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長時儲能系統是可實現跨天、跨月，甚至跨季節充放電循環的儲能系統，以滿足電力系統的長期穩定。可再生動力發電具有間歇性的特點，重要發電時段和岑嶺用電時段錯位，存在供需落差。隨著新動力發電的滲透率持續上升，均衡電力系統的負荷請求也不斷增添。可再生動力發電滲透率越高，所需儲能時長越長。相較于短時儲能，長時儲能系統可更好地實現電力平移，將可再生動力發電系統的電力轉移到電力需求岑嶺時段，起到均衡電力系統、規模化儲存電力的感化。現有長時儲能技術路線中，釩液流電池為今朝最成熟、應用范圍最廣的長時儲能技術，中國在釩液流電池領域走在前列，擁有資源、技術和產業鏈自立可控的領先優勢，正在獲得加力提速。
2024年7月25日，國家發改委、動力局、數據局發布《加速構建新型電力系統行動計劃（2024—2027年）》，提出圍繞分歧應用場景對爬坡速度、容量、長時間標準調節及經濟性、平安性的需求，摸索建設一批液流電池、飛輪、壓縮空氣儲能等多種技術路線的儲能電站，對釩液流電池等長時儲能技術的產業化發展，將發揮主要的支撐感化。
一、年夜規模、高比例新動力電力格式下長時儲能技術日益成為電力系統的現實需求
（一）現有2h儲能僅是儲能發展的初級階段，未來4h以上及更長的長時儲能才是“正餐”
多元化電力實現新型電力系統，需求多類型儲能的融會并舉發展。在分歧時間和空間標準上，既能滿足電網的狀態穩定和短時功率均衡需求，又能滿足年夜規模系統調節和存儲需求，從而增強電力系統動態均衡的才能。
風光新動力發電的不穩定性問題包含三個年夜的方面：隨機性、波動性和間歇性。隨機性問題需求備用型儲能來解決，即應急備用電源；波動性問題需求功率型儲能，實現電網頻率穩定；而間歇性問題只要靠容量型長時儲能來解決，需求長時、年夜容量儲能解決必定時段的用能需求。是以，有專家描述，明天已廣泛應用的功率型和介于功率型與容量型之間的能量型儲能只是“開胃菜”，4小時以上的容量型長時儲能才是“正餐”，未來長時儲能的發展規模，將能夠遠遠超過其他場景儲能類型。
隨著風光占比不斷進步，新型電力系統對4小時以上的長時儲能需求愈甚。今朝，鋰電池2-4小時儲能時長，越來越無法滿足長達數小時的日間均衡。國網動力研討院預測：2060年全社會用電量將能夠達到15.7萬億kWh（1570萬GWh），電源裝機將超過67億kW，非化石動力裝機占比和發電量占比均超過80%；此中，風能、太陽能發電裝機將超過40億千瓦，裝機占比超過60%，發電量占比超過50%。
隨著新動力電源和電力電子設備年夜規模接進，電力系統高比例可再生動力、高比例電力電子設備的“雙高”特征凸顯，對電力系統調節資源提出了宏大的需求。在此情況下，電力系統轉動慣量持續降落，調頻、調壓才能缺乏，使得電力實時均衡難度增年夜，這對電力系統調節資源提出了宏大的需求。同時，風電、太陽能發電易受天氣影響，“極熱無風、極冷少光”特點明顯，出現極端天氣時出力不穩定，不難形成電力供需不服衡。根據仿真剖析，當電力系統中風電、太陽能發電量占比超過50%時，需求解決數天、數周甚至跨季節的電力電量均衡問題。由于2至4小時的短時儲能不具備相應的支撐才能，年夜規模長周期儲能的感化將會進一個步驟凸顯。
