3月30日下午，以“儲能技術及應用”為主題的全球能源互聯(lián)網(wǎng)大會分論壇三在中國大飯店舉行。分論壇三由能源創(chuàng)新（政策和技術）有限責任公司首席執(zhí)行官、保爾森研究院能源和環(huán)境問題高級研究員何豪，華中科技大學教授袁小明主持，來自國內外的10位專家暢談前沿技術、電池產品及儲能技術在電網(wǎng)調度中的應用等話題。
儲能技術是目前非常熱門且重要的技術，是智能電網(wǎng)和新能源發(fā)展的主要技術之一。專家們介紹了目前研發(fā)和應用的多種儲能技術，既深入淺出地科普了各種儲能技術的優(yōu)缺點，又運用專業(yè)數(shù)據(jù)闡釋了各種技術的發(fā)展現(xiàn)狀和趨勢。清華大學教授邱新平說：“未來，每位用戶都能去發(fā)電和賣電，這就需要電像一般的商品一樣可以儲存起來，這就需要儲能?！?br/> 有的專家更加關注儲能對電網(wǎng)所起到的作用。弗吉尼亞理工大學高級研究所創(chuàng)始所長、電氣電子工程師學會電力與能源協(xié)會2016年和2017年的主席當選人塞義夫·拉曼說：“在解決改變需求響應的時候，就要應用儲能削峰填谷。如何利用儲能將更多可再生能源接入電網(wǎng)，是一個挑戰(zhàn)?！彼隙酥袊鴩译娋W(wǎng)公司的可再生能源并網(wǎng)成就。
目前，儲能技術已經有一些經濟上可行的應用實踐，儲能成本的進一步降低必將推動其廣泛的應用。專家們紛紛表示：“未來的電網(wǎng)是非常不一樣的，我們走在技術的前沿，非常有信心?！?br/>
儲能應用
儲能如何幫助電網(wǎng)調峰
●塞義夫·拉曼 弗吉尼亞理工大學高級研究所創(chuàng)始所長、電氣電子工程師學會電力與能源協(xié)會2016年和2017年的主席當選人
目前，儲能的類型有很多，我們要根據(jù)需求選擇正確的儲能系統(tǒng)。在美國市場上，儲能的功率由從7千瓦到1吉瓦，主要的方式是蓄儲，占到95%，其他包括壓縮空氣儲能等。在美國儲能項目的計劃，加州有155項，儲能的能量占到22.8%。美國有很多類儲能并存，是一個多元的市場。
儲能如何幫助電網(wǎng)調峰？在解決改變需求響應的時候，就要應用儲能削峰填谷。儲能如何可以將更多可再生能源接入電網(wǎng)，這是一個挑戰(zhàn)。中國國家電網(wǎng)公司有一整套機制讓可再生能源并網(wǎng)。
儲能方式有多種，每一種方式都有它的弊端和優(yōu)點。我們應用一種儲能電池，要知道應用目標是什么，然后計算成本。抽水蓄能就受到地域的限制，我們不能在北京建抽蓄，費用高、會破壞環(huán)境。鋰電池是市場滲透率較高的一種儲能應用，更便宜，且易維護。液流電池能量密度較低，成本偏高，它的應用目標是調頻。電動汽車也是一個高儲能應用電池。
目前有很多公司都在研究電池技術，像通用、特斯拉等公司就在賣電池應用技術，我們可以應用各種各樣的技術組合來解決儲能優(yōu)缺點不同的問題。
儲能是未來可再生能源應用的解決方案
●喬哲·克魯塞 歐洲輸配電設備與服務行業(yè)協(xié)會執(zhí)行委員會
副主席、歐洲未來電網(wǎng)技術平臺指導委員會委員
我給大家介紹一下電力系統(tǒng)中的儲能ABB的觀點和解決方案。最快的儲電方式是渦輪機和發(fā)電機的機械能儲電方式，在過去，這是唯一的方式。后來，我們有了越來越多的儲電方式，速度也越來越快。
在儲能的應用上，很多任務都會變得更加有挑戰(zhàn)。由于可再生能源具有波動性，并網(wǎng)發(fā)電必須得到調節(jié)。十年前，德國在新能源并網(wǎng)方面的電力控制、平衡系統(tǒng)都不能達到今天的水平，然而現(xiàn)在的可再生能源的應用水平比10年前高多了。
儲能是未來可再生能源應用的解決方案。電池成本下降給我們很多選擇，信息技術發(fā)展也給了我們更多機會。就系統(tǒng)優(yōu)化角度來講，技術與應用需要匹配。
