0 引言
能源是人類發(fā)展與社會(huì)進(jìn)步的動(dòng)力，為實(shí)現(xiàn)高質(zhì)量的社會(huì)主義現(xiàn)代化國(guó)家，推動(dòng)碳達(dá)峰碳中和，我國(guó)能源產(chǎn)業(yè)也將綠色低碳轉(zhuǎn)型作為高質(zhì)量發(fā)展的戰(zhàn)略性任務(wù)[1-4]。其中，儲(chǔ)能是在此背景下催生出的新興行業(yè)。目前，我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)處于由商業(yè)化初期向規(guī)模化發(fā)展的過渡階段，在技術(shù)研發(fā)、示范項(xiàng)目、商業(yè)模式、政策體系等方面均快速發(fā)展，形成了以抽水蓄能為主，多種儲(chǔ)能技術(shù)綜合發(fā)展的整體趨勢(shì)[5-8]。
國(guó)內(nèi)外專家學(xué)者對(duì)現(xiàn)階段全球儲(chǔ)能技術(shù)的進(jìn)展及應(yīng)用情況進(jìn)行了總結(jié)與分析。Koohi-Fayegh[9]對(duì)不同儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了比較，分析了不同儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用場(chǎng)景和領(lǐng)域。Hameer[10]對(duì)大規(guī)模電能儲(chǔ)存技術(shù)的研究進(jìn)展進(jìn)行了概述，并進(jìn)行了技術(shù)經(jīng)濟(jì)評(píng)估。Rekioua[11]從功率、能源要求、效率、成本、可擴(kuò)展性和耐用性等角度對(duì)光伏和風(fēng)能系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了概述。薛福[12]對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)的類型和發(fā)展?fàn)顩r進(jìn)行全面分析和總結(jié)，著重分析了不同儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)及差異性，并對(duì)其應(yīng)用場(chǎng)景及經(jīng)濟(jì)性做了綜合比較。陳海生等[13]通過對(duì)基礎(chǔ)研究、關(guān)鍵技術(shù)和集成示范三方面的回顧和分析，總結(jié)了2022年中國(guó)儲(chǔ)能領(lǐng)域的主要技術(shù)進(jìn)展，也針對(duì)抽水蓄能、電化學(xué)儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能等具體儲(chǔ)能類型的技術(shù)也系統(tǒng)且全面地概述了其在行業(yè)內(nèi)的研究及進(jìn)展情況。
然而，目前的綜述往往受限于發(fā)展階段及特定行業(yè)的限制，同時(shí)沒有結(jié)合我國(guó)目前的實(shí)際發(fā)展情況進(jìn)行分析。對(duì)目前儲(chǔ)能技術(shù)的類型、儲(chǔ)能技術(shù)研究進(jìn)展情況、儲(chǔ)能技術(shù)特點(diǎn)等方面進(jìn)行全面審查、融合分析，有助于更好地了解不同新型儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展前景。因此，本文對(duì)現(xiàn)階段我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展情況進(jìn)行了梳理，總結(jié)概況國(guó)內(nèi)的儲(chǔ)能基礎(chǔ)研究重點(diǎn)，對(duì)不同儲(chǔ)能方式的技術(shù)特點(diǎn)進(jìn)行對(duì)比分析。最后總結(jié)了2023年我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展規(guī)模。通過本文的總結(jié)，可更加直觀了解我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)發(fā)展情況，為我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)的科學(xué)研究及相關(guān)從業(yè)者提供參考。