從細分應用領域看，在發電側，長時儲能重要用于并網，同時能防止供電的中斷，特別是當風光電占主導時，幻想儲能時長應覆蓋風光間歇期，其時長都要超過10個小時的時間。在電網側，為風光電外送，我國已建成多條跨區域電網，但因新動力發電的波動、電力供應與需求在時段上的不婚配，跨區域輸電功率存在約6個小時的低谷期，需求儲能時長超過低谷期的技術，以削峰填谷進步電網應用率及輸電才能。在用戶側，長時儲能的重要感化是下降用電本錢，工商業電價低谷端持續時長超過6小時，岑嶺段持續時長普通也要超過6小時，工商業用戶為下降用電本錢，亦需求設置裝備擺設超過6小時的儲能。
具備長壽命、高平安的液流電池主導的場景，將彌補鋰電池的平安、長時缺點。有專家認為，鋰電池很是適合電動汽車的瞬時高能電源，但不太適合4個小時以上的長時儲能，是以鋰電池并不是電網日益需求的日間儲能的解決計劃。此外，鋰電池儲能其自己存在的平安性問題，例如鋰電池存在的熱掉控傾向，隨應用時間增長而下降的存儲容量（電池容量衰減），也會下降鋰電池作為長時儲能解決「嘿，那是早晚的事。」鄰居拍了拍身邊的孩子，「計劃的適用性。
（二）長時儲能將成為高比例年夜規模新動力發展下的“剛需”
據國際通行經驗和相關研討表白，新動力發電量在一個國家或地區動力結構中的占比超過20%以后，4h以上長時儲能將成為剛需。新動力裝機占比達到50%—80%時，儲能時長需求達到10小時以上。
可再生動力發電滲透率越高，所需儲能時長越長。國家動力局發布2024年1~7月份全國電力工業統計數據，截至7月底，全國累計發電裝機容量約31.032億kW，同比增長14.0%。此中，太陽能發電裝機容量約7.3557億kW，同比增長49.8%；風電裝機容量約4.7053億kW，同比增長19.8%。太陽能和風電總裝機達到12.061億kW（1206.1GW），占比達到39.03%，提早6年半實現2030年的目標。其他火電裝機14.1061億kW，占比45.45%；水電裝機4.2853億kW，占比13.81%。2024年上半年，全國可再生動力發電量達15600億kWh，同比增添22%，約占所有的發電量的35.1%；此中，太陽能和風電發電量合計達9007億kWh（90.07萬GWh），約占所有的發電量的20%，同比增長23.5%。
今朝，我國風光新動力發電已達20%的門檻。新動力滲透率的疾速晉陞，疊加其出力的不穩定汽車空氣芯性，對長時儲能的需求進一個步驟晉陞。有專家剖析，以光伏為例，集中式年夜規模光伏發電均勻時長為天天達到5h，假如用電需責備部以光伏電力滿足，則至多需求設置裝備擺設釋能時長19h以上的儲能，才幹覆蓋光伏不出力時段的電力需求，完成光伏電力的日循環供應。是以，長時儲能技術的奧迪零件發展與應用，正當其時。
汽車冷氣芯現有鋰離子電池儲能技術難以滿足長時儲能的需求，發展油氣分離器改良版長時儲能技術，是我國動力結構變革的必定需求。我國今朝新型儲能裝機中，鋰離子電池儲能高達97%。但今朝的鋰離子電池儲能技術難以滿足“新動力+儲能”的新型儲能系統對長時儲能的需求。2030年后，在我國新型電力系統中可再生動力的比例將會年夜幅度進步，火力發電的比例將會年夜幅度下降，電網調峰的感化將由火電調峰電站移交給儲能電站，長時段陰雨天時，太陽能電池的發電量將年夜幅度下降。在此情況下，要保證電力系統的平安、穩定供電，需求年夜功率、長時儲能系統發揮感化。是以，繼續安排和支撐高平安性、應用壽命年夜于15年、環境友愛的長時技術的研討開發和工程應用，是動力結構變革的必定需求。
長時儲能系統將成為“本錢最低的靈活性解決計劃。麥肯錫預計，長時儲能的潛在市場空間將從2025年開始年夜規模增長，全球累計裝機量將達到30-40GW，累計投資額約500億美元；2030年起全球新動力占比將超過60%，長時儲能容量將達到200-300GW，長時儲能需求約占新動力發電的10-20%，將成為維持系統均衡的主要條件手腕。
