且領先的論文數進一步增加。

　　圖2 2024年世界主要國家儲能技術發表SCI論文數

　　圖3給出了依據Web of Science核心數據庫，以“Energy Storage”為主題詞統計的2014—2024年世界主要國家關于儲能技術發表的SCI論文數。其中中國、美國、印度、韓國、德國、英國、澳大利亞、意大利、加拿大、西班牙、伊朗、日本、法國、沙特位列前14位。相較于2023年，中國、印度和沙特2024年度發表SCI論文數有明顯增加，美國、韓國、英國、德國和意大利2024年度發表SCI論文數略微增加，澳大利亞和伊朗2024年度發表SCI論文數有所減少。統計2014—2024年累計發表論文數發現，中國、美國、印度排名前三，2014—2024年累計發表論文數分別為123298篇、45133篇、25894篇。2024年當年發表論文數的排名對比2014—2024年累計發表論文數排名上升的國家有印度、沙特、伊朗，其中沙特排名由累計第14位上升到第5位，排名上升最快。需要說明的是圖3中2014—2024年發表的SCI論文的數據和去年統計的數據[5]稍有不同，這主要是由于Web of Science數據庫本身更新的原因，但總體趨勢是一致的。

　　圖3 世界主要國家儲能技術發表SCI論文數(2014—2024)

　　從發展趨勢上看，自2014年以來，所有14個國家發表的儲能相關SCI論文數均呈現總體增加趨勢。中國自2014年以來儲能相關SCI論文數增加最為迅猛，且明顯領先其他國家。美國發表SCI論文數總體平穩，印度于2023年超過美國成為當年發表SCI論文數第二的國家。整體上看14個國家可分為三類：一類是西方發達國家，包括美國、德國、英國、澳大利亞、意大利、日本、法國、加拿大和西班牙，它們的儲能相關SCI論文數基本保持穩定;另一類是新興國家，包括中國、印度、韓國、沙特和伊朗，它們的儲能相關SCI論文數一直在增長，并繼續保持上升趨勢;其中中國從2014年以來，SCI論文數位居世界第一。

　　圖4給出了依據Web of Science核心數據庫，以“Energy Storage”為主題詞統計的2014—2024年世界主要國家關于儲能技術與中國合作發表的SCI論文數。其中美國、澳大利亞、英國、新加坡、德國、日本、加拿大、巴基斯坦、韓國、沙特、印度、丹麥位列前12位。2024年當年的情況，有十個國家與中國合作發表SCI論文數超過200篇，它們分別是美國、英國、澳大利亞、沙特、巴基斯坦、新加坡、韓國、加拿大、德國和日本。美國是與中國合作發表SCI論文數最多的國家，2019年合作發表論文數達到高峰超過1000篇，之后有所下降，2023年降低到740篇，2024年有所回升。2024年與中國合作發表SCI論文數占各自國家論文總數比例較高的五個國家分別為澳大利亞、英國、美國、沙特和德國，占比分別為41.0%、34.6%、21.7%、17.6%、16.1%，這些國家同時位列全球儲能技術研究最為活躍的國家行列。

　　圖4 世界主要國家與中國合作發表儲能技術SCI論文數(2014—2024)

　　綜合分析圖2、圖3和圖4，當前世界儲能技術研究的基本格局同2021—2023年沒有變化，仍可主要分為兩類國家，一類是美國、德國、英國和日本為代表的西方發達國家;另一類是中國、印度、韓國和沙特為代表的新興國家。新興國家的基礎研究活躍度持續增加，而發達國家基本進入穩定期，總體上全球儲能基礎研究活躍程度仍在增加。中國與其他國家的合作促進了其他國家儲能技術的發展，同時也為世界儲能技術的基礎研究注入了創新活力。中國2024年儲能相關SCI論文數首次超過2萬篇，穩居儲能技術基礎研究活躍度的第一梯隊;第二梯度為印度和美國，但印度和美國的差距在拉大，2024年兩國SCI論文數差距超1000篇;其他國家為第三梯隊，它們的年發表論文數也在增加，特別是沙特、巴基斯坦、新加坡尤為明顯。

