浅析压缩空气储能
压空属于物理储能方式的一种，它与抽水蓄能齐名，无论是存储时间、放电功率、还是运行寿命，都有着卓越的表现，但它同样有着自身的缺点，比如系统复杂，比如受地域影响等。
一 压缩空气原理
压缩空气的基本原理很简单，在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式，原理如下图所示。若需要更近一步解释，你只需锁定储气罐内的空气即可，两个动作，充气时储存能量，膨胀时释放能量。
然而，如果你在此处宣布已经掌握了压空技术，为时过早。要知道，原理不能解决任何问题，需要在原理的基础上舔砖加瓦，优化利用，才能达到合理的应用标准。于是，压空的各种变异横空出世，为了便于理解，我温度、压力、容积等方面着手，一步步深入介绍。
1.1 温度
我先强调一点：温度是一种能量。对于压缩机而言，压缩过程温度越低，耗费电能越少；与之相反，对于膨胀机而言，膨胀起始点温度越高，膨胀过程中得到的有用功越多。所以，降低压缩温度，或者提高膨胀进气温度，是提高系统效率的一种重要而有效的手段。请看下图变异1，在压缩机的出口增加了冷却器，以回收压缩热，在膨胀机（或涡轮机）的入口增加回热器，以提高进气温度。回热器的热量可由冷却器供给，如果必要，涡轮机的出口废弃也可以进一步回收，这取决于废弃的温度品味。该系统叫称为回热式系统。
相较于原理型系统，回热系统储电效率有所增加，然而它的不足在于，冷却器和回热器分开设置，在热量回收过程中存在较大热损失。为解决这一问题，有人提出绝热压缩空气系统，变异2，参照下图。将压缩过程中产生的热量存储起来，然后在发电过程中用这部分热量预热压缩空气，冷却器和回热器合为一体，对外进行绝热处理，业内称作先进绝热压缩空气储能系统（AA-CAES），该系统面临的最大挑战是如何经济、有效地设计和制造出压力工作范围大的压缩机、涡轮机和除热器。
一切比较完美，但还忽略一点，即使100%回收利用，压缩过程中产生的热量不足以使涡轮机持续长时间稳定运行，换句话说，只靠自身的热回收很难保持系统抵抗外部负荷波动。热量不够怎么办？引进额外热源，天然气，将天然气与来自储气罐的高压空气混合燃烧，推进涡轮机旋转发电。请看下图，变异3。对比以上系统，它的可靠性最高，稳定性最强，灵活性最优，所以在德国1978年建造首套压空储能电站时，果断采用这种方案。然而，变异3的引发的问题在于：消耗化石能源，增加温室气体排放。于是在国内做压空系统的高校研究所想方设法消除对外在热源的利用，比如清华大学的卢强院士，推非补燃压空系统。此处必须加句评论，难度都很大，不用补燃，系统复杂程度会提高，可靠性也会有波动，平衡各个功能单元，是一件技术含量很高的工作。
2 压力
谈到这里，如果你站起来宣布掌握了压空技术，我会告诉你又早了。除了温度之外，还有一个参数没有讲，压力！与温度相比，压力的影响更加多元。压缩阶段，压力越高，同等温度下空气密度越大，同等体积的储罐储存的空气量更多，储能密度更高；膨胀阶段，初始入口压力越高，出口压力越低，有用功输出越高。
现在的问题来了，能不能只使用一台压缩机，比如从1个大气压直接压缩到100个atm？膨胀过程从40个atm膨胀到1atm？我可以负责任的告诉你，理论上可以，但如果你真敢这么做，保证系统电-电转换效率会低的让你下不来台！如何解决这一问题？热力学给出的指引是多级压缩，中间冷却，可显著降低压缩过程中的电力消耗；多级膨胀，中间加热，可显著增加膨胀过程中的发电量，综合起来，储电效率必然显著提高。
下图为非补燃多级压缩系统图，可以看出，在每台压缩机后加装热回收器，通过回热系统将热量传递到各级膨胀机的入口处。
当系统采用绝热压缩时，综合多级压缩和多级膨胀，组成的系统如下图所示。
采用燃气补热的系统，多级压缩阶段与非补燃一致，不同的是在各级膨胀机入口加装燃烧室，详见下图。
1.3 容积
压空系统的技术痛点在于气体的密度太低，常压下空气密度为1.25kg/m3，即使在10Mpa高压下密度也只有100kg/m3左右，相比水的1000kg/m3，差了足足十倍，这意味在相同储存质量下，空气的罐子要比水大十倍。要解决大规模空气存储的方法至少有3个，方法一，就地取材，寻找废弃的矿井，进行密封承压方面的改造，然后将空气压入其中，这种方法既经济又可靠，而且储量惊人，比如德国的Huntorf压空电站可储存30万立方的空气，但是，这种方式受制于地形限制，灵活性差，比如我想在南京建一座压空电站，即使金坛的溶洞再优越，我也用不上。方法二，高压储气罐，该方式操作灵活，完全不受地域地形限制，比如中科院在廊坊的示范项目，采用2个直径2.4m，长10m的储罐，每个储存45m3的高压空气，储罐压力10Mpa，储罐设备属于特种设备范畴，无论从制造，安装还是运行，都要经过严格的检查，成本相对较高。方法三，空气液化。为了进一步减小储罐体积，有专家想到了变态，将气体液化，密度将增加上百倍，于是体积减少上百倍，通过设计，使膨胀机出口的空气温度低于78.6K（-196.5℃）时，空气被液化，系统流程见下图，这种系统的特点是体积小，管路复杂，效率低。我在一次讲座上跟东大热能所的肖睿教授聊天时得知，他测算过液化压空储能的理论效率60%，实际效率能打七折就已经很不错了。