在2021年全球氣候峰會上，國際長時儲能理事會與麥肯錫發布報告稱，當再生動力發電量達到電力系統的60%-70%的市場份額時，長時儲能系統將成為“本錢最低的靈活性解決計劃”。據國際動力咨詢機構年夜模子預測，全球電化學電池儲能在未來10年中，鋰電池將讓出整個儲能市場4%的市場份額，液流電池和鈉離子電池的產能都將翻倍。
（三）新型長時儲能技術可在更長時間維度調節新動力發電的波動，并供給更長時間的電力平安保證儲備
儲能技術根據其充放電時長，普通分為短時儲能看她動作熟練，宋微將小貓交給她，心裡有些安心。和長時儲能兩年夜類。長時儲能是在通俗儲能系統的基礎上，可實現跨天、跨月、甚至跨季節充放電循環的儲能系統。長時儲能具備為電力系統供給穩定的電力支撐，同時進步系統的靠得住性和靈活性的才能。
今朝，國內外對于長時儲能的充放電時長暫未達成統一標準。2021年，全球長時儲能委員會在其首份報告《凈零電力——可再生電網長時儲能》報告，長時儲能系統被定義為任何可以長期進行電能存儲的技術。該技術同時能以較低本錢擴年夜規模，并能維持數小時、數天甚至數周的電力供應。2021年american桑迪亞國家實驗室發布《長時儲能簡報》，把長時儲能定義為持續放電時間不低于4小時的儲能技術。同年american動力部發布相關報告，將其定義為額定功率下至多持續運行（放電）10小時的儲能系統。我國為區分年夜規模建設的2小時儲能系統，普通把長時儲能定義為4小時以上的儲能技術。
比擬短時儲能，長時儲能具有以下三個方面的優勢：
一是可在更長時間維度上調節新動力發電的波動，保證多元負荷用電需求、晉陞新動力消納才能。可再生動力發電具有間歇性的特點，重要發電時段和岑嶺用電時段錯位，存在供需落差。在火電等支撐性保證電源占比不斷下降的情況下，電力系統將面臨新動力持續長時間的低出力、不出力或年夜出力等多種可預見情形。在此情形下，短時儲能不具備多小時、數天的消納保證才能，通過“新動力+長時儲能”，可以保證更多場景下多元負荷用電需求、晉陞新動力消納才能。
american加州獨立系統運營商（CAISO）評估加州的電力生產和需求時發現，隨著光伏裝機容量的逐年上升，一日凈負荷曲線的彎曲水平越來越明顯，凈負荷的年夜幅波動會損害電網基礎設施。是以隨著可再生動力的滲透率逐年上升，對均衡電力系統的負荷請求增添。而長時儲能可在更長時間維度上調節新動力發電波動，防止電網擁堵，增添清潔動力消納才能。根據調研機構Strategen研討報告，當風光發電占比達到50%-80%時，儲能時長需求達到10h以上。
二是可為電力系統供給長周期的靈活性調節，供給更長時間的電力平安保證儲備。長時儲能有具備調頻優勢。隨著新動力比例的慢慢晉陞，用戶負荷、光伏和風力發電等的不確定性使得電力系統凈負荷波動加劇。傳統調頻資源火電機組因爬坡約束和機組啟停限制難以疾速并長期跟蹤負荷需求，而長時儲能兼顧儲能系統疾速響應及長期輸出才能，無望成為電力系統的調頻主力。長時儲能系統所具有的這種靈活性，在時間標準上與電力系統平安性和容量富餘度存在耦合關系。針對分歧的效能，所需的儲能系統持續時長存在顯著差異，是以普通需求在分鐘級、小時級、日級、季度級甚至年度級等多時間標準上規劃電力系統結構。