大量新能源并網(wǎng)導致電網(wǎng)對儲能的需求越來越高，高比例可再生能源并網(wǎng)的電力系統(tǒng)，對系統(tǒng)靈活性的要求越來越高，靈活性要求可以通過不同的方法滿足。儲能并不是唯一可用的選擇。
電池儲能系統(tǒng)可用于多種應用場合，特別適合于“功率型”的應用。對特定儲能應用項目及其相關需求的理解至關重要，這是選擇電池技術、合適的變流器和控制系統(tǒng)的根據(jù)。
克服重重障礙，共享清潔能源
●何豪 能源創(chuàng)新（政策和技術）有限責任公司首席執(zhí)行官、
保爾森研究院能源和環(huán)境問題高級研究員
如何使用一系列的戰(zhàn)略來建立由很多可再生能源組成的電網(wǎng)，這是很多國家現(xiàn)在面臨的問題。中國已經制定了成為潔凈能源發(fā)展大國的戰(zhàn)略，這非常明智。當前中國可再生能源產業(yè)的發(fā)展局勢矚目，電網(wǎng)由傳統(tǒng)能源為主向以可再生能源為主開始轉變。
但是，發(fā)展新能源也面臨一個問題，如果不改變電網(wǎng)改造和管理的方式，可再生能源一定會走到一個瓶頸。要更多的可再生能源上線并網(wǎng)，其工藝穩(wěn)定性和需求穩(wěn)定性要得到調節(jié)。
我們做了一種可能性分析，將可再生能源在不同的地理上混合，這樣就可以緩和地理上的波動。整體來說，現(xiàn)代電網(wǎng)需要更多的應用響應需求側，并且不斷優(yōu)化系統(tǒng)的靈活度。
那么，究竟怎樣改進電網(wǎng)的靈活度呢？首先，電網(wǎng)是系統(tǒng)的優(yōu)化引擎，電網(wǎng)公司有良好的機會在整個區(qū)域自然層面進行優(yōu)化，電網(wǎng)不僅僅是能源供應方，還應該實現(xiàn)更多功能。其二，關閉那些老舊的火力發(fā)電廠?，F(xiàn)在美國三分之一的火力發(fā)電廠都在關門。其實國家電網(wǎng)就是一個引擎，它可以優(yōu)化電力系統(tǒng)，適度開放市場，滿足需求方和供應方的要求，引導各個參與者發(fā)揮自身最大的優(yōu)勢，電網(wǎng)系統(tǒng)才能發(fā)展得更好。
電池技術
鉛炭電池——新的儲能解決方案
●吳賢章 浙江南都電源動力股份有限公司
總工程師、國家認定企業(yè)技術中心主任
鉛炭電池技術最早由澳大利亞科學家提出，到日本的古河開始研究，到美國開始重視，再到中國開始研究，現(xiàn)在已經有十多年了。近年來，中國在此領域的研究也頗有建樹。鉛炭電池是技術先進、性能優(yōu)越的化學儲能技術。目前，鉛炭電池采用復合技術，充電性能和使用壽命大幅提升。
儲能技術有5個關鍵評價指標，即電池循環(huán)壽命、規(guī)模化、安全性、效率、成本。根據(jù)這幾個指標測評鉛炭電池，我們發(fā)現(xiàn)，其循環(huán)充放電次數(shù)已經達到非常理想的效果。
目前，儲能技術最核心的問題是成本問題。目前的測算結果是，鉛炭電池沒儲存一千瓦時電，成本是0.37元，而鉛酸電池和鋰電池是0.94元、0.63元。鉛炭電池優(yōu)勢明顯。
鉛炭電池技術突破方向有三個，第一個是炭的作用機理方面還需要研究，因為現(xiàn)在作用機理非常多，而且不同炭材料的機理也不一樣，所以這個機理必須要有針對性地改進和提高。第二是高性能炭材料與添加劑還要進一步完善，國際上也在往新的方向發(fā)展，我們現(xiàn)在用活性炭的材料或者磁木等材料。第三是不同的炭材料之間有機協(xié)同也需要進一步研究，鉛炭電池里面的一些電池管理系統(tǒng)和規(guī)?；募夹g，也是鉛炭電池技術里非常重要的方面。
鈉硫電池在可再生領域的應用前景
●玉越富夫 NGK公司鈉硫電池事業(yè)部設計部部長
鈉硫電池在全世界的裝機容量很可觀。電池的安全性是人們往往比較關注的一個點。我們在電池的安全性能上做了很多工作。至于電池的設計，我們在每一節(jié)電池設置防火板，即使在最壞的情況下單電池著火，也可以防止火勢蔓延。