　　13.2　關鍵技術

　　表1給出了2024年中國儲能關鍵技術研發進展的總結。從表中可見，2024年我國主要儲能技術研發均取得了重要進展，其中構網型儲能、固態電池和AI+儲能是當前技術研發的熱點方向。綜合分析各種儲能技術，大致可以分為三類。一是基本成熟類，主要包括抽水蓄能、鉛蓄電池、儲熱儲冷和鋰電池技術，其研發重點在于提升性能和應用推廣。二是集成示范類，主要包括液流電池、壓縮空氣儲能、鈉離子電池、飛輪儲能和超級電容器技術，其研發重點為攻克集成與工程示范技術。三是關鍵技術類，主要包括重力儲能、熱泵儲電、液態金屬、水系電池、鉀離子電池等，其研究重點在于突破關鍵技術，實現從實驗室到工程示范的轉變。同2023年相比[5]，儲能技術的三種分類總體沒有變化，單項技術中鋰離子電池、壓縮空氣、液流電池、鈉離子電池和重力儲能的技術成熟度進一步提升，鈉離子電池從關鍵技術類提升至集成示范類。

　　表1 2024年中國儲能關鍵技術與示范進展

　　圖5給出了依據全球專利數據庫incoPat，以“Energy Storage”為主題詞統計的2014—2024年中國機構在中國地區申請的發明專利數，部分數據與去年統計的數據稍有差異，這是由于數據庫自身更新的結果。從圖中可知2014—2024年中國儲能技術發明專利申請數呈現持續增加趨勢，2024年中國儲能技術發明專利申請數為51258篇，與去年基本持平，相較于2014年增長近5倍。

　　圖5 中國儲能技術申請發明專利數(2014—2024)

　　圖6給出了依據全球專利數據庫incoPat統計的，2024年中國機構在中國地區申請的主要儲能技術的發明專利數。可見，2024年，各種儲能技術中，儲熱儲冷技術申請的發明專利數仍最多，為10490件，其次是鋰離子電池技術9095件，鈉離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能、超級電容器、熱泵儲電也非常活躍。總體上，各種儲能技術的排名和2021—2023年基本吻合，化學儲能發明專利數高于物理儲能，和材料密切相關的儲能技術申請專利的活躍程度很高。同2021—2023年類似，儲能相關技術申請發明專利數的活躍度，與圖1基礎研究SCI論文的活躍度情況基本吻合。

　　圖6 2024年中國主要儲能技術申請發明專利數

　　圖7給出了依據全球專利數據庫inco Pat，以“Energy Storage”為主題詞在世界知識產權數據庫(WIPO)中統計的，2014—2024年世界主要國家關于儲能技術申請的國際發明專利數。需要說明的是，一方面，2024年各國儲能技術發明專利申請數明顯偏低，這是由于數據庫更新滯后的原因，圖中2014—2023年的數據更具參考價值;另一方面，圖中國際發明專利數與2023年相比稍有變化，這是數據庫自身更新的原因，不影響總體趨勢。經統計可見2014—2024年累計發明專利數中國排名第一，排名前8的國家順序為中國、美國、德國、日本、韓國、法國、英國、瑞士。從總體趨勢上看，其他國家的儲能國際發明專利申請數變化較為穩定，而中國儲能國際專利申請數增長迅猛，2018年以后一直保持世界第一，美國、德國、法國、日本等國家有輕微波動，但總體變化不大。

　　圖7 各國儲能技術WIPO國際發明專利申請數(2014—2024)

　　圖8給出了2023年各國儲能技術WIPO發明專利申請數。2023年，中國儲能WIPO國際發明專利申請數為2981篇，比2022年明顯增加，占全球42.8%，位居世界第一，其次是美國、德國、日本、韓國等國家。2023年中國儲能技術發明專利申請數優勢進一步增大，逐漸接近世界的一半，中美兩國儲能技術發明專利申請數總和占全球58.2%，為世界儲能領域關鍵技術研究的最主要力量。

　　圖8 2023年各國WIPO國際發明專利申請數

　　綜合圖7和圖8可見，除中國外，國際發明專利申請數靠前的國家均為發達國家，和2022年相比國際儲能關鍵技術研發的基本格局沒有變化，但和圖3中SCI論文數的基本格局有所不同。綜合圖1~8可見，在儲能技術領域，無論是基礎研究還是關鍵技術研發，中國均是世界上最活躍的國家。同時，2023年中國學者和機構的國際發明專利申請數已占到42.8%，正逐步接近基礎研究的SCI論文數的比例(49.0%)，中國在國際儲能技術領域最活躍國家的地位進一步鞏固。