1 新型儲(chǔ)能技術(shù)分類
儲(chǔ)能是指利用裝置或物理介質(zhì)將能量?jī)?chǔ)存，其目的是滿足能量短缺時(shí)的需求。現(xiàn)階段普遍將儲(chǔ)能按照方式分為：機(jī)械儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、儲(chǔ)熱技術(shù)、氫儲(chǔ)能技術(shù)等，如圖1所示。
圖1 新型儲(chǔ)能技術(shù)分類
Fig.1 Classification of new energy storage technologies
2 國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展概況
2.1國(guó)內(nèi)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展概況
隨著“碳達(dá)峰、碳中和”目標(biāo)的提出，我國(guó)儲(chǔ)能已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段。據(jù)CNESA最新公布數(shù)據(jù)，截至2023年6月底，中國(guó)已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模70.2GW(包括抽水蓄能、熔融鹽儲(chǔ)熱和其他新型儲(chǔ)能)。其中，新型儲(chǔ)能占比30%，鋰離子電池依然是新型儲(chǔ)能中占比最高的類型。我國(guó)的儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展經(jīng)歷了四個(gè)階段。第一階段從2000年至2010年以電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)為重點(diǎn)開展了一系列研究;第二階段2011年至2015年，相應(yīng)技術(shù)規(guī)范已逐漸趨于成熟，并開展了廣泛的市場(chǎng)試驗(yàn);第三階段2016年至2020年相關(guān)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)入早期的商業(yè)化發(fā)展階段;第四階段從2020年至2025年，我國(guó)儲(chǔ)能進(jìn)入大規(guī)模商業(yè)化階段。
此外，我國(guó)的儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展呈現(xiàn)出區(qū)域性特點(diǎn)，不同地域以自身地理資源為優(yōu)勢(shì)，大力發(fā)展儲(chǔ)能技術(shù)。華北地區(qū)風(fēng)電資源豐富，西南地區(qū)水利資源豐富，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)呈現(xiàn)出地域性多元化的快速發(fā)展趨勢(shì)。目前，我國(guó)儲(chǔ)能技術(shù)呈現(xiàn)出以電化學(xué)電池、抽水蓄能為主，壓縮空氣儲(chǔ)能及飛輪儲(chǔ)能為輔的飛速發(fā)展階段。
2.2國(guó)外儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展概況
截至2023年，國(guó)外儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)相關(guān)政策逐步落地，全球整體發(fā)展高速增長(zhǎng)。根據(jù)EIA統(tǒng)計(jì)，美國(guó)2023年儲(chǔ)能裝機(jī)約4.6GW，同比增長(zhǎng)約21%，同時(shí)政府為解決電網(wǎng)設(shè)施老舊問題，推出改革措施簡(jiǎn)化手段，有助于推動(dòng)儲(chǔ)能項(xiàng)目開展。
