如何给电力系统装一块电池？

实现“双碳目标”，需要一个全新的电力系统，这已成为一个共识。

在此前的《怎么给新能源拉一张新电网？》一文中，我们已详细介绍过什么样的电力系统才称得上是“新电网”，而想要建成这样一个电网面临着什么挑战以及三种基本解决方案，即“看得准、调得动、储得住”。不过受篇幅所限，文章并未对“储能”环节展开详尽论述——但这不是因为储能不重要，而是太重要，无法在有限的篇幅内理清。

本文将聚焦于储能当前的技术路线、商业模式，为读者解析这一热门行业。

毕竟，现在可是储能元年了。

凌霜微雨 ｜ 特约作者

陈闷雷 ｜ 编辑

放大灯团队 ｜ 策划

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我们为什么要发展储能？

一个能够实现“碳达峰、碳中和”的电力系统，必然是以新能源为主体的新型电力系统。

这一解决方案意味着，未来我们的电力系统的供能主体将变为风、光等新能源，但它最大的问题是不稳定。以下是某地不同季节风光的典型出力与负荷用电情况，可以看到明显的波动大且不稳定，对电力系统很不友好，甚至有害。

某地不同季节风光的典型出力与负荷用电情况［1］

过去，调节能力更强的火电厂尚可保证电力的平衡，但伴随着“新能源”发电占比持续增加，依托于火电厂的传统调节模式，已经不能适应电力系统波动，电网需求新的调控方式。

储能的意义就在于通过将储能设施与风、光集成，当发电量太多时就为储能设备充电平抑波峰，发电量不足时就由储能设备放电补足缺口，将新能源系统的“不可控”变成“可控”。

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储能有哪些方式？

既然储能如此重要，目前有哪些技术路线值得发展与布局？

在大方向上，根据《中共中央 国务院关于完整准确全面贯彻新发展理念做好碳达峰碳中和工作的意见》［2］，我国目前的储能技术路线大体分为两类抽水蓄能与新型储能。

不同种类储能的技术特征对比［3］［4］

抽水蓄能成熟可靠、价低量足

抽水蓄能的原理非常简单，在山上、山下建两个水库，安装一台既能当抽水机又能当发电机的水轮机，电多的时候就把山下面的水抽到山上，电少的时候就把山上的水放下来发电。

抽水蓄能原理图

抽水蓄能的优点首先是规模大。

一座抽水蓄能电站，随便几台机组即可实现几百兆瓦储能规模，上千兆瓦的也不少见（大规模的储能非常难得）。难能可贵的是，抽水路线的单位成本不高，大概在500元～1000元／千瓦时（大概只有锂电池的四分之一到一半），使用寿命却可以达到40～60年（锂电池大概只有10年不到）。

此外，抽水蓄能非常成熟，世界上第一个抽水蓄能电站1882年（清光绪八年）在瑞士就已建成，而我国也早在1968年就建成了第一座抽蓄电站。

抽水蓄能图

但抽水蓄能也有缺陷。一个是选址苛刻，要有山、要有湖（河）、山上要能修水库、要能把电线拉过去；另一个是对自然环境的破坏，劈山开河不可能没有负面影响。当然这些问题都有望通过技术手段得到解决。

可以预见的是，抽水蓄能在很长一段时间内，仍将是电力系统储能的主力军。目前我国已投产抽水蓄能电站总规模3249万千瓦，远超其它所有储能方式总和，主要分布在华东、华北、华中和广东；在建抽水蓄能电站总规模5513万千瓦，约60％分布在华东和华北。已建和在建规模均居世界首位。

从长期规划看，根据《抽水蓄能中长期发展规划（2021－2035年）》，到2025年，我国抽水蓄能投产总规模达到6200万千瓦以上（翻倍），到2030年，投产总规模要达到1．2亿千瓦以上（再翻倍），行业前景可观［5］。