1.4 冷热电三联供
在储能领域，压空算是个另类，不能用传统的评价标准衡量它，比如只追求电-电存储效率，压空肯定毫无优势，非补燃机组能达到40%已算很不错了。但它在发电的同时，还能兼顾供冷和供热，俗称冷热电三联供，其实原理没有任何改变，只是将压缩过程产生的热量用于供热，膨胀机出口的低温空气用于制冷，膨胀产生的有用功用于发电，详见下图。冷热电三联供的特点是能源利用效率高，若以热能利用为基础测算，系统效率可达70-85%。
二 系统特点
在储能家族中，压空和抽水蓄能属于一个阵营，即是一种可以大功率，长时运行的物理储能技术，各种技术对比见下图（CAES），技术特点如下：
（1）输出功率大（MW级），持续时间长（数小时）；
（2）单位建设成本低于抽水蓄能，具有较好的经济性；
（3）运行寿命长，可循环上万次，寿命可达40年；
（4）环境友好，零排放。
三 系统结构
一套完整的压空系统五大关键设备组成：由压缩机、储气罐、回热器、膨胀机以及发电机，结构详图如下。
3.1 压缩机
压缩机是一种提升气体压力的设备，见下图。压缩机的种类和压缩方式各不相同，但设计者会更关心它的进出口压力参数，表征为四个参数，一是工作压力区间，二是压缩比，即进出口压力比值，三是进出口温度或绝热效率，四是压缩功率与流量。清华大学卢强院士的500kw压空系统中所用其中一台压缩机参数为：进气压力1atm，25℃，排气压力3.5atm，143℃，压缩比3.5，轴功率76.7kw。
3.2 储气罐
储气罐是高压空气的出厂场所，说白了就是一个岩洞或者一个罐子。这里还是要强调，温度是一种能量，60℃和20℃条件下，空气的能量大不一样，所以有必要对储罐进行保温处理，尽量维持罐内温度一致，减小对流损失。尺寸与耐压等级等制造问题，交给工厂。
3.3 回热器
回热器是热交换器的统称，包括预热器，冷却器，换热器等等，回热器的功能是通过温差传热回收热量，达到节能效果。
3.4 膨胀机
膨胀机的英文名字叫“turbine”，又叫透平，也有叫涡轮机的，它的功能是通过膨胀，将空气的内能转化为动能，推动与之相连的发电机，又将动能转化为电能，见下图。标定膨胀机的参数有进出口压力与温度，膨胀系数等。
3.5 发电机
发电机是一种发电设备，将各种形式的能量转化成电能，此处略过。
四 压空系统应用领域
（1）调峰与调频。大规模压空系统最重要的应用就是调峰和调频，调峰的压空电站分为两类，独立电站以及与电站匹配的压空系统。
（2）可再生能源消纳。压空系统可将间断的可再生能源储存起来，在用电高峰期释放，可显著提高可再生能源的利用率。
（3）分布式能源。大电网和分布式能源系统结合是未来高效、低碳、安全利用能源的必然趋势。由于压空具备冷热电联供的优点，在分布式系统中将会有很好的应用。
五 性能评价指标
为了更清楚表达工作过程的能量传递，我借用了哈佛大学Azziz教授论文中的一张图，见上图。其中W为电功，Q为热量，箭头向内代表进入系统，向外表示系统输出，流程箭头代表空气流向。一目了然，比如压缩机工作消耗的电能来自于电网，膨胀时向电网输出电能，都能直观看到，并且判断：系统用电越小越好，回收的热量越多越好，向外输出的电能越大越好。
在我看来，表征系统性能的参数主要有两个，一个是电能存储效率，另一个是系统能量效率。电能存储效率是电能输出与输入的比值，这对电网运营至关重要；系统能量效率是输出的电能+热能与输入之比，表征整个系统的总效率，这对压空系统至关重要。
六 国内外压空项目
6.1 德国Huntorf
Huntorf是德国1978年投入商业运行的电站，目前仍在运行中，是世界上最大容量的压缩空气储能电站。机组的压缩机功率60MW，释能输出功率为290MW。系统将压缩空气存储在地下600m的废弃矿洞中，矿洞总容积达3.1×105m，压缩空气的压力最高可达10MPa。机组可连续充气8h，连续发电2h。该电站在1979年至1991年期间共启动并网5000多次，平均启动可靠性97.6%。电站采用天然气补燃方案，实际运行效率约为42%，扣除补燃后的实际效率为19%。
6.2 美国McIntosh