歐洲市場(chǎng)能源不斷轉(zhuǎn)型，英國(guó)、意大利以及德國(guó)新增多個(gè)儲(chǔ)能項(xiàng)目。英國(guó)計(jì)劃將19個(gè)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目并網(wǎng)時(shí)間平均提前于原先協(xié)議時(shí)間四年推動(dòng)項(xiàng)目加速。歐盟對(duì)多個(gè)國(guó)家地區(qū)發(fā)布儲(chǔ)能資金補(bǔ)助，以加快項(xiàng)目規(guī)劃建設(shè)進(jìn)度。
此外，亞非拉等發(fā)展中國(guó)家近年裝機(jī)持續(xù)增長(zhǎng)。根據(jù)IRENA數(shù)據(jù)，2019-2022年非洲光伏與風(fēng)電裝機(jī)的復(fù)合年增長(zhǎng)率(Compound Annual Growth Rate，CAGR)分別從9.63%增長(zhǎng)至11.61%，東南亞國(guó)家分別從36.16%增長(zhǎng)至52.18%
3 新型儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)展情況
3.1 抽水蓄能
抽水蓄能(PHES)是一種資源驅(qū)動(dòng)型技術(shù)，通過使用電能將低處的水體通過管道輸送到更高的蓄水池，以水力勢(shì)能的形式儲(chǔ)存電能。在發(fā)電盈余時(shí)，用多余電能將水從下水庫(kù)抽至上水庫(kù)進(jìn)行蓄能，在用電高峰時(shí)釋放水體進(jìn)而增加發(fā)電量。PHES系統(tǒng)的綜合能效在75–85%之間變化，通常容量大小為1000–1500 MW 。 PHES系統(tǒng)的其他優(yōu)點(diǎn)是資產(chǎn)壽命長(zhǎng)，即50至100年，以及運(yùn)行和維護(hù)成本低。PHES系統(tǒng)的一些缺點(diǎn)是機(jī)組尺寸大、資本成本高和地形限制，即兩個(gè)水庫(kù)之間的可用高差和環(huán)境高差。目前，抽水蓄能以變速機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)、高水頭大容量機(jī)組監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)，以及抽水蓄能與可再生能源聯(lián)合控制技術(shù)等方面為發(fā)展方向。
在變速機(jī)組關(guān)鍵技術(shù)方面，李璟延[14]提出了一種新型抽水蓄能電站，融合了變速機(jī)組技術(shù)、電化學(xué)儲(chǔ)能系統(tǒng)、風(fēng)能、太陽(yáng)能等新能源儲(chǔ)能系統(tǒng)以及物聯(lián)網(wǎng)技術(shù)。陳龍翔等[15]提出了交流 勵(lì)磁變 速發(fā)電電動(dòng)機(jī)、水泵水輪機(jī)、變頻器等核心裝備的研制框架和重點(diǎn)。陳驍[16]等推導(dǎo)了變速機(jī)組輸出功率對(duì)系統(tǒng)減速面積的靈敏度。韓璋[17]等提出了自適應(yīng)反步滑?？刂?ABSMC)的變速抽蓄機(jī)組的調(diào)速系統(tǒng)。胡超[18]等采用特征線法建立了“引水兩洞四機(jī)、尾水四機(jī)一洞”的變-定速抽水蓄能機(jī)組水力過渡過程數(shù)學(xué)模型。肖微[19]等進(jìn)行了自振特性分析。文獻(xiàn)[20-23]分別從數(shù)學(xué)模型分析、控制策略等方面優(yōu)化并改進(jìn)變速機(jī)組相關(guān)技術(shù)。
在高水頭大容量機(jī)組監(jiān)測(cè)與控制技術(shù)方面，張飛[24]等研究了速度信號(hào)積分為位移信號(hào)的積分方法與濾波器參數(shù)設(shè)置。劉雪芹[25]等采用卷積神經(jīng)網(wǎng)絡(luò)深度學(xué)習(xí)識(shí)別模型，建立大型泵站機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)聲紋樣本庫(kù)和模型庫(kù)，構(gòu)建泵站機(jī)組振動(dòng)狀態(tài)的聲紋監(jiān)測(cè)系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)大型泵站機(jī)組運(yùn)行狀態(tài)的實(shí)時(shí)監(jiān)測(cè)。趙衛(wèi)強(qiáng)[26]等通過對(duì)水泵水輪機(jī)機(jī)組振動(dòng)特性曲線的趨勢(shì)分析，獲得了準(zhǔn)確 地 評(píng)估指標(biāo)及其趨勢(shì)以及異常值的識(shí)別。大部分文獻(xiàn)[27-32]對(duì)機(jī)組的振動(dòng)特性開展了研究，并利用數(shù)學(xué)算法、深度學(xué)習(xí)等方法實(shí)現(xiàn)機(jī)組運(yùn)行監(jiān)測(cè)與控制。