短時儲能側重于保證電力系統在瞬時擾動下堅持均衡等電網平安性問題；長時儲能則側重于實現峰谷時期供需婚配等經濟性問題。隨著高比例新動力并網，長時儲能可以應對電力系統的瞬時功率變化。尤其在季節性氣候或極端氣象條件下，系統靈活性出現短期無法滿足供需均衡，長時儲能可以供給更長時期的電力平安保證儲備。近年來國內外極端天氣頻發，天然災害多發，導致電力平安問題遭到高度重視。長時儲能可在極端天氣下為系統供給持續、平安、靠得住的電力供應，發揮應急保供感化；還能有用應對季節性保供需求，晉陞系統變亂后疾速恢復和應急處置才能。是以，鼎力發展長時儲能技術，對進一個步驟下降電力系統對煤電等化石動力的依賴，促進我國碳達峰、碳中和目標實現，具有非常嚴重的意義。
三是長時儲能經濟性或更高。相較于短時儲能，長時儲能系統可更好地實現電力平移，將可再生動力發電系統的電力轉移到電力需求岑嶺時段，起到均衡電力系統、規模化儲存電力的感化。american電力研討院（EPRI）比來進行的一項研討顯示，根據加州獨立系統運營商（CAISO）在2019年的日前綜合動力價格，持續放電時間為4小時的電池儲能系統所獲得的利潤，僅是持續放電時間20小時的長時儲能系統的76％。也就是說，長時儲能的收益會更高。
二、美歐等多個國家持續加碼長時儲能政策支撐，全球長時儲能市場火熱
2021年11月，在蘇格蘭格Audi零件拉斯哥舉行的汽車零件聯合國氣候變化峰會上，來自包含英國石油公司、西門子動力公司、Highview Power公司、Form Energy公司等25家動力和科技公司的高管，成立了“長時儲能理事會”。該理事會旨在就長時儲能技術對企業、當局和公用事業公司進行宣傳和教導，并制訂激勵政策支撐年夜規模安排長時儲能系統。
american動力部從2018年起就不斷地投進資金，支撐長時儲能的技術研發，其目標是在2030年把儲能本錢下降到5美分/kWh以內。加州由于較高的可再生動福斯零件力發電比例，是最早大批安排持續放電時間4小時儲能系統的地區之一。從2019年開始，加州地區就已經開始陸續安排4小時的儲能系統。據全球調查機構Strategen的研討報告，到汽車材料2045年，加州太陽能的占比將達到75%。為均衡太陽能發電，需求在白日存儲8到12個小時的電能，晚間存儲調懷抱也將增添，最多時需連續放電12小時， 長時儲能發展不成或缺。據Strategen預測，加州到2030年將安排2-11GW的長時儲能設備，到2045年將實現45-55GW的長時儲能設置裝備擺設。
英國當局為24個分歧技術類型的長時儲能技術供給了6800萬英鎊的競爭性融資資金支撐，并于2021年頭啟動了總投資1億美元的長時儲能示范競賽。
歐洲投資銀行治理的歐盟創新基金項藍寶堅尼零件目發展支援(PDA)從15個被定義為年夜規模清潔動力項目中，選擇了重力儲能和熱儲能兩個長時儲能項目進行支撐，每個項目投資超過750萬歐元。
今朝，以american加州、德國、澳年夜利亞南部為代表的歐美地區，風光發電量占比已經很高，對于長時儲能的需求也愈發急切。往年澳年夜利亞當局宣布，只對4小時以上的長時儲能設施給予當局補貼，鼓勵在澳洲外鄉更多應用長時儲能技術。
三、我國已出臺多項政策，促進長時儲能技術的發展與應用
2021年8月，國家發改委、動力局發布《關于鼓勵可再生動力發電企業自建或購買調峰才能增添并網規模的告訴》，此中請求“超過電網企業保證性并網以外的新增可再生動力發電項目，需配建4小時以上的調峰才能”。
國家發改委、動力局2022年3月印發的《“十四五”新型儲能發展實施計劃》提出，要推動多時間標準新型儲能技術試點示范，重點試點示范壓縮空氣、液流電池、高效儲熱等長時儲能技術。