　　13.3　集成示范

　　表1給出了2024年中國儲能集成示范進展的總結。從表中可見，2024年我國主要儲能技術的集成示范均取得了重要進展，大規模、長時間和混合儲能是當前集成示范的熱點方向。綜合分析大致可以分為三類。一是系統規模或者性能提升的集成示范，主要包括抽水蓄能、鋰離子電池、壓縮空氣儲能、鉛蓄電池和飛輪儲能等。二是驗證關鍵技術的集成示范，主要包括鋰離子電池、液流電池、壓縮空氣儲能、鈉離子電池、儲熱儲冷、和超級電容等。三是新型技術的集成示范，主要包括構網型儲能、混合儲能、鉀離子儲能、面向極端條件的儲能等。

　　根據中國能源研究會儲能專委會/中關村儲能產業技術聯盟全球儲能數據庫的不完全統計，如圖9所示，截至2024年底，中國已投運的儲能項目累計裝機容量(包括物理儲能、化學儲能以及熔融鹽儲熱)達到137.9 GW，同比增長59.9%，占全球市場37.1%，居世界第一位;其中抽水蓄能累計裝機容量為58.5 GW，同比增長14.0%，新型儲能(抽水蓄能之外的儲能技術)累計裝機容量首次超過抽水蓄能，達到78.3 GW，同比增長126.5%，占全球市場47.3%，居世界第一位。2024年，我國儲能裝機繼續保持高速增長，新增投運儲能裝機容量51.4 GW，其中新增新型儲能投運裝機43.7 GW，居世界第一位，約為2023年同期水平203%。從圖9可見，同2023年相比，我國2024年抽水蓄能裝機比例下降17.0%，歷史上首次低于50%;在新型儲能技術中，鋰離子電池占主導地位，壓縮空氣儲能、鉛蓄電池、液流電池和儲熱技術等，也占有一定的市場份額。2024年，我國儲能產業一方面實現了規模化發展，新增企業數量創新高，裝機容量和行業產能增加;但同時也存在儲能電池價格下降，行業競爭加劇，行業洗牌加速現象，需要引起各方注意。

　　圖9 2024年底中國儲能項目累計裝機情況

　　綜合分析2024年各儲能技術基礎研究、關鍵技術和集成示范的情況，各種儲能技術可大致分為四個梯隊，如圖10所示。其中，第一梯隊為抽水蓄能和鋰電池;第二梯隊為壓縮空氣儲能、液流電池、鉛蓄電池和儲熱儲冷技術，和2023年相比，鋰離子電池從第二梯隊躍升至第一梯隊;第三梯隊為鈉離子電池、飛輪儲能和超級電容器，其中鈉離子發展速度最快，有可能未來進入第二梯隊;第四梯隊為液態金屬、熱泵儲電、重力儲能、金屬離子電池和水系電池等儲能新技術，需要進一步的研發，以便實現集成示范和產業化應用。

　　圖10 2024年中國儲能集成示范和產業化梯隊

　　圖11給出了2024年中國儲能技術和世界儲能技術先進水平的對比。從圖中可見，中國儲能技術水平總體已進入國際先進國家行列。鋰離子電池、壓縮空氣儲能、液流電池和鈉離子電池技術已達到世界先進水平;飛輪儲能、超級電容和儲能新技術與世界先進水平還有一定的差距。同2023年相比，各儲能技術的總體發展水平有所提升，鋰電池、壓縮空氣儲能、鈉離子電池和飛輪儲能的提升幅度明顯。綜合圖3、圖6和圖11可見，2024年中國繼續保持全球基礎研究、技術研發和集成示范最為活躍的國家，中國發表SCI論文數、申請WIPO 國際發明專利數和儲能系統總裝機均繼續居世界第一，特別是新型儲能的優勢更加明顯。