在可再生能源聯(lián)合控制技術(shù)方面，胡澤春[33]等以風(fēng)電—抽水蓄能聯(lián)合運(yùn)行的效益最大化為目標(biāo)提出了電網(wǎng)消納風(fēng)電 出力 的新模式。荊朝霞[34]等提出了考慮負(fù)荷響應(yīng)的含風(fēng)/光/抽水蓄能的海島微網(wǎng)優(yōu)化配置模型。梁子鵬[35]等建立了考慮風(fēng)電不確定度的風(fēng)-火-水-氣-核-抽水蓄能多類型電源機(jī)組協(xié)同調(diào)度的旋轉(zhuǎn)備用優(yōu)化模型。文瑤[36]等進(jìn)行了廢棄礦山光伏-抽水蓄能電站可行性分析。
3.2 電化學(xué)儲(chǔ)能
電化學(xué)儲(chǔ)能(BES)電池使用化學(xué)反應(yīng)將儲(chǔ)存的化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能實(shí)現(xiàn)電能的儲(chǔ)存。目前已成為較常見、最多樣的儲(chǔ)能技術(shù)，廣泛應(yīng)用于現(xiàn)代工業(yè)、家庭。BES根據(jù)發(fā)展階段與技術(shù)路線不同，分為鋰離子電池、鈉離子電池、全釩液流電池和鋅溴液流電池四種類型。其中，鋰離子電池憑借其材料特性商業(yè)化最為成功。由于電化學(xué)儲(chǔ)能發(fā)展歷史悠久，相應(yīng)的技術(shù)較多，本文僅簡(jiǎn)單介紹鋰離子電池的技術(shù)研究進(jìn)展。
在鋰離子電池研究主要分為：正負(fù)極材料改性研究[37,38]、功能電解質(zhì)研究[39,40]、電池回收再生[41]、新型鋰電池技術(shù)[42-45]等方面。其中，新型鋰電池技術(shù)由于能量密度高、儲(chǔ)能量大、造價(jià)低等優(yōu)勢(shì)獲得廣泛關(guān)注。Park等[46]利用電子阻塞電池的直流極化技術(shù)系統(tǒng)分析了活性物質(zhì)的形狀和組成對(duì)離子輸運(yùn)特性的影響性。Wang等[47]設(shè)計(jì)了一種Zr(OH)4涂層的離子選擇隔膜，使NCA-Gr軟包電池具有穩(wěn)定的循環(huán)性能，可循環(huán)600次，解決了高溫跳水問題。Quinn等[48]認(rèn)為在電解質(zhì)添加劑形成有效的鈍化層來改善硅負(fù)極的循環(huán)穩(wěn)定性，可提高循環(huán)穩(wěn)定性。Cui等[49]使用激光處理可誘導(dǎo)聚偏氟乙烯黏結(jié)劑的部分分解和表面LiF相的形成，減輕了電極-電解質(zhì)副反應(yīng)。
3.3 壓縮空氣儲(chǔ)能
壓縮空氣儲(chǔ)能(CAES)是指將空氣壓縮儲(chǔ)存在地下洞室或廢棄礦井中。在電力富余時(shí)，利用電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，存儲(chǔ)于專用腔室內(nèi)，當(dāng)電力緊缺時(shí)釋放腔室內(nèi)的高壓氣體進(jìn)而帶動(dòng)發(fā)電機(jī)運(yùn)作。CAES技術(shù)因其運(yùn)行效率高、成本相對(duì)低、系統(tǒng)穩(wěn)定等優(yōu)點(diǎn)，現(xiàn)階段認(rèn)為其有潛力成為大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)之一。目前國(guó)內(nèi)在CAES系統(tǒng)總體特性研究、關(guān)鍵部件內(nèi)部流動(dòng)與傳蓄熱研究、壓縮機(jī)和膨脹機(jī)關(guān)鍵技術(shù)等方面開展了大量的研究。
