在《第三次工業(yè)革命》一書中，杰里米˙里夫金(Jeremy Rifkin)把當前世界范圍內(nèi)以新能源和可再生能源取代傳統(tǒng)化石能源的新型能源體系變革提升為“第三次工業(yè)革命”。以新能源技術和信息技術的深入結合為特征的“能源互聯(lián)網(wǎng)”則是實現(xiàn)“第三次工業(yè)革命”的核心驅動力。發(fā)展規(guī)模儲能是解決可再生能源大規(guī)模接入、提高常規(guī)電力系統(tǒng)和區(qū)域供能系統(tǒng)效率、安全性和經(jīng)濟性的迫切需要，是當前各國為即將到來的工業(yè)革命進行重點布局的“前沿陣地”。從國內(nèi)外儲能技術的發(fā)展現(xiàn)狀來看，除抽水蓄能和鉛酸電池外，其他電力儲能技術都沒有達到大規(guī)模推廣應用的水平，都還需深入開展儲能技術的研發(fā)、示范及工程化。換句話說，誰能在這個領域奪取制高點，勢必在即將打響的“第三次工業(yè)革命”中贏得先機，創(chuàng)造出更多新的經(jīng)濟增長點。
規(guī)模儲能的分類與特點
經(jīng)過長期發(fā)展，目前已經(jīng)實現(xiàn)商用或達到示范應用水平的儲能技術包括：抽水蓄能、壓縮空氣儲能、鉛酸蓄電池、鋰離子電池、鎳鎘電池、鈉硫電池、鋅溴電池、全釩液流電池、超級電容器、超導儲能、飛輪儲能等。其中，抽水蓄能是目前唯一實現(xiàn)大規(guī)模利用的儲能技術，但抽水蓄能存在天然地理條件限制，特別是與我國風能、太陽能資源存在地域錯位，且其容量和功能不能滿足我國儲能發(fā)展的全部需求。到2050年我國儲能裝機將達電力總裝機的 10%-15%，將超過抽水蓄能的可開發(fā)容量的兩倍以上，因此發(fā)展抽水蓄能外的其它儲能技術勢在必行。
每種儲能技術都有它的優(yōu)勢和不足，各種儲能技術有其適用場合。當多種儲能技術在電網(wǎng)中互補應用時，它們的潛力可以得到充分發(fā)揮，是更加理想的應用方式，也是應對電網(wǎng)規(guī)模不斷擴大、可再生能源發(fā)電大量接入、電網(wǎng)安全穩(wěn)定和電能質量問題日益突出等問題的研究探索方向。表1列出了部分規(guī)模儲能技術的能量密度、效率和成熟度等指標，顯示了不同技術的特點。
面臨的挑戰(zhàn)
當前，儲能技術的發(fā)展呈現(xiàn)多元化格局，技術類別繁多，在全球有示范應用的主流技術就多達十幾種。每種技術均有自身的優(yōu)勢和局限，其未來發(fā)展取決于是否能夠找到適合該技術特點的應用領域，并以合理的價格交付。因此，多種技術并存、共同發(fā)展將成為未來的趨勢。目前各種大規(guī)模儲能技術在全球尚處于產(chǎn)業(yè)化初期階段，表現(xiàn)為出現(xiàn)了一些在各自技術領域領先的公司，已經(jīng)擁有成型產(chǎn)品并具有規(guī)模生產(chǎn)能力，但成本較高。這些公司主要致力于參與到更多的示范項目中并開始探索商業(yè)化運作之路。
在目前已經(jīng)獲得實際應用或者第三方測試驗證的各種大規(guī)模儲能技術中，抽水蓄能和壓縮空氣技術相對成熟，適合100MW以上級別儲能系統(tǒng);鈉硫電池、全釩液流電池、鋰鋰離子電池、先進鉛酸電池和飛輪儲能已經(jīng)開始運用于MW級別的應用中;而在百千瓦及以下級別的應用中，大多數(shù)儲能技術都能夠滿足需求。在電動工具及電子產(chǎn)品中，鋰離子電池、鎳氫電池、超級電容器等均有廣泛應用。
綜合來看，作為能源互聯(lián)網(wǎng)關鍵技術之一，規(guī)模儲能系統(tǒng)發(fā)展存在著三方面的挑戰(zhàn)：
