1.1 基本概念

1.1.1 定义与边界

1.新型储能定义

储能是指借助介质或设备通过物理或化学方法，实现能量的转换与存储的过程。能量以各种形式存在，任何形式的能量都可以转换成另一种形式。按照物质不同运动形式分类，能量分为核能、机械能、化学能、内能（热能）、电能、辐射能、光能、生物能等，这些不同形式的能量之间可以通过物理效应或化学反应而相互转化。储能一直伴随人类社会发展，随着科技不断进步，不同历史时期的储能方式也呈现差异性，如在古代，人类通过木柴、煤炭等存储热能；在现代，人类通过各类型电池、抽水电站等存储电能等。

新型储能是指除抽水蓄能外，以输出电力为主要形式，并对外提供电力服务的储能技术。新型储能技术在我国能源结构调整中具有重要的作用和意义，是第三次工业革命的重要推动力。新型储能可以提高能源利用效率、保障能源供应安全、推动可再生清洁能源发展、优化能源结构、支持智能电网建设，为实现我国能源的清洁、低碳、可持续发展提供重要支撑。

2021年7月15日，国家发展改革委和国家能源局联合印发了《关于加快推动新型储能发展的指导意见》（发改能源规〔2021〕1051号），提出“抽水蓄能和新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，对推动能源绿色转型、应对极端事件、保障能源安全、促进能源高质量发展、支撑应对气候变化目标实现具有重要意义”，首次将抽水蓄能”和“新型储能”并行提出、互为补充。2021年9月24日，国家能源局发布新型储能项目管理规范（暂行）》（国能发科技规〔2021〕47号），该规范第二条提出本规范适用于除抽水蓄能外以输出电力为主要形式，并对外提供服务的储能项目”，对新型储能给出概念界定。2023年5月26日，由国家能源局牵头制定的行业标准《新能源基地送电配置新型储能规划技术导则》（NB/T 11194—2023）对外发布，其中对新型储能术语明确解释为“除抽水蓄能外以输出电力为主要形式，并对外提供服务的储能项目。包括但不限于电化学储能、空气压缩储能、重力储能、抽汽蓄热储能等”，从国家层面上对新型储能进行了明确定义。

2.新型储能边界

现阶段，国家政策文件中所指的新型储能通常是支撑电源侧、电网侧和用户侧电能存储，为发电厂、电力调度部门和用户提供各类型电力服务，协同源网荷一体化调控运行的储能技术。通常，电源侧和电网侧都会配置具备一定规模的大型储能项目，用于调峰调频、风光电消纳。随着新型电力系统的构建，发展和储备用户侧与电网互动调节能力是极具经济性的电网供需平衡保障手段。近年来，用户侧参与电网互动的需求不断增强，例如新能源汽车与电网融合互动、用户侧参与电力市场交易等。因此，新型储能边界可进一步拓展到小型储能项目，同时涵盖动力电池、消费电池等多种储能形式以及充电桩、备用电源、移动电源、燃料电池等多种应用形式，如图1.1-1所示。

总体来讲，新型电力系统是“源网荷+储”。新型储能是支撑新型电力系统的重要技术和基础装备，一是能够为电网运行调控提供削峰填谷、调频、应急备用、黑启动、需求响应支撑等多种辅助服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段；二是能够显著提高风、光等可再生能源发电的消纳水平，支撑分布式电力及智能微电网，是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术；三是能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同，是构建能源互联网、推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。

3.新型储能分类

新型储能技术包括储能本体技术和储能支撑技术，其中储能本体技术包括锂离子电池、钠离子电池、液流电池、固态电池等电化学储能技术，压缩空气、飞轮等机械储能技术，超级电容器、超导磁储能等电磁储能技术，储热（冷）技术以及氢储能技术等五大类型。储能支撑技术包括能源电子技术、储能系统集成技术和电化学储能电站安全技术等三大类。新型储能建设具有选址灵活、建设周期短、响应快速灵活、功能特性多样等特点，可同抽水蓄能在开发时序、建设布局和响应特性等方面充分互补，共同为新型电力系统建设提供支撑。各种新型储能技术在功率密度、存储时长、循环寿命、建设成本方面各不相同。根据电力系统对储能的需求，储能技术的应用场景涉及电源侧（集中式可再生能源并网、火电厂辅助调频）、电网侧（电网输配及辅助服务）、用户侧（分布式家庭光伏、工业园区、智能微电网）。不同应用场景对应不同性能要求的储能技术，储能应用场景的多样性决定了储能技术必定向多元化方向发展，不存在“吃遍天”的超级储能技术。