在系統(tǒng)總體特性方面，周檬[50]等采用改進(jìn)粒子群算法對(duì)系統(tǒng)多個(gè)運(yùn)行參數(shù)進(jìn)行優(yōu)化。李姚旺[51]等提出了含AA-CAES電站的電力系統(tǒng)實(shí)時(shí)調(diào)度模型。鄢發(fā)齊[52]等提出了含CAES和多類型柔性負(fù)荷的電力系統(tǒng)多時(shí)間尺度電能-備用聯(lián)合優(yōu)化調(diào)度模型。楊緒青[53]等提出一種CH-CAES與吸收式熱泵循環(huán)(AHP)集成的熱電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)(CH-CAES-AHP)，以實(shí)現(xiàn)能量的梯級(jí)利用。Huang等[54]提出了一種變速壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，使儲(chǔ)電過程的工況范圍拓寬了49%，且儲(chǔ)/釋電過程的功率動(dòng)態(tài)響應(yīng)時(shí)間遠(yuǎn)小于定速系統(tǒng)。耿曉倩等[55]建立了壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的全生命周期模型，獲得了系統(tǒng)的全生命周期能效及碳排放量。
在關(guān)鍵部件內(nèi)部流動(dòng)與傳蓄熱技術(shù)研究上，劉禎等[56]研究了吸氣溫度對(duì)渦旋膨脹機(jī)性能的影響規(guī)律及工作腔流場(chǎng)分布特點(diǎn)。肖旻逾等[57]提出了一種功熱并儲(chǔ)恒壓絕熱壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，該系統(tǒng)在輸入功率低于壓氣機(jī)啟動(dòng)功率時(shí)，儲(chǔ)熱系統(tǒng)運(yùn)行，從而實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能功率大范圍連續(xù)可調(diào)。劉小明等[58]進(jìn)行了齒輪組裝式壓縮機(jī)在非補(bǔ)燃式壓縮空氣儲(chǔ)能項(xiàng)目中的應(yīng)用試驗(yàn)。鄭開云等[59]提出了一種耦合抽水蓄能的壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，并從研究思路、概念方案和工程可行性進(jìn)行分析。許永紅等[60]提出了氣動(dòng) 馬達(dá) 并聯(lián)工作模式以提高壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)的輸出功率、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性。
在壓縮機(jī)和膨脹機(jī)關(guān)鍵技術(shù)方面，王君等[61,62]根據(jù)渦旋壓縮機(jī)的流體區(qū)域變化規(guī)律，提出一種結(jié)構(gòu)化動(dòng)網(wǎng)格的生成方法，實(shí)現(xiàn)了嚙合間隙處的網(wǎng)格加密。劉禎等[56]采用計(jì)算流體力學(xué) ( CFD ) 的方法對(duì)渦旋膨脹機(jī)工作過程進(jìn)行非定常數(shù)值模擬，得到膨脹機(jī)內(nèi)部溫度場(chǎng)、壓力場(chǎng)和速度場(chǎng)的分布。孫曉霞等[63]引入J型彎曲導(dǎo)葉，并采用三維計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)方法，對(duì)比研究進(jìn)氣室非均勻流場(chǎng)影響下，該結(jié)構(gòu)內(nèi)部流場(chǎng)結(jié)構(gòu)、損失分布特點(diǎn)以及對(duì)軸流渦輪性能的提升效果。劉禎等[64]研究了相同排氣背壓下外膨脹比對(duì)渦旋膨脹機(jī)非穩(wěn)態(tài)性能的影響規(guī)律及工作腔流場(chǎng)結(jié)構(gòu)分布。趙騰龍等[65]研究外接負(fù)載電阻對(duì)FPE-LG的運(yùn)動(dòng)特性、輸出性能和能量轉(zhuǎn)換效率的影響。虞啟輝等[66]以輸出功率和效率作為性能指標(biāo)對(duì)活塞式膨脹機(jī)進(jìn)行研究，分析了進(jìn)氣壓力、間隙容積、進(jìn)氣持續(xù)角對(duì)膨脹機(jī)輸出特性的影響。
3.4 儲(chǔ)熱技術(shù)