美国Alabama州的McIntosh压缩空气储能电站1991年投入商业运行。储能电站压缩机组功率为50MW，发电功率为110MW。储气洞穴在地下450m，总容积为5.6×105m，压缩空气储气压力为7.5MPa。可以实现连续41h空气压缩和26h发电，机组从启动到满负荷约需9min。该电站由Alabama州电力公司的能源控制中心进行远距离自动控制。与Huntorf类似的是，仍然采用天然气补燃，实际运行效率约为54%，扣除补燃后的实际效率20%。
6.3 日本上砂川盯
日本于2001年投入运行的上砂川盯压缩空气储能示范项目，位于北海道空知郡，输出功率为2MW，是日本开发400MW机组的工业试验用中间机组。它利用废弃的煤矿坑（约在地下450m处）作为储气洞穴，最大压力为8MPa。
6.4 中国
我国对压缩空气储能系统的研究开发开始比较晚，大多集中在理论和小型实验层面，目前还没有投入商业运行的压缩空气储能电站。中科院工程热物理研究所正在建设1.5MW先进压缩空气储能示范系统，该系统为非补燃方案，理论效率41%，实际运行效率33%。
在建的项目有江苏金坛压缩空气储能电站，利用盐穴储气，占地60.5平方公里，最大容腔体积32万㎡。
七 国内企业和机构
7.1 中科院热物理所
中科院工程热物理所在10MW先进压缩空气储能系统研发与示范方面，已完成10MW先进压缩空气储能系统和关键部件的设计，基本完成宽负荷压缩机、高负荷透平膨胀机、蓄热（冷）换热器等关键部件的委托加工，正在开展关键部件的集成与性能测试；全面展开示范系统的集成建设，于2016年6月完成。
7.2 清华大学电机系
清华大学电极控制理论与数字化研究室，由卢强，梅生伟等带头，该团队主要研究智能微电网，压缩空气储能等，压空方面的主要路线为非补燃型压缩空气储能技术。
7.3 澳能（毕节）
澳能集团有限公司简称澳能工业，成立于2011年，是在与中国科学院工程热物理所合作开发超临界压缩空气储能技术，利用电网负荷低谷期的余电或可再生资源发电不能并网的废电将空气压缩到超临界状态并存储压缩热，利用系统过程存储的冷能将超临界空气冷却液化存储（储能）；在发电过程中，液态空气加压吸热至超临界状态（同时液态空气中的冷能被回收存储），并进一步吸收压缩热后通过涡轮膨胀机驱动发电机发电（释能）。通过系统热能和冷能的存储、回收，实现系统效率的提高。超临界压缩空气储能利用空气的超临界特性，同时解决了传统压缩空气储能依赖大型储气室和化石燃料的两个技术瓶颈。
关于微控新能源
深圳微控新能源技术有限公司（简称微控或微控新能源）是全球物理储能技术领航者。公司全球总部位于深圳，业务覆盖北美、欧洲、亚洲、拉美等地区，凭借“安全、可靠、高效”的全球领先的磁悬浮能源技术，产品与服务广泛受到华为、GE、ABB、西门子、爱默生等众多世界500强企业的信赖。
面向未来能源“更清洁、高密度、数字化”的三大趋势，公司持续致力于为战略性新兴产业提供能源运输、储存、回收、数据化管理提供系统解决方案。
不制止。压缩空气储能电站就相当于城市的“电力银行”，让电力可随时充、放。当在电网用电低谷时，利用风能、太阳能等可再生能源发电给电池充电，中国科学院副院长张涛评价说，“百兆瓦液流电池储能电站”解决了液流电池产业化过程中存在的关键科学与技术问题，突破了液流电池关键材料、核心部件电堆及系统集成等关键核心技术，是目前全球最大液流电池储能电站。
利用风能、太阳能等可再生能源技术产生的能源量往往取决于天气条件，而为保证持续稳定的供电方式，科学家正想方设法在大自然中寻找各种靠谱的储能材料和方法。
大规模储能技术研究成为热点
据外媒称，英国大多数核电站均将在本世纪20年代末到期退役；而日本日立公司近日也宣布因建设成本上升将暂停其在英国的核电项目；出于减排等因素考虑，英国政府计划2025年前关闭所有火电厂，这将给整个国家的电力供应留下相当大的缺口。
据介绍，所谓多孔介质压缩空气储能技术(PM-CAES)，其工作原理是利用可再生能源的电力为产生压缩空气的发动机提供动力，将这些空气以高压状态储存在砂岩孔隙里。在能源短缺时，释放出井里的压缩空气，为涡轮发电机提供动力，然后将电力输送到电网。
英国科学家这次对近海盐湖蓄水层进行了多孔岩石储能潜力的预估，利用蒙特卡罗方法计算了在大量多孔岩石的地点上构建电厂的功率输出和效率。研究表明，进行一次PM-CAES存储可以满足两个月所需的空气流量，其往返效率(RT)介于42%至67%之间。此外，该方法地表损耗较小，这将受到土地表面或水资源有限的地区的青睐，同时这项技术在能源需求旺盛的人口密集地区也更具有吸引力。
一种潜在可行季节性存储技术
“建设智能电网和分布式能源系统等，储能系统是其中的关键技术。迄今，大规模(500兆瓦以上)商业应用的电力储能系统，主要是抽水蓄能电站。抽水蓄能虽然借助高低落差地势，利用势能差能够大量储能和发电，但是受限于地理条件和投资建设周期长，还需要开发其他大规模储能技术，尤其是跨季节储能技术。”陈永翀指出，多孔岩石分布较广，这将使PM-CAES技术能够跨季节运行，从而大大加强了其应用的普适性。