經(jīng)濟性挑戰(zhàn)：經(jīng)濟性將成為各種技術流派選擇的關鍵問題，成本過高是限制目前各種儲能技術推廣應用的共同挑戰(zhàn)。由于不同應用場合對產(chǎn)品的性能、壽命、可靠性要求不同，對關鍵材料的規(guī)格要求也不同，進而存在成本制約。制造工藝的復雜性將增加成本下降的難度。此外，較低的能量轉換效率會提高用戶的運營成本，降低客戶使用價值。關鍵材料、制造工藝和能量轉化效率是各種技術面臨的共同挑戰(zhàn)，但針對具體的應用場景，各種技術面對的挑戰(zhàn)不盡相同。
應用性挑戰(zhàn)：規(guī)模儲能系統(tǒng)在輸配電系統(tǒng)中的應用包括儲能電源的合理規(guī)劃、儲能系統(tǒng)與現(xiàn)有電網(wǎng)之間的柔性連接技術、先進的控制調節(jié)技術以及儲能系統(tǒng)與可再生能源相結合等。電力行業(yè)對產(chǎn)品可靠性要求高，傳統(tǒng)上至少需要 5年以上的實地可靠性測試和試用才能通過電力用戶的最低標準，而現(xiàn)有儲能系統(tǒng)在電力系統(tǒng)的應用時間短，導致產(chǎn)品規(guī)模生產(chǎn)前定型周期長;而且儲能產(chǎn)品的方案設計成熟度、可靠性與一定的規(guī)?；苯酉嚓P。電力行業(yè)的這種情況使得儲能技術產(chǎn)業(yè)化道路漫長。
政策機制挑戰(zhàn)：針對儲能的政策出臺有難度。由于發(fā)電、輸電、配電和用電均能從儲能的應用中受益，因此政策針對哪一方出臺機制尚沒有明確結論。另外應用場景的不同會對以上各方帶來收益的較大差異，儲能的經(jīng)濟價值難以計算。
對策與建議
從國內(nèi)外儲能技術的發(fā)展現(xiàn)狀來看，除抽水蓄能和鉛酸電池外，其他電力儲能技術都沒有達到大規(guī)模推廣應用的水平，在研發(fā)和示范應用方面還需開展進一步的工作。最近幾年為適應可再生能源大規(guī)模發(fā)展的戰(zhàn)略需求，我國各種新型大規(guī)模儲能技術的研發(fā)和示范工作比較活躍，但前期投入和技術積累比較薄弱，距離大規(guī)模推廣應用還有較大差距。同時，國家應注重對具有自主知識產(chǎn)權的電力儲能技術的支持，引導和支持各種新型儲能技術與新能源、電網(wǎng)的同步發(fā)展，鼓勵、引導和推動科研院所和企業(yè)合作開展新型儲能技術研發(fā)及示范，加快實用化進程。具體建議如下：
全盤考慮儲能與電力系統(tǒng)規(guī)劃
將電網(wǎng)規(guī)劃與電源發(fā)展對接，儲能規(guī)劃與電網(wǎng)、電源發(fā)展對接，按照實現(xiàn)整個電網(wǎng)系統(tǒng)安全運行和效率最優(yōu)的原則，在規(guī)劃新能源發(fā)電和電網(wǎng)輸送線路的同時，應提出相應的儲能解決方案，明確儲能發(fā)展的規(guī)模和建設區(qū)域等。實現(xiàn)整個電力鏈條的發(fā)、輸、儲統(tǒng)一融合。
出臺系列財政激勵政策
儲能作為新興產(chǎn)業(yè)，在其起步階段國家的資金支持和優(yōu)惠政策激勵無疑是至關重要的。目前，行業(yè)急需峰谷電價政策、合理補貼支持政策和研發(fā)激勵政策，行業(yè)政策制定部門應調研制定并實施峰谷電價、儲能電價，用以補償儲能所產(chǎn)生的巨大經(jīng)濟效益和社會效益;同時在稅收方面對大規(guī)模儲能技術的應用給予優(yōu)惠。在滿足儲能建設和運行成本的基礎上，進一步形成對儲能行業(yè)的激勵環(huán)境，促進儲能產(chǎn)業(yè)的健康、蓬勃發(fā)展。
加大對大規(guī)模儲能技術研發(fā)示范的支持