儲(chǔ)熱技術(shù)(TES)是指將熱量或“冷量”通過介質(zhì)進(jìn)行儲(chǔ)存，當(dāng)環(huán)境溫度低于(高于)介質(zhì)溫度時(shí)將熱量進(jìn)行釋放。TES技術(shù)已廣泛運(yùn)用于電力、工業(yè)、建筑等領(lǐng)域。儲(chǔ)熱方式包括三種：顯熱儲(chǔ)熱、相變儲(chǔ)熱及化學(xué)反應(yīng)儲(chǔ)熱。目前的主要研究方向包括儲(chǔ)熱材料、儲(chǔ)熱單元、儲(chǔ)熱系統(tǒng)與控制技術(shù)等。
在儲(chǔ)熱材料方面，湯立文等[67]結(jié)合納米顆粒的特殊尺寸效應(yīng)，把納米技術(shù)運(yùn)用到相變儲(chǔ)熱材料的制備和改進(jìn)中。毛建輝等[68]利用真空快速磁感應(yīng)加熱爐制備Mg-Zn-Sn合金相變儲(chǔ)能材料。王燕等[69]制備了太陽(yáng)鹽/鋼渣定型復(fù)合相變儲(chǔ)熱材料，復(fù)合材料結(jié)構(gòu)緊密，化學(xué)相容性良好。文獻(xiàn)[70-72]研究了鋁基相變儲(chǔ)熱材料的制備及其特點(diǎn)。
在儲(chǔ)熱單元方面，張永學(xué)等[73]基于雪花晶體的分形結(jié)構(gòu)，提出了一種新型翅片結(jié)構(gòu)來提高填充了相變材料的潛熱儲(chǔ)存單元儲(chǔ)/放速率。李傳等[74]建立了復(fù)合材料和儲(chǔ)熱單元體內(nèi)部的二維傳熱模型，考察了復(fù)合材料物性和結(jié)構(gòu)尺寸及傳熱流體操作條件 ( 流體流速 ) 對(duì)單元體儲(chǔ)熱性能的影響。韓廣順等[75]對(duì)管翅式相變儲(chǔ)熱單元進(jìn)行了二維非穩(wěn)態(tài)模擬研究，對(duì)比研究了同心管翅、偏心管翅以及翅片接觸外管三種儲(chǔ)熱單元的傳熱特性。劉立君等[76]對(duì)偏心分形翅片管相變儲(chǔ)熱單元中石蠟的熔化展開了二維非穩(wěn)態(tài)模擬研究。
在儲(chǔ)熱系統(tǒng)與控制技術(shù)方面，國(guó)內(nèi)大部分研究均集中在不同的儲(chǔ)熱介質(zhì)上，如：水蓄熱、固體蓄熱、太陽(yáng)能系統(tǒng)等方面。此外也同時(shí)開展了系統(tǒng)條件、智能系統(tǒng)優(yōu)化、自動(dòng)控制與集成系統(tǒng)等方面的研究工作。
3.5電磁儲(chǔ)能
超導(dǎo)磁儲(chǔ)能(SMES)是指通過大型超導(dǎo)線圈實(shí)現(xiàn)，使用液氦或氮?dú)鈱⒊瑢?dǎo)線圈保持低溫狀態(tài)，進(jìn)而降低電阻，保存電能。SEMS的研究以系統(tǒng)線圈配置、能量容量、結(jié)構(gòu)和工作溫度為基礎(chǔ)，近些年在負(fù)載均衡、系統(tǒng)穩(wěn)定性、電壓穩(wěn)定性、頻率調(diào)節(jié)、傳輸能力增強(qiáng)、電能質(zhì)量改善、自動(dòng)發(fā)電控制和不間斷電源技術(shù)等方面的研究不斷深入。
在超導(dǎo)儲(chǔ)能線圈方面，張潤(rùn)理等[77]利用熱測(cè)法實(shí)現(xiàn)對(duì)高溫超導(dǎo)YBCO線圈交流損耗的準(zhǔn)確測(cè)量，并給出了高溫超導(dǎo)YBCO線圈的理論數(shù)值計(jì)算模型。丘明等[78]提出一種基于Matlab與COMSOL聯(lián)合進(jìn)行高溫超導(dǎo)環(huán)形儲(chǔ)能磁體電磁優(yōu)化的設(shè)計(jì)方法。汪良等[79]提出一種應(yīng)用于超導(dǎo)儲(chǔ)能的DC/DC變換器電路拓?fù)洹?/p>
在功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)方面，張智鑫等[80]設(shè)計(jì)了一種同時(shí)兼作并聯(lián)型有源電力濾波器和功率調(diào)節(jié)器的超導(dǎo)儲(chǔ)能控制器。姜惠蘭等[81]提出一種聯(lián)合雙饋風(fēng)機(jī)與超導(dǎo)儲(chǔ)能協(xié)調(diào)控制改善電力系統(tǒng)小干擾穩(wěn)定性的方法。陳孝元等[82]建立了軸向氣隙優(yōu)化型超導(dǎo)儲(chǔ)能磁體結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)模型，初步形成了規(guī)?；瑢?dǎo)儲(chǔ)能概念設(shè)計(jì)方案。彭思思等[83]分析氧化釔鋇銅高溫超導(dǎo)帶材在超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置的應(yīng)用情況。