根据论文资料，陈永翀分析道，英国研究人员使用数学模型评估这种储能技术的潜力后发现，北海的地质构造可以储存满足英国3个月电力需求的能量，且大量富含多孔岩石的近海盐湖蓄水层靠近风力发电场，这可以在生成和存储之间产生有价值的协同作用。
论文作者之一、爱丁堡大学的朱利安·穆利-卡斯蒂略指出，这种技术有可能在夏季把可再生能源发电储存起来，留待冬季用电高峰时使用。只是这种方法虽然有可行性，但成本相对较高。另外，多孔岩石储能技术仍存在着不少潜在的问题，未来还需更多研究来完善技术，以便把成本降下来，并提高该技术的应用安全性。
奇思妙想探寻“存储”路径
陈永翀指出，实际上，把可再生能源“存”在哪儿，科学家一直在积极 探索 更多的可能性，如海水蓄能、沙漠储能、人工绿叶等，可谓八仙过海，各显神通。
德国弗劳恩霍夫协会风能和能源系统研究所设计出名为海中蓄能(StEnSea)的新思路，将蓄能主体为多个内直径30米的混凝土空心球，置于600—800米深海床上。每个球内都有一台水轮发电机和水泵，当电网负载低、电力多余时，水泵会抽出海水进行蓄能；当电网负载高、需要峰值发电时，这些球体的阀门即会打开，让涌进的海水驱动水轮发电。
研究人员还向绿叶借智慧，效仿自然界的光合作用，即将太阳能转化为化学能，把能量储存在化学键当中，基本上能够实现碳中和的过程，这样通过一定的反应方式吸收环境中的二氧化碳，达到环保和能量储存的目的。同时，提高过程中的转化效率和稳定性，形成获取可再生能源的一种途径。
另外，有的科学家在尝试抽沙储能的方法，通过皮带将沙子运到高位仓，高位沙子对风叶做功，以沙子的形式储存势能，从而提供发电所需要的动能。(华凌
张添奥 闫欣)
获取本报告PDF版请见文末
一是： “碳达峰”、“碳中和”以及国内2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右目标明确，可再生能源将加速发展，光伏、风电接入应用比例提升；同时，分布式电站、充电桩、微电网等应用衍生新型生态系统，发电侧、电网侧、用户侧储能均将迎来新增应用需求。
二是： 储能相关配套政策逐步完善，包括明确规模目标、市场地位、商业模式、优化电价机制以及鼓励配套等方面，为储能创造有效的电力市场及政策支持环境。
基于以上观点，我们将在本篇讨论以下内容：
什么是储能技术 储能的应用场景 全球和中国的储能发展现状 “碳中和”趋势下的储能发展机遇 国内储能政策的持续完善 国内电化学储能发展空间。
电储能是实现电力存储与转换的技术，电化学储能是未来发展的重要方向。
储能即能量的存储；电储能是实现电力存储且包含电能与其他能量形式单向或双向转换的技术（本篇内容主要讨论电储能）。
电储能按照存储原理的不同又分为电化学储能和机械储能两种：
电化学储能是指各种二次电池储能，主要包括锂离子电池、铅蓄电池和钠硫电池等；
机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。
电化学储能不受自然条件影响，特别是锂电池储能，具有充电速度快、放电功率大、系统效率高等优点。
我们认为，随着系统成本的不断下降，电化学储能是未来储能产业重要的发展方向。
电力系统是储能领域的主要的应用场景
电力系统中储能可提供： 调频、备用、黑启动、调峰、需求响应、峰谷放冲等多种服务，是储能的重要应用领域。
储能在电力系统中根据应用场景可分为： 发电侧、输配电侧和用户侧；CNESA根据电力储能项目的主要用途进一步细化，将储能应用场景划分为：电源侧、辅助服务、集中式可再生能源并网、电网侧和用户侧。
除电力系统外，储能在其他应用领域也具备增长空间
通信： 储能在通信基站、数据中心和UPS等领域起到备用电源的作用，并可利用峰谷电价差进行套利以降低设备用电成本。
据GGII统计，2020年中国通信储能锂电池出货量为7.4GWh，同比增长23.3%，未来5G基站建设规模加大有望打开通信储能市场空间。
数据中心： 随着移动互联网的快速发展及新基建、数字经济等建设推动，数据中心行业有望持续快速发展。
据36氪研究院统计，2020年我国数据中心市场规模为1958亿元，预计到2025年有望接近6000亿元。储能作为数据中心的备用电源，前期数据中心的应用以铅酸电池为主，随着锂离子电池性价比持续提升，未来有望逐步取代铅酸电池成为数据中心主流的储能形式。
其他： 储能应用领域多样，例如，轨道交通领域配置储能可实现列车再生制动能量的高效利用等。
全球储能项目规模持续增长，抽水蓄能是过去最广泛的储能形式