2023年6月，國家動力局發布的《新型電力系統發展藍皮書》指出，2030至2045年，規模化長時儲能技術獲得嚴重衝破，滿足日以上均衡調節需求。以機械儲能、熱儲能、氫能等為代表的10小時以上長時儲能技術攻關獲得衝破，實現日以上時間標準的均衡調節，推動部分系統均衡形式向動態均衡過渡。
2023年12月，國家發改委發布《產業結構調整指導目錄（2024年本）》，在“新型電力系統技術及裝備”中，明確要發展長時儲能技術。
科技部發布的《“十四五”國家重點研發計劃》，提出為代表各種長時間儲能多種儲能技術供給研發資金支撐。重點包含超長時間標準儲能技術3項：100MW級先進壓縮空氣儲能技術、新一代液流電池儲能技術、寬液體溫域高溫熔鹽儲熱技術；中長時間標準儲能技術4項：低本錢長壽命錳基儲能鋰離子電池、有機儲能電池、水系金屬離子儲能電池、百兆瓦時級鈉離子電池儲能技術。
處所政策層面，今朝已有多個省份頒布的政策中,明確請求電源側配儲的調峰時長超過4個小時。并明確將在液流電池的技術研發、項目攙扶等方面給予支撐。2023年7月，山東省發布《關于支撐長時儲能試點應用的若干辦法》，這是我國首個就長時儲能出臺的專項支撐政策，對于壓縮空氣、液流電池等的長時儲能加年夜容量租賃和容量補償支撐力度的支撐辦法，并支撐參與現貨市場。
截止2023年末，國內已建成投運新型儲能項目均勻儲能時長2.1小時。隨著可再生動力占比晉陞，電網調節壓力增年夜，配儲由最後的鼓勵引導到成為并網標配，再到今朝部門省份分歧格受罰，比例從10%-20%慢慢上升至15%-30%，配儲時長從1-2小時晉陞至4-5小時。據統計，河北、西躲、內蒙、上海、新疆等10個多省份明確提出設置裝備擺設4小時以上長時儲能，推動4小時以上儲能技術實現規模化應用。
我國長時儲能戰略布局已落后于國際。american動力部于2023年3月提出凈零情形下2050年需安排225-460GW長時儲能。英國當局于2024年1月提出在2030—2050年安排20GW長時儲能技術，英國電力系統可節省240億英鎊（約2188億國民幣）。為解決長時儲能安排障礙，加年夜投資力度，american動力部在2021年提出了十年內將電網規模的10小時以上長時儲能本錢下降 90%的戰略目標，英國動力平安和凈零部提出了面向長時儲能技術的投資激勵計劃。
國際市場已經廣泛認識到，基于分歧的本錢降落幅度，長時儲能與鋰電技術在電力市場中的日內市場（本日內能量時移市場）具有“此消彼長”的競爭關系，我國鋰電發展已經在國際上相對領先，但國內今朝還未有專門針對長時儲能戰略布局和激勵計劃。只要新動力+長時儲能勝利替換化石動力，才幹真正實現全球碳中和。
四、長時儲能在分歧時間標準調節場景下，需求分歧的技術發揮感化
構建新型電力系統需求分歧時長的儲能技術，以滿足各類場景的調節需求。與短時儲能比擬，長時儲能在晉陞新動力發電消納才能、增強電網靈活性等方面優勢更明顯。尤其是應對季節性氣候或極端天氣時，長時儲能可以供給更長時間的電力平安保證儲備，實現跨天、跨月甚至跨季節的充放電循環。“新動力+長時儲能”將成為保證新型電力系統平安穩定運行的主要解決計劃之一。
根據日、周、季等時間標準，長時儲能分為日長時儲能（4至12小時）、周長時儲能（12至100小時）和季長時儲能（100小時以上）。日長時儲能重要應用于日間能量轉換；周長時儲能應用于多天電力均衡；季長時儲能應用于季節電力均衡以及極端天氣下的電力均衡。
綜合考慮當前長時儲能技術放電時長和容量、效力、經濟性、技術成熟度等多種原因，據相關專業研討，日調節、周調節和季調節場景，需適用分歧的長時儲能技術。