　　圖11 2024年中國儲能技術和世界先進水平的比較

　　13.4　政策分析

　　2024年我國儲能政策熱度繼續攀升。據中國能源研究會儲能專委會/中關村儲能產業技術聯盟全球儲能數據庫的不完全統計，2024年全國共發布儲能相關政策770余項，是去年同期的1.2倍。其中，國家層面發布77項，重點圍繞宏觀引導、管理規范、科技裝備、電力市場等方面全面提升產業發展質量。地方層面，廣東政策數量繼續領跑全國，浙江、安徽、河南、江蘇等省份政策數量居于全國前列。全國有26個省市制定了到2025年的裝機目標，總規模達到86.6 GW。截止到2024年底，其中山東省、河北省、湖南省、浙江省、廣東省、江蘇省、貴州省、西藏自治區8個省份已經提前完成規劃目標。總體上，2024年我國儲能政策的著力點主要體現在如下幾個方面：

　　在儲能戰略地位的深化與強化方面，2024年，《中華人民共和國能源法》中著重提及推進新型儲能高質量發展，發揮各類儲能在電力系統中的調節作用。新型儲能首次被寫入《政府工作報告》，提出要提高電網對清潔能源的接納、配置和調控能力，發展新型儲能。各地則圍繞其對可再生能源發展支撐、提升電力系統靈活性、促進能源互聯網建設、推動能源結構轉型、增強能源安全以及促進經濟發展等多個方面發揮的作用持續出臺引導政策，功能價值得到突出體現。

　　在市場機制改革與優化方面，2024年全國統一電力市場“1+N”規則體系初步建成，新修訂的《電力市場運行基本規則》基本構建起“統一市場、協同運作”的電力市場總體架構，并正式確認儲能的新型經營主體身份。《關于支持電力領域新型經營主體創新發展的指導意見》鼓勵新模式、新業態創新發展，培育能源領域新質生產力，進一步降低新型儲能參與市場的準入門檻，完善市場機制，促進新型經營主體公平參與市場。從具體規則來看，儲能參與現貨市場交易機制更靈活，多地允許儲能自主選擇參與模式。輔助服務機制進一步規范，與現貨相銜接的“一體多用、分時復用”商業模式逐步形成，廣東、甘肅等進展較快省份，在全國儲能市場機制建設上起到示范參考。

　　在儲能的調節作用強化與提升方面，2024年國家發改委、國家能源局先后發布《關于加強電網調峰儲能和智能化調度能力建設的指導意見》《關于促進新型儲能并網和調度運用的通知》《電力系統調節能力優化專項行動實施方案(2025—2027年)》等政策，明確儲能在新型電力系統建設中的功能作用，將新型儲能與抽蓄和火電并列為電力系統調節資源，進行統籌發展，充分發揮新型儲能促消納、保供應、保安全的作用，并明確新型儲能并網調度技術要求，加強并網調度管理。在各項政策的推動下，華北、華中、華東、西北、南方等地在2024年實現了高水平的儲能規模化集中調用。

　　在加快市場化容量補償機制方面，2024年修訂的國家頂層政策《電力市場運行基本規則》中明確將逐步推動建立市場化的容量成本回收機制，探索通過容量補償、容量市場等方式，保障電力系統長期容量充裕。在《電力系統調節能力優化專項行動實施方案(2025—2027年)》中則重點提出現貨市場連續運行地區，加快建立市場化容量補償機制。地方層面，已有內蒙古、新疆、山東、浙江、河北、廣東等地陸續出臺容量補償的相關政策，通過儲能裝機補償或者放電量給與補償，以降低儲能的投資成本，激勵投資預期。

　　在產業發展品質優化與升級方面，2024年國家層面修訂《鋰離子電池行業規范條件》，制定高質量發展行動方案，引導企業減少單純擴大產能的制造項目，轉向通過技術創新、提高產品質量、降低生產成本的發展方式。推動鋰電池迭代升級，開展鈉離子電池、液流電池、壓縮空氣等多元儲能技術的研發和示范。地方層面多地紛紛出臺促進新型儲能高質量發展的若干措施，通過補貼扶持等方式促進產業技術創新和應用。

　　在綠色裝備價值提升方面，2024年國家層面首次發布《關于加快經濟社會發展全面綠色轉型的意見》，作為綠色轉型系統部署，多處提及新型儲能，體現了其在綠色低碳發展方面的重要作用，在《關于加快推動制造業綠色化發展的指導意見》則將儲能納入綠色低碳領域未來產業。地方層面則重視新能源綠色產業與新型儲能產業的協同發展，儲能綠色發展內在價值得到認可與提升。