累计装机规模方面： 根据CNESA全球储能项目库的不完全统计，截至2020年底，全球已投运储能项目累计装机规模191.1GW；
已投运抽水蓄能项目累计装机规模为172.5GW，占比达90.3%，是过去最广泛的储能应用形式；
已投运电化学储能项目累计装机规模为14.3GW，占比为7.5%；
其中，已投运锂离子电池储能项目累计装机规模为13.1GW，占电化学储能项目规模的的92.0%，是最主要的电化学储能形式。
电化学储能增长迅速，锂离子电池储能是主要的新增储能形式
新增装机规模方面： 2020年全球储能项目新增装机规模6.5GW，同比增长80.6%。
抽水蓄能新增装机规模为1.5GW，占新增储能项目装机规模的23.0%；
电化学储能新增装机规模为4.73GW，同比增长63.1%，占新增储能项目装机规模的72.8%；
其中锂离子电池储能新增装机规模4.65GW，同比增长69.6%，占电化学储能新增装机规模的98%。
中国是全球最大的新增电化学储能市场之一，未来有望持续领先
据CNESA全球储能项目库统计，在2020年全球电化学储能新增的4.73GW中，
地区结构：中国、美国和欧洲占据2020年全球储能市场的主导地位，投运规模占比分别为33%、30%和23%，合计占比达86%，且均突破GW级大关。
项目结构：辅助服务、新能源发电侧、用户侧安装较多，占比分别为29.3%、28.8%和27.3%，电网侧为14.7%；
在2020年全球电化学储能新增的1.56GW中，新能源发电侧装机规模超0.58MW，同比增长438%，未来随着中国新能源装机规模的不断扩大，中国储能发展将持续全球领先。
累计装机规模方面： 根据CNESA全球储能项目库的不完全统计，截至2020年底，中国已投运储能项目累计装机规模35.6GW；
已投运抽水蓄能项目累计装机规模为31.8GW，占比达89.3%，是过去应用最广泛的储能形式；
已投运电化学储能项目累计装机规模为3.27GW，占比为9.2%；
其中，已投运锂离子电池储能项目累计装机规模为2.90GW，占电化学储能项目规模的的88.8%，是最主要的电化学储能形式。
电化学储能高速发展，新增贡献接近一半
新增装机规模方面： 2020年中国储能项目新增装机规模3.2GW，同比增长190.9%。
抽水蓄能新增装机规模为1.49GW，2020年全球新增的抽水蓄能项目几乎都来自中国；
电化学储能新增装机规模为1.56GW，同比增长144.9%，占中国全部新增储能项目的48.8%；其中锂离子电池储能新增装机规模1.52GW，同比增长146.0%，占电化学储能新增装机规模的97.4%，是主要的电化学储能项目新增方式。
气候变化威胁形势严峻，“碳中和”势在必行
随着工业的发展和人类活动规模的扩大，对化石能源和自然资源的过度开发利用导致温室气体排放显著增长，造成全球温升和自然灾害。
2016年4月，175个国家和地区的领导人签署《巴黎协定》，成为全球应对气候变化的标志性事件之一；
2018年，政府间气候变化专门委员会(IPCC)发布《全球1.5 升温特别报告》指出，要将全球变暖限制在1.5 C，到2030年，全球人为二氧化碳净排放量必须比2010年的水平减少约45％，到2050年左右实现“净零”排放，即“碳中和”。
根据ECIU的统计，除了已经达成“碳中和”的苏里南和不丹外，已有超50个国家和地区已经公布“碳中和”相关目标，以应对全球气候变化的威胁。
新能源应用是碳减排的重要实现方式，储能有望同步受益
据CAIT，2018年全球能源活动排放量占全球温室气体总排放量的76.1%，是碳排放的主要来源。推动清洁能源转型、加大新能源应用比例是未来能源发展的主要方向。
2020年12月，进一步宣布“到2030年，非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右”、“风电、太阳能发电总装机容量将达到12亿千瓦以上”等目标。
据IRENA预测，到2050年全球49%的能源消费将来自电力，其中86%来自可再生能源，预计将以风电和光伏为主；到2050年全球光伏和风电的累计装机容量将有望超过8500GW和6000GW，光伏、风电装机规模具备可观发展空间。
新能源应用规模加大，新生态下电力系统对储能配备需求加大
新能源具备随机性、间歇性、波动性等特点，大规模新能源接入会对电力系统带来挑战。
储能配置将助力新能源消纳，并有效保障电网的稳定运行，我们预计未来随着新能源应用规模加大，储能技术将迎来高速发展。
储能在新能源比例提升的新型电力系统中可发挥多重作用：
发电侧：新能源发电侧配储能可以对新能源的波动性、间歇性等进行平滑，提升新能源的电网友好性，推动新能源的高质量发展。