4 新型儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用分析
如表1所示，為不同新型儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)分析。
表1 不同新型儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)
5 結(jié)論與展望
儲(chǔ)能技術(shù)是現(xiàn)階段我國(guó)能源行業(yè)發(fā)展的主推方向之一。縱觀2023年，我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)機(jī)遇與挑戰(zhàn)并存，一方面市場(chǎng)規(guī)模不斷壯大，新型儲(chǔ)能技術(shù)項(xiàng)目落地進(jìn)展迅速。另一方面儲(chǔ)能行業(yè)產(chǎn)能相對(duì)過剩，行業(yè)成熟度還有待提高。
(1)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目穩(wěn)態(tài)增長(zhǎng)。
據(jù)CNESA DataLink全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)庫(kù)的不完全統(tǒng)計(jì)，截至2023年6月底，中國(guó)已投運(yùn)電力儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模70.2GW，同比增長(zhǎng)44%，其中，抽水蓄能累計(jì)裝機(jī)首次低于80%。新型儲(chǔ)能繼續(xù)呈現(xiàn)高速發(fā)展的態(tài)勢(shì)，正在規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行的新型儲(chǔ)能項(xiàng)目達(dá)850個(gè)，遠(yuǎn)超去年新增規(guī)模。
(2)新型儲(chǔ)能技術(shù)高速發(fā)展。
2023年我國(guó)新型儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)項(xiàng)目數(shù)量超2500個(gè)，同比增長(zhǎng)46%。其中2023年功率規(guī)模達(dá)34.5GW，能量規(guī)模達(dá)74.4GWh。相比2022年功率規(guī)模增加21.5GW，能量規(guī)模增加46.6GWh。
(3)電化學(xué)儲(chǔ)能商業(yè)化市場(chǎng)不斷擴(kuò)大。
2023年中國(guó)企業(yè)在全球市場(chǎng)的儲(chǔ)能鋰電池出貨量達(dá)206GWh，同比增長(zhǎng)58%。全球儲(chǔ)能鋰電池出貨225GWh，同比增長(zhǎng)50%。中國(guó)出貨量占全球總出貨量的91.5%。
綜上所述，現(xiàn)階段我國(guó)在儲(chǔ)能技術(shù)集成示范和產(chǎn)業(yè)化過程中成為世界上最活躍的國(guó)家。雖然抽水蓄能技術(shù)增幅不明顯，但我國(guó)未來的方向還是以抽水蓄能為主多種儲(chǔ)能技術(shù)并行的發(fā)展模式。此外，電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中鋰離子電池儲(chǔ)能技術(shù)因其成本低、安全性高、壽命長(zhǎng)的特點(diǎn)是目前的主流方向。我國(guó)還正在不斷發(fā)展壓縮空氣儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能等新型儲(chǔ)能技術(shù)。未來隨著產(chǎn)業(yè)政策的不斷完善、技術(shù)的不斷成熟，我國(guó)的“碳達(dá)峰、碳中和” 、 “可持續(xù)發(fā)展”等偉大目標(biāo)將進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)。
評(píng)論