　　14 結論與展望

　　2024年，中國儲能又經歷了高速發展的一年，中國保持了全球儲能技術基礎研究、技術研發和集成示范最為活躍的國家地位。這一年，中國機構和學者在儲能領域發表SCI論文20025篇;申請中國發明專利51258件，申請WIPO國際發明專利2981件(2023年數據)，新增集成示范和產業化項目裝機容量51.4 GW，均居世界第一;新型儲能裝機首次超過抽水蓄能，迎來歷史性時刻，總體上中國儲能實現了規模化發展。

　　(1)物理儲能方面：在抽水蓄能方面，總體上我國抽水蓄能技術進入規模化、智能化、生態化發展階段，在300 MW變速機組關鍵技術、數字孿生和人工智能、超高水頭電站技術等方面有重要進展。在壓縮空氣儲能方面，總體上我國壓縮空氣儲能技術實現了單機從100 MW到300 MW的跨越，在系統總體特性、能量損失機理、關鍵部件技術、集成示范等方面均取得重要進展。山東肥城300 MW項目實現并網等。在儲熱儲冷方面，在儲熱儲冷材料、儲熱儲冷單元特性、系統控制與優化等研究方面取得重要進展;潛熱儲熱是當前研究熱點，50 MW燃煤熱電熔鹽儲能項目和100 MW光熱儲能工程機組實現并網發電等。在飛輪儲能方面，在結構設計、系統控制策略及工程示范應用方面取得顯著進展，同時注重多場景混合儲能協同控制，集成示范項目逐步規模化，飛輪儲能的工程化應用邁入新階段。

　　(2)化學儲能方面：在鉛蓄電池方面，鉛碳電池為當前研究熱點，其研發方向主要集中在提高能量密度、延長循環壽命、降低成本和增強環境適應性方面。在鋰離子電池方面，技術正以大容量、高安全、低成本為主線，推動基礎研究、規模應用與多元化突破的協同發展;磷酸鐵鋰電池是當前儲能鋰電池的主流技術路線，500 Ah以上大電芯是當前的重要發展方向，固態鋰電池在儲能領域的研究與應用取得顯著進展。在液流電池方面，基礎研究、技術創新和產業發展再上新臺階，創新型電池體系及新型關鍵材料持續涌現，基于100 MW全釩液流電池電站成功實現了城市電網黑啟動實驗，多個GW級生產基地上馬，產業迎來高速增長。在鈉離子電池方面，在長壽命正極材料開發、高性能碳基負極持續優化、固體電解質材料開發及系統集成安全防控體系構建等方面取得重要進展;10 MWh鈉離子電池儲能系統實現規模化應用，100 MWh鈉離子電池儲能系統的實現商業化運行。在超級電容器方面，通過新型電極材料、高性能電解液和界面工程的優化，超級電容器性能得到了顯著提升，基本形成了覆蓋電極材料、電解液、隔膜、器件制造及系統集成的全鏈條產業體系，應用場景也不斷拓展。在新型儲能技術方面，研究熱點有液態金屬電池、熱泵儲電、重力儲能、水系電池、金屬離子電池和人工智能等。

　　(3)集成與安全方面：在集成技術方面，我國規模儲能系統集成技術繼續往高安全、大容量、高效率和一體化的方向發展，儲能電站的規模繼續擴大，儲能集裝箱集成度進一步提高，5 MWh電池艙已成為電池單艙儲能容量的主流。人工智能技術正深刻重塑儲能產業的技術范式，已深入到設計分析、試驗制造、運行維護及集成示范等各個階段，加速儲能產品開發、降低制造成本、提升運維可靠性。在消防安全技術方面，我國在儲能電池熱失控多相射流及氣體擴散特性、熱失控傳播機制、熱管理技術、熱失控火災預警技術、滅火技術等方面均取得重要進展。

　　展望2025年，中國儲能有望在攻堅克難中繼續高速前行。在基礎研究、關鍵技術和集成示范方面，中國有望繼續保持全球儲能技術發展最活躍國家地位，發表論文數、申請專利數、集成示范與應用裝機規模將繼續保持世界第一;預計全年中國儲能新增裝機將達40 GW以上，新型儲能裝機比例將繼續提升，有望突破60%。同時，由于國際政治和貿易格局生變、國內政策調整、行業產能增加等，企業競爭加劇趨勢明顯。2025年，雖然不確定因素影響有所增加，中國儲能大概率將迎來又一個高速發展的一年，總體將從規模化發展向全面商業化轉變。