电网侧：可提供调峰、调频、调压等功能，提升电网的新能源消纳能力，利于电网的稳定运行；
用户侧：随着峰谷电价差的拉大及分时电价政策的不断完善，分布式电站、充电桩、微电网等应用衍生出新型生态系统，将打开市场储能配置需求，以实现降低综合用电成本、促进电能优化配置利用、提高电力自发自用率、支撑微电网稳定运行等功能。
地方储能相关政策陆续出台
目前国内多地加大对可再生能源配套储能的支持政策或相关要求，多省份要求储能容量配比在10%-20%、储能时长在2小时及以上。
此外，青海省对“新能源+储能”、“水电+新能源+储能”项目中自发自储设施所发售的省内电网电量，给予0.10元/Kwh运营补贴。
各省对于储能政策落实将进一步加大储能在新能源发电侧的应用，有望加快储能系统的发展。
国家级储能政策密集发布，为储能的规模化发展铺平道路
近期国家发改委、国家能源局针对新型储能、分时电价、以及新能源消纳等政策进行了完善。
新型储能的商业模式和市场地位进一步明确。
7月15日，国家发展改革委、国家能源局发布《关于加快推动新型储能发展的指导意见》，其中提出“到2025年装机规模达3000万千瓦以上”的目标，以及从“明确新型储能独立市场主体地位”、“健全新型储能价格机制”以及“健全‘新能源+储能’项目激励机制”三个方面进行政策机制完善。
拉大峰谷电价差，推动用户侧储能发展。
7月26日，国家发改委发布《关于进一步完善分时电价机制的通知》，其中提出了“合理确定峰谷电价价差，上年或当年预计最大系统峰谷差率超过40%的地方，峰谷电价价差原则上不低于4:1；其他地方原则上不低于3:1”的要求，以及建立尖峰电价机制、健全季节性电价机制，优化分时电价机制，并提出建立动态调整机制等。
明确新增新能源并网消纳规模和储能配比，发电侧储能配套作用凸显。
8月10日，国家发改委、国家能源局发布《关于鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模的通知》，其中明确：“每年新增的并网消纳规模中，电网企业应承担主要责任，电源企业适当承担可再生能源并网消纳责任”，并在电网企业承担风电和太阳能发电等可再生能源保障性并网责任以外，仍有投资建设意愿的可再生能源发电企业，提出“鼓励发电企业自建储能或调峰能力增加并网规模”、“允许发电企业购买储能或调峰能力增加并网规模”，并对自建调峰资源的“超过电网企业保障性并网以外的规模初期按照功率15%的挂钩比例（时长4小时以上）配建调峰能力，按照20%以上挂钩比例进行配建的优先并网。”
我们认为，随着光伏、风电等新能源装机规模的不断增长以及分布式能源应用扩大，无论是发电侧、电网侧还是用户侧配备储能的必要性和需求均大幅上升，政策的逐步完善将为储能发展创造良好的市场环境，有利于推动储能产业的高速发展。
国内电化学储能装机规模预计迎来可观增长空间
我们认为，随着可再生能源装机规模的持续增长、储能及电价相关政策的不断完善，以锂电池为主的新型储能技术有望在相关机制的推动下迎来高速发展契机。
国家能源局发布的《关于加快推动新型储能发展的指导意见》明确了2025年新型储能装机规模达3000万千瓦以上的目标。以此计算，2020-2025年均复合增长率将超50%。
据CNESA预测：
保守场景下，2025年中国电化学储能累计投运规模有望达35.5GW； 随着“碳达峰”和“碳中和”目标和储能相关政策的推动，理想场景下2025年中国电化学储能累计投运规模有望达55.9GW。
据赛迪智库预测：到2025年我国锂电储能累计装机规模有望达50GW；到2035年我国锂电储能累计装机规模有望达600GW。
我们认为，在新能源大规模接入的新型电力系统体系下，储能有望迎来大规模发展机遇：
“碳达峰”、“碳中和”以及2030年非化石能源占一次能源消费比重将达到25%左右目标明确，可再生能源将加速发展，同时分布式电站、充电桩、微电网等应用衍生新型生态系统，发电侧、电网侧、用户侧储能均将迎来新增应用需求；
国家级及地方相关政策进一步完善，2025年储能装机规模目标、市场地位、商业模式得到明确；峰谷电价价差的拉大有望推动用 户侧配置储能，项目经济性提升将加大储能市场需求；鼓励可再生能源发电企业自建或购买调峰能力增加并网规模利于进一步扩 大储能在发电侧的需求和应用空间。行业相关政策的逐步完善将有利于推动储能产业的高速发展。
储能发展机遇下的锂电池、逆变器、储能系统集成三条主线：
锂电池：储能系统装机规模的快速增长将直接推动锂电池需求，具备性能成本优势、销售渠道以及技术实力的企业有望受益；
逆变器：PCS与光伏逆变器技术同源性强，且用户侧储能与户用逆变器销售渠道较为一致，逆变器技术领先和具备渠道优势的企业有望受益；