發(fā)展儲能技術的研究應超前于需求發(fā)展，不能等到出現(xiàn)瓶頸的時候再考慮加大投入。由于目前還沒有任何一項儲能技術完全勝任各種應用領域的要求，因此應該開展技術經(jīng)濟性評估，加大對有競爭能力的經(jīng)濟性、安全性好的大規(guī)模儲能技術的研發(fā)和應用示范的支持力度，鼓勵原始創(chuàng)新，突破關鍵技術。在示范項目中，要結合考慮各類儲能技術的性能，在全面評價基礎上，根據(jù)具體用途選用合適的儲能技術。將儲能技術工程化以及應用示范列為“十三五”重大工程和技術創(chuàng)新引導專項規(guī)劃。電網(wǎng)公司是示范項目的重要組織者和建設者，國家主管部門應要求并支持電網(wǎng)公司組織多個示范項目，技術來源應以國內(nèi)企業(yè)為主，主要支持國內(nèi)自主技術發(fā)展。
采取“政產(chǎn)學研用”五位一體研發(fā)模式
美國和日本作為規(guī)模儲能產(chǎn)業(yè)的全球領跑者，政府(如日本NEDO和美國DOE)扮演了資助者和推動者角色，在一、二十年前就已出臺一系列政策促進其儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展。主要手段包括持續(xù)投入多種儲能技術的基礎研發(fā)、通過直接資金支持重點儲能企業(yè)的發(fā)展、通過示范項目論證儲能系統(tǒng)在實際應用中的效果、通過財政補貼對使用儲能技術的用戶方進行鼓勵等;電力企業(yè)與研究機構合作開展研發(fā)示范，起到創(chuàng)新鏈貫通和應用保障的雙重作用。由于儲能系統(tǒng)的應用與電力系統(tǒng)緊密相連，我國在電力儲能系統(tǒng)的研究開發(fā)體制上需要采取政、產(chǎn)、學、研、用五位一體的模式，吸納電力系統(tǒng)應用方的實際參與，開展化工材料與電力的跨領域研究，通過實施若干個儲能示范項目為自主儲能技術提供重要的工程實踐機會，為未來大規(guī)模應用積累技術數(shù)據(jù)和運行經(jīng)驗。
加強對儲能材料和設備制造的重視
先進材料研究是儲能系統(tǒng)的基礎，而性能優(yōu)異的實驗室產(chǎn)品在投入商業(yè)化擴大生產(chǎn)后的可靠性和穩(wěn)定性難以保證。此外，隨著儲能技術的不斷成熟和應用的逐步深入，將極大推動相關儲能設備的發(fā)展。國內(nèi)精密材料、高端前沿材料的加工工藝跟美國、日本差距很大。儲能系統(tǒng)涉及眾多非常規(guī)設備，例如壓縮空氣儲能電站中高膨脹比的透平機械等，都是對我國現(xiàn)有機械設計制造產(chǎn)業(yè)的技術挑戰(zhàn)。因此除了基礎科學研究之外，新材料開發(fā)和設備制造等技術層面的問題需要引起重視。
高度關注核心技術知識產(chǎn)權保護與布局
在儲能技術知識產(chǎn)權保護方面做得最好的國家是日本，不僅在國內(nèi)加強保護，還注重在海外潛在應用市場進行專利提前布局，以做好搶占國際市場的準備。我國研發(fā)機構一方面需要清楚已存在的知識產(chǎn)權制約，另一方面對儲能技術原理、材料、構造、工藝、制造裝備等方面自主創(chuàng)新的成果除及時申請保護外，還應該擁有國際化視野，對在他國進行專利布局進行提前研判。
加快儲能產(chǎn)業(yè)的技術標準制定
規(guī)模儲能行業(yè)技術標準的制定是一個系統(tǒng)而復雜的過程，需要大量的人力和物力投入，單靠一家企業(yè)或者行業(yè)組織難以完成，需要多方配合和努力。為加快行業(yè)技術標準制定的速度，國家應給予相關技術標準制定部門更多的支持。同時，政府應強調、規(guī)范可再生能源發(fā)電并網(wǎng)的技術標準與管理要求，逐步建立并網(wǎng)認證和檢測制度。
