新型储能：百花齐放面向未来

现阶段，人们对“新型储能”概念的认知主要来自锂电池，但实际上，除了抽水蓄能以外的一切储能方式，都可纳入“新型储能”范畴。关于锂电池储能已有大量分析文章，不再赘述，本文主要聊一聊国家在推动的其它几种储能方式。

今年7月，发改委与能源局发布了《国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见》（以下简称“指导意见”），其中就着重强调了压缩空气、液流电池、飞轮储能以及钠离子电池这四种储能技术，我们将在下文着重介绍［6］。

信息来源：国家发展改革委《国家能源局关于加快推动新型储能发展的指导意见》

虽说储能技术的种类繁多，但按照能量储存方式，大致可分为两种：物理储能与电化学储能。物理储能就是将电能转化为机械能、重力势能这样的物理能量，典型代表就是上文的抽水蓄能（重力势能）；电化学储能则是将电转化为化学能，典型代表也就是时下火热的锂电池。

依照此种分类方式再回看“指导意见”，可以发现这四种储能方式恰好两两一组。其中压缩空气、飞轮储能属于机械储能，而液流电池与钠离子电池则是电化学储能。

物理储能：压缩空气储能

压缩空气储能，顾名思义就是在电多的时候将空气压缩起来存储能量，在需要用电时则利用压缩的空气进行发电，而根据发电的方式又可以分为“补燃式”与“非补燃式”两种。

“补燃式”压缩空气储能技术在发电时会将压缩空气与天然气进行混合，之后在燃烧室中充分燃烧，驱动发电机发电。这种方式是当前最成熟的压缩空气储能技术，功率可达数百兆瓦。德国早在1978年就建成了容量达290兆瓦的Huntorf压缩空气储能电站。

但该模式缺点也很明显，严格来说，这种储能就是一个“燃气发电增幅器”，本质还是一个燃气发电厂，需要燃料且存在二氧化碳排放。所以，这一技术已经逐渐被淘汰。

补燃式压缩空气储能原理示意图［7］

另一种压缩空气储能技术就是“非补燃”式，它直接用压缩空气推动发电机做功，不会产生额外的碳排放，同时在空气压缩与膨胀的过程中还会产生额外的冷与热，可以为周围的用户供冷、供热，进一步提升了能量利用效率。因此，该技术路线也成为我国压缩空气储能技术的首选发展方向，且在逐渐走向成熟。目前江苏金坛（60兆瓦）与贵州毕节（10兆瓦）都建成了压缩空气储能电站，并实现了并网发电［8］。

非补燃式压缩空气储能原理示意图 ［7］

物理储能：飞轮储能

飞轮储能的主体由一个大型飞轮构成，在电多的时候用电驱动飞轮旋转，而需要用电的时候就用飞轮驱动发电机发电，把电传回电网。

飞轮储能结构示意图

飞轮在存储能量的能力上，完全无法与抽水蓄能、压缩空气相比，但该技术最大的优势，就是响应快，可以短时间快速启动并且立刻发出大量的电，因此它能够极好的匹配“反应快”“功率高”的场景，比如地铁。

地铁列车总是走走停停，每次制动会浪费大量的动能，飞轮储能可以在停车的时候把车辆的动能存储起来，在启动时为地铁供能，从而达到省电的目的。这样的设备已经在北京地铁房山线实现应用，根据测算，每天一个车站就可节省约1500度电，一年就是50万度水平。

飞轮储能应用实例 ［9］

电化学储能：液流电池

液流电池示意图

液流电池与我们理解的传统电池不同，它由电堆单元（电池发生反应的地方）、电解液（电池化学反应的原料）、电解液存储供给单元（两个大罐子，还有驱动电解液流动的水泵）以及管理控制单元（控制器）构成。

简单来说，就是把电解液放到两个大罐子里，需要时就用水泵把罐子里的电解液抽到电堆单元里，进行充电或者放电反应，反应完了再抽回罐子。这一技术适合用来建设超大规模的电池储能设施——只要罐子够大，储能能力就够强，而大规模储能恰是现阶段最紧缺的能力。

根据电解液的不同，液流电池又可以分为铁铬液流电池、多硫化钠溴液流电池、全钒液流电池、锌溴液流电池等体系。其中，全钒液流电池技术最为成熟，已经进入了产业化阶段。全钒液流电池使用水溶液作为电解质且充放电过程为均相反应（都是液体，不会产生气体与固体），因此安全性高（不会发生爆炸），而且循环寿命超长（大于1万次），在大规模储能领域极具应用优势。2021年12月，我国已经在大连建成了液流电池储能电站国家示范项目一期工程，工程投资达19亿元，建设规模100兆瓦／400兆瓦时，未来总体规模为200兆瓦／800兆瓦时，总投资38亿元。