储能系统集成：储能系统集成看重集成商的集成效率、成本控制以及对零部件和下游应用的理解，在系统优化、效率管理、成本管控以及应用经验具备竞争优势的供应商有望受益于市场规模扩大。
行业公司：阳光电源、锦浪 科技 、德业股份、科士达、宁德时代、亿纬锂能、鹏辉能源、国轩高科、派能 科技 等。
储能装机不及预期；
储能政策不及预期；
设备安全性风险；
储能成本下降速度不及预期等。
——————————————————
报告属于原作者，我们不做任何投资建议！
报告原名：《 新能源发展+政策双轮驱动，国内储能行业迈入快车道 》
作者、分析师： 华西证券 杨睿 李唯嘉
获取更多PDF版报告请登录【远瞻智库官网】或点击链接：「链接」
比亚迪：近五年复合增长为10.91%；净利润为29.54亿，近五年复合增长为-4.32%。公司以磷酸铁锂电池技术为核心的储能电站，相比于抽水蓄能、压缩空气储能等现有储能技术，具有明显的成本和运行寿命优势。
三一重工：近五年复合增长为44%；净利润为139.5亿，近五年复合增长为195.09%。三一重工与郑州瑞智通运输有限公司联合举办的首批200台电动搅拌车交付仪式圆满落幕。这也是全国范围内混凝土行业数量最大的一次电动产品交付签约。上述双方签署了1000台电动搅拌车的购机协议。深冷股份：已为客户提供液体空气储能的示范装置。
陕鼓动力：近五年复合增长为22.28%；净利润为5.22亿，近五年复合增长为30.03%。
一、空气储能
压缩空气蓄能技术是一种新型蓄能蓄电技术。早在1978年，德国建成世界第一座示范性压缩空气蓄能电站并获得成功，紧跟其后的是美国、日本和以色列，都已建成使用。压缩空气蓄能发电技术具有显著的比较优势和市场应用前景。
压缩空气蓄能指的是在高压情况下通过压缩空气来存储大量的可再生能源，然后将其储存在大型地下洞室、枯竭井或蓄水层里。在非用电高峰期，如晚上或周末，用电机带动压缩机，将空气压缩进一个特定的地下空间储存。然后，在用电高峰期（如白天），通过一种特殊构造的燃气涡轮机，释放地下的压缩空气进行发电。虽然燃气涡轮机的运行仍然需要天然气或其他化石燃料来作为动力，但这种技术是一种更为高效的能源利用方式。
储能发展可以说是实现双碳的必由之路。储能，简单来说就是将能量储存起来，以便在需要的时候释放使用的过程。为了实现“30·60”碳达峰、碳中和目标，我国决定将逐步建立新能源为基础的新型电力系统。近年来我国的可再生能源发电的发展迅速，装机占比已经从2011年27.7%提升至2021年45.4%。根据国家能源局的目标，到2025年我国新能源装机占比将进一步提升至50%以上，新能源发电的地位越发重要。
一方面，通过配置储能可以实现可再生能源发电的削峰填谷，即将风光发电高峰时段的电量储存后再移到用电高峰释放，从而可以减少弃风弃光率；另一方面，储能系统可以对随机性、间歇性和波动性的可再生能源发电出力进行平滑控制，从源头降低波动性，满足可再生能源并网要求，为未来大规模发展应用打好基础。
那么储能的应用场景还包括电网侧、用户侧，随着电网灵活性需求的增加和商业模式逐渐理顺，也将一同驱动储能的规模化发展。在电网侧，储能电站目前主要用于提供电力市场辅助服务，比如系统调频。由于电网频率的变化会对电力设备的安全高效运行以及寿命产生影响，储能、尤其是电化学储能的调频效率较高，能在电网侧发挥重要保障作用。除了提供辅助服务以外，储能设备还可以缓解电网阻塞、提高电网输配电能力从而延缓设备升级扩容等。
智能风电解决方案
为了使风力发电得到集中化管控，提升用户企业数字化、智能化水平，实现数据可视化管理，打造一套适配新能源的三维可视化集中管理模块就成了新的主流趋势。Hightopo实现可交互式的 Web 风力发电数字孪生三维场景。可根据时间和天气接口实现白天、黑夜、晴、阴、雨的切换，呈现出与现实世界一致的时空状态。
1、升压站监测
风电场升压站是指将风电机组的输出电压升高到更高等级电压并送出的设施。由于风机大多为异步发电机，风电场在发出有功功率的同时会吸收无功功率，且风电机组大多不能进行持续有效的有功、无功调节，如不采取相应的控制措施，可能对电网的无功、电压稳定性造成影响，或者增加电网的网络损耗。
为解决大规模风电场并网运行时带来的送出系统电压稳定问题，风电场汇集升压站内无功补偿方式一般采用静止无功发生器（SVG）和并联电容器组联合运行的方式。点击升压站三维模型可跳转至升压站视角，展示站内主要观测数据，如环境信息、负荷统计、风功率预测、消防检查信息、巡检车信息等。
2、环境信息
图扑软件数字孪生三维可视化系统中的升压站环境信息监测主要整合了整个风电基地的天气、平均温度、主要风向、平均风速数据，方便实施把控风场大环境信息。
3、风功率预测