在日調節場景下，抽水蓄能是最適用的儲能技術，壓縮空氣、液流電池等仍處于工程示范階段。當前，火電機組還是我國電力系統靈活性的重要支撐，儲能重要用于日間調峰。抽水蓄能憑借技術成熟以及本錢高等優勢成為長時儲能的主流方法；而壓縮空氣儲能、熔鹽儲熱、液流電池和氫儲能等仍處在工程示范階段，包含技術的成熟度、生產制造工藝的成熟度、以及其產業鏈的配套等，今朝都還不具備其應有的本錢優勢，在當前市場機制下尚不具備競爭力。
在周調節場景下，液流電池、壓縮空氣儲能、熔鹽儲熱等將成為長時儲能的重要方法，將構成多元化競爭格式。隨著新動力占比慢慢進步，電力系統對長時儲能VW零件的一句話總結：科學需要嚴謹，但美麗……不那麼重要。需求進一個步驟增添，將推動多種長時儲能技術應用。壓縮空氣儲能依附年夜型地下洞窟或地上儲氣室進行儲氣，隨著深冷液化、超臨界等技術獲得衝破，可作為抽水蓄能的補充。熔鹽儲熱在光熱發電、火電機組靈活性改革以及熱電聯供等場景具有明顯優勢，是年夜規模中高溫儲熱的主流技術。液流電池功率和容量解耦，擴容性強，不受地輿條件限制，采用模塊化設計，有利于進步儲能的規模和靈活性。
在季調節場景下，氫儲能是最適用的年夜規模、長周期儲能方法。到2060年，我國新動力將成為發電主力且本錢年夜幅下降。由于風電具有較強的隨機性、間歇性和反調峰特徵，風資源豐富的地區更需求跨季節長時儲能來保證季節性電力均衡和極端天氣下的電力供應。與其他儲能方法比擬，氫儲能在放電時長和容量上具有明顯優勢，儲存情勢多樣，不受地輿條件限制，無望成為跨季節長時儲能技術的首選。氫儲能隨著制、儲、輸、用等方面技術不斷衝破，本錢將年夜幅下降，能夠應用于電力系統各個環節。
長時儲能整體上還處于初步發展階段，技術類型較多，商業形式和運行機制尚不完美，產業發展規模較小，還沒無形成完全的產業鏈，本錢也有待進一個步驟降落。為此，需求從政策、技術和應用等三方面推動長時儲能技術發展。
五、液流電池、壓縮空氣儲能長足進展，多元技術趨勢格式漸顯開闊爽朗
有業界人士預言，新型儲能市場“一鋰獨年夜”的格式終將被打破。多位專家分歧認為，鋰電池的儲能時長舒適區在1-4小時之間，難以滿足越來越急切的長時儲能需求。液流電池、壓縮空氣儲能、熔鹽儲能等多種長時儲能技術的主要性日益凸顯。
液流電池、壓縮空氣儲能、熔鹽儲能發展敏捷無望成主流。據國家動力局數據，截至2024年上半年，全國已建成投運新型儲能項目累計裝機規模達44.44GW/99.06GWh，已投運鋰電池儲能占比97.0%，壓縮空氣儲能占比1.1%，鉛炭(酸)電池儲能占比0.8%，液流電池儲能占比0.4%，其他技術路線占比0.7%。
圖1：全國已建成投運新型儲能技術路線分布圖
資料來源：全球液流電池儲能
對比可見，近半年來，壓縮空氣儲能的裝機增長顯著，2024年半年時間占比進步了0.6%。液流電池儲能的裝機也有必定的增長，但占比未有晉陞，不過新增招標項目顯著增多。據統計，2024年上半年就有21個液流電池儲能項目（不含集采）招標啟動，觸及全釩液流電池、鋅鐵液流電池、水系有機液流電池、全鐵液流電池等多種技術路線，儲能規模共計1.5895GW/5.353GWh。壓縮空氣儲能方面，截至2024年上半年，新增在建裝機2.4GW,建成裝機0.6GW/3.3GWh，累計在建裝機已高達7.4GW TC:osder9follow7
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