鈉硫電池的應用是今天我的演講重點。現(xiàn)有的能源系統(tǒng)中引入了大量可再生能源，導致電力質量可靠性問題，而鈉硫電池可以在電網(wǎng)的每一個節(jié)點發(fā)揮重要作用，來維持和加強能源的安全性。
在日本青森縣六所村，鈉硫電池有效利用夜間的風力發(fā)電，實現(xiàn)風力發(fā)電調度供應的功能；在日本九州，光伏接入電網(wǎng)之后帶來了過剩電力的問題，安裝鈉硫電池，緩解了這種情況；安裝在隱岐島的鈉硫和LIB鋰離子混合電池系統(tǒng)，使當?shù)啬茴~外增加安裝0.8萬千瓦的可再生能源，因為其可以吸收太陽能和風力發(fā)電引起的長和小的波動；在意大利南部，因為快速和大規(guī)模增長的可再生能源無法輸送出去，鈉硫電池被安裝在3個變電站，連接到意大利輸電線路，減少輸送阻塞。
總地來說，鈉硫電池可以使用在很多方面，維護和加強電網(wǎng)安全，其較長的發(fā)展歷史、成熟的規(guī)?；a能技術、安全大量的存儲功能，使其成為建設全球能源互聯(lián)網(wǎng)的堅強后盾。
磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)集成及應用
●秦興才 天津力神電池股份有限公司總裁
儲能應用是能源互聯(lián)網(wǎng)的關鍵技術之一，大規(guī)模儲能可以減少對電網(wǎng)的沖擊，可以減少冗余的調峰電站?，F(xiàn)在，全球儲能大部分是抽水蓄能，但是化學儲能快速增長是當前儲能技術發(fā)展的一個趨勢，其中鋰離子電池前景廣闊。
磷酸鐵鋰電池是目前比較高效的電池，達到高安全、長壽命和低成本的要求。而且，磷酸鐵鋰電池能夠在67和74毫秒充放電，短時間內切換自如，這也是重要的優(yōu)勢。其延伸產品——磷酸鐵鋰系統(tǒng)集成是把電池、PCS、控制系統(tǒng)、空調、消防等多功能設計在一個產品里，可以做到遠程控制、通信多級保護、智能管理。
儲能的另一個趨勢是戶用儲能。戶用儲能現(xiàn)在已經在歐洲、澳洲開始規(guī)?；匿N售，量越來越多，樣子類似多個抽屜的柜子，一個抽屜可以存3千瓦時電，可以和太陽能配合使用形成微網(wǎng)，能把電力儲存起來，應用場景比較廣闊。
中國把發(fā)展新能源作為國家戰(zhàn)略，“十三五”期間希望中國鋰電池能夠達到一萬次的使用壽命，單機成本降到1元錢1千瓦時，我們應該抱有信心，努力實踐。電化學儲能技術將會越來越成熟。而根據(jù)實測數(shù)據(jù)和實際應用經驗，磷酸鐵鋰電池具有長壽命、低成本和高安全的特點，將是很有發(fā)展前景的電池體系。
儲能前沿
液態(tài)空氣儲能技術進入商業(yè)示范階段
●丁玉龍 伯明翰大學儲能研究中心主任
目前，由于能量的不同形式和不同應用，多種出于不同技術成熟度的儲能技術并存。今天我著重介紹一下液態(tài)空氣儲能。19世紀末就提出了液態(tài)空氣儲能，利用液態(tài)空氣儲能進行電網(wǎng)調峰的概念由英國于1977年首次提出。最先進的液態(tài)空氣儲能技術經過十多年的發(fā)展，現(xiàn)在到了商業(yè)示范階段。
大型液態(tài)空氣儲能主要適用于能量型的應用，例如部分替代抽水蓄能電站功能，小規(guī)模的應用為分布式能源系統(tǒng)和備用能源系統(tǒng)。液態(tài)空氣儲能具有占地面積很小、經濟性好的特點。世界上第一套液態(tài)空氣儲能的反應時間約為2.5分鐘，比壓縮空氣儲能的8～12分鐘要快，且可參與二次調頻，部分參與一次調頻。
目前最先進的液態(tài)空氣儲能技術2007年后開始商業(yè)化。第一個350千瓦/2.5兆瓦時的中試廠建在倫敦附近，與英國蘇格蘭南方電力公司的生物質發(fā)電廠集成。該廠已經捐贈給伯明翰大學，2015年4月整廠搬遷到伯明翰大學校園，已交付伯明翰儲能研究中心。
其他兩種常見的儲能技術是壓縮空氣儲能與抽水蓄能，壓縮空氣儲能需要大型儲氣洞穴，對地質條件要求苛刻；抽水蓄能技術需要山和兩個湖，對地質條件要求高。液態(tài)空氣儲能在技術成熟度、技術可實施性、成本和經濟性上具有強健的競爭力，應用前景巨大。