用图扑软件丰富得可视化图表组件，双曲线图的形式展现风电基地整体实时功率与预测功率，方便管理人员随时进行决策分析，有效进行节能减排。
4、配电室
点击 Hightopo 智慧风电监管平台的 3D 升压站内配电室建筑模型，可跳转至配电室内部，主场景采用写实风格还原配电室的内部布局，点击相应配电柜可显示不同主变高压侧测控的数据。
5、生产监测
风力发电机因风量不稳定，且对电力系统运行的支撑能力不如其他发电领域，所以对风电基地设施的监测数据更需要具备时效性。将风电场的关键生产数据集中于界面的左右两侧，为管理人员提供直观的数据展示，及时掌控。
图扑软件三维可视化技术采用 B/S 架构，页面自适应多种分辨率，用户可通过 PC 、 PAD 或是智能手机，只要打开浏览器可随时随地访问三维可视化系统，实现远程监查和管控。
利用图扑软件的可视化场景将智能设备的实时运行参数接入两侧的 2D 面板，将项目概况、实时指标、机组状态、环境参数、发电统计、节能减排等复杂、抽象的数据以丰富的图表、图形和设计元素展现，实现集中管控。通过对历史数据的融合分析，管理者可实现资源的优化配置，构建智慧风电管理系统。
6、实时指标
通过图扑软件 HT 2D 面板可以实时观测整个风电场总的风电负荷，从“风机预警处理率”以及“未处理风机数”可及时进行事件决策与处理。
7、环境参数
风速及风向的变化对大型风力发电机的发电量有较大的影响，可将环境监测系统接入图扑软件的可视化场景，完成对能见度、降水量、风速、温度的实时监测，在恶劣天气来临前做好应对措施。
8、发电统计
发电量是生产监测模块管理人员最关注的数据，面板中展示了当日发电量、当月发电量以及累计发电量；用柱状图的形式展现了所有风力发电机日发电量排行情况。
9、节能减排
通过图扑软件的可视化系统远程监测风电基地氮氧化合物的排放数据并作统计，可遵循规律达到节能减排的最优解。
10、机组状态数量
运用图扑软件的多样化图表形式，显示正常发电、带病发电、待机、自身限功率、计划停机、通讯中断的风力发电机数量，方便实时获取全场风机的运行状态。
短期来看，政策是我国储能装机发展的主要驱动力，而系统经济性的提升才能打开中长期规模化发展的空间。因而，随着市场机制的逐步改善。储能系统经济性的拐点也在“渐行渐远”。
新能源长期稳定提供电力保障的能力较差，且受气象数据滚动更新影响，新能源功率预测仍然与实际结果存在偏差。新能源大规模接入使既有常规电源和抽蓄调节能力消耗殆尽，“源随荷动”的平衡模式难以为继，系统平衡调节能力亟待提升，需加快构建“源网荷储”互动的新型电力系统。
储能技术主要分为电储能、氢储能以及热储能
根据国家能源局的定义，储能是指通过解释或设备将能量存储起来，在需要时再释放的过程。根据能源存储形式的不同，储能又可以分为电储能、氢储能以及热储能，目前主要为电储能。而电储能又可以分为电化学储能和机械储能，其中电化学储能主要为我们熟悉的电池储能，包括锂电池、铅蓄电池、钠硫电池等。而机械能储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等。
2021年中国储能市场累计装机规模达到43.44GW
据中国化学与物理电源行业协会储能应用分会发布的《2022储能产业应用研究报告》统计数据显示，2021年中国新增储能装机为7397.9MW，累计装机已经达到43.44GW。
2021年抽水储能在中国储能市场中累计装机规模占比超86%
在电力储能中，抽水蓄能是较为传统的储能方式，而电化学储能等属于新型储能方式。从2021年中国储能市场结构看，抽水储能累计装机规模达到37.57GW，占比超86%，而电化学储能累计装机规模达到5.12GW，占比达到11.8%。在电化学储能中，锂离子电池占比达到91%。
2021年中国新型储能市场累计装机容量超过5700MW
根据中国能源研究会储能专委会以及中关村储能产业技术联盟(CNESA)不完全统计，2021年中国新型储能市场累计装机规模达到5729.7MW，较2020年增长74.5%。
2021年中国新增储能装机项目中抽水蓄能仍占多数
2021年中国新增储能装机量为7397.9MW，其中抽水蓄能项目装机规模为5262.0MW，占比为71.1%，电化学储能装机规模为1844.6MW，占比为24.9%。在2021年中国电化学储能新增项目中，锂离子电池储能技术装机规模为1830.9MW，占比为99.3%。
综上所述，近年来，中国储能行业高速发展，2021年新增装机规模达到7.4GW，累计达到43.44GW。抽水蓄能是主要的储能形式，2021年电化学储能累计装机占比达到11.8%，其中锂离子电池占绝大多数。
—— 以上数据参考前瞻产业研究院《中国储能行业市场前瞻与投资预测分析报告》