（1）按时长划分

储能时长是指储能系统在额定功率下持续运行（放电）的时间。根据储能时长的不同，储能技术可分为短时高频储能（＜30min）、中短时储能（30min～4h）、长时储能（＞4h）。

1）短时高频储能：一般是指储能时长在30min以下的储能技术，典型技术包括飞轮储能、超级电容器、超导磁储能、高功率锂离子电池储能，主要用于提供快速响应的电力调节，例如电网调频、电压暂降治理、应对瞬时停电等。

2）中短时储能：一般是指储能时长在30min～4h的储能技术，典型技术包括锂离子电池、钠离子电池、钠硫电池、固态电池等，主要用于调节电力系统中的峰谷负荷，例如平滑风电和光伏发电的输出、提高可再生能源利用率、电网调峰、大型应急电源、数据中心等。

3）长时储能：一般是指储能时长在4h以上的储能技术（含跨天、跨月、跨季节的超长时储能技术），典型技术包括液流电池、压缩空气、氢储能、储热（冷）等，主要用于实现电力的长期存储与调节，例如大规模削峰填谷、黑启动、通信基站、沙戈荒地区千万千瓦级新能源外送等。

（2）按规模划分

按储能项目建设方式可分为储能电站和分散式储能装置，储能电站按功率、能量规模可分为大型储能、中型储能和小型储能，见表1.1-1。

4.新型储能关键指标

新型储能虽有众多类型，技术原理也不尽相同，但均存在能量存储和释放的过程，以电化学储能电站为例，一般可通过以下几类指标评价储能技术的基本特性。①装机功率（MW或GW）：装机功率是衡量新型储能规模的重要指标之一。新型储能装机功率是指在功率调节范围内，储能系统/电站能够输出的最大功率。②装机容量（MWh或GWh）：装机容量也是衡量新型储能规模的重要指标之一。新型储能装机容量是在正常工作条件下，电力储能系统最大可用储能电能量的保证值。通常，新型储能装机规模用装机功率/容量两个指标共同描述，例如，一个装机功率为100MW、储能时间为2h的储能系统，其装机容量为200MWh，描述其装机规模为100MW/200MWh。③能量密度（Wh/kg或Wh/L）：指的是单位重量/单位体积的储能系统所存储的有效能量，1Wh等于3600J的能量。能量密度是由储能系统的材料特性决定的，比如磷酸铁锂电池能量密度约为160Wh/kg。④功率密度（W/kg或W/L）：指的是单位重量/单位体积的储能系统在放电时以何种速率进行能量输出。功率密度也是由材料的特性决定的，并且功率密度和能量密度没有直接关系，并不是说能量密度越高功率密度就越高，功率密度其实描述的是倍率性能，即储能系统可以以多大的电流放电。⑤充放电倍率（C）：充放电倍率=充放电电流/额定容量，用“C”来表示电池充放电能力倍率，1C表示电池1h完全放电时的电流强度。⑥能量转换效率（%）：是指储能系统在评价周期内储能单元总放电量与总充电量的比值，一般用来评价储能系统的经济性。⑦循环寿命（次）：储能系统每经历一次完整的充放电过程即为一次循环，储能系统在寿命周期内所能实现的最大循环次数为循环寿命。⑧自放电率（%）：自放电率又称荷电保持能力，是指储能系统在不使用的情况下，其电量自发减少的速率。具体来说，自放电率是储能系统在开路状态下，所存储的电量在一定条件下的保持能力，以一定的时间衡量自放电占总容量的百分率，例如锂离子电池的自放电率一般为每个月1%以下。

此外，针对新型储能建设项目还有两项重要经济指标，分别为初始投资成本和全生命周期度电成本。新型储能初始投资成本为能量成本、储能变流器（PCS）成本、电池管理系统（BMS）成本、能量管理系统（EMS）成本、建设成本以及其他成本的总和，其中能量成本为储能本体技术的成本，以磷酸铁锂电池储能电站为例，其能量成本即为电池系统成本。新型储能全生命周期度电成本也称为平准化储能成本，考虑了储能系统的投资成本、运营和维护成本以及储能系统的寿命周期，并将其平均分摊到每单位存储的能量上，以得出每单位能量的平均成本，计算公式为初始投资成本、充电成本、运维成本等总成本与累积输送电量的比值。