壓縮空氣儲能技術前景可期
●陳海生 中科院工程熱物理所副所長、儲能研發(fā)中心主任
儲能技術急需應用于傳統(tǒng)電網(wǎng)、新能源和分布式發(fā)電。儲能技術類型分為物理儲能和電化學儲能。物理儲能包括抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪、鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池、鎳氫電池。其他還包括超級電容、超導、鋅空氣和燃料電池。
我主要講一下壓縮空氣儲能技術的研究和發(fā)展。壓縮空氣儲能通過壓縮空氣存儲多余的電能，將空氣存儲在地下。它的技術優(yōu)點是高功率、低成本、長壽命，不足主要是依賴化石燃料、需要儲氣室、效率低。
目前，全球有兩個百兆瓦級的壓縮空氣儲能。國內研發(fā)都集中在實驗室，沒有商業(yè)應用，大多數(shù)的應用處于實驗或中試規(guī)模，但國內關于壓縮空氣儲能的研發(fā)已涉及了各個環(huán)節(jié)。
中科院針對壓縮空氣儲能的三點不足，研究出了三種解決方案。對于依賴化石能源的弊端，應采用熱能存儲技術；對于需要儲氣室的弊端，要應用高密度儲氣罐；針對效率低的情況，可以采用熱回收技術。
下一步，1萬千瓦的壓縮空氣儲能已經完成了系統(tǒng)設計與分析和關鍵部件的設計，目前已經運抵現(xiàn)場正在安裝調試。
超導儲能技術：一種新的可能性
●蒂姆·庫姆斯 Magnifye公司經理、劍橋大學工程系
EPEC超導組高級講師
我要講一講SMES超導體電能的儲備。SMES是一種基于直流磁場的儲能系統(tǒng)，以直流的磁場來儲存電。它很獨特，電一進來就可以儲存，不需要把電轉化為化學能，也不需要轉化為壓縮空氣，也不需要在山上抽水來蓄能。
SMES系統(tǒng)包括超導磁體線圈、功率變換系統(tǒng)、低溫系統(tǒng)和控制單元。其中最貴的是電源調節(jié)系統(tǒng)，當這部分元件價格下降的時候，超導體會變得有經濟性，而超導體磁鐵價格下降也會幫助超導的普及。超導體輸電沒有電損，是一種高密度的存電方式。在實際應用中，SMES可以降低低頻振蕩，提高傳輸容量，提升電壓穩(wěn)定性。在電能質量方面，SMES系統(tǒng)可為柔性交流輸電提供能量。同時，在分布式發(fā)電中，SMES可以平滑分布式發(fā)電系統(tǒng)的功率輸出，提高發(fā)電效率。
目前，SMES的高性能能量存儲特性使它能夠存儲備份電能，以提高發(fā)電機的功率和系統(tǒng)的可靠性，為敏感負載或重要設備提供不間斷電源，在造紙業(yè)、汽車組裝、石化煉油、化學與制藥領域都有著非常廣泛的應用前景。
這種技術非常優(yōu)越，但仍然面臨著一些現(xiàn)實挑戰(zhàn)。比如需要冷卻以保持線圈的工作溫度，從材料上還需要改進。
化學儲能新技術及應用趨勢
●邱新平 清華大學化學系教授
鋰離子電池是目前應用較廣泛的電池，廣泛應用于手機、電動汽車等。未來，鋰離子需要提高電池的能量密度、降低成本、提高壽命和安全性。
鋰硫電池有很好的充放電曲線，能量密度較好，豐度高。硫在地球的豐度比碳元素的高。并且，鈉硫電池來源廣泛，可以從礦物以及石油與天然氣的生產中獲得。
鋰空氣電池的鋰放電和充電的能量差距比較大，鋰負極須與空氣中的氧及水汽隔離，反應產物會在正極區(qū)積累并阻止氧氣進入。目前，鋰空氣電池的氧氣的氧化還氧反應不可逆，引起充放電時的能量效率低，提高氧還原的可逆性是目前的關鍵問題。鋰空氣電池的材料被認為是未來能量密度較高的材料。
鋰氟化物電池具有容量高、安全性好、壽命長、成本低等特點；氟離子電池的優(yōu)點是能量密度高、更安全，而且較便宜。此外，還有鈉電池、液流電池、可充電鋅錳電池等。
其實，儲能不是應用單一材料，而是多樣的、多種材料共同應用于電網(wǎng)。
