隨著全球能源格局由依賴化石能源向追求清潔能源轉(zhuǎn)變，能源的持續(xù)穩(wěn)定供給，日益成為公眾關(guān)注的重要問題。其中，儲能技術(shù)貫穿新能源開發(fā)與利用的全部環(huán)節(jié)，成為新能源發(fā)展的核心支撐。國家發(fā)展改革委和國家能源局聯(lián)合發(fā)布《能源技術(shù)革命創(chuàng)新行動計(jì)劃（2016—2030年）》，部署十五項(xiàng)重點(diǎn)任務(wù)，其中就包括先進(jìn)儲能技術(shù)創(chuàng)新。

 

儲能技術(shù)是指通過裝置或者物理介質(zhì)將能量儲存起來以便后續(xù)需要時進(jìn)行利用的技術(shù)。目前，按照存儲介質(zhì)進(jìn)行分類，儲能技術(shù)主要可以分為機(jī)械類儲能、電化學(xué)類儲能、電磁類儲能、熱儲能、化學(xué)類儲能等。實(shí)際應(yīng)用中，機(jī)械類儲能以及電化學(xué)類儲能的應(yīng)用范圍相對更加廣泛。

 

機(jī)械類儲能是指利用機(jī)械原理將能量進(jìn)行存儲的技術(shù)，例如典型的抽水蓄能、壓縮空氣儲能以及飛輪儲能等。以目前主流的抽水蓄能為例，抽水蓄能主要是在用電低谷階段，利用過剩的電力將作為液態(tài)能量媒體的水從低海拔位置移動至高海拔位置，以將過剩電力所具有的電能轉(zhuǎn)換為這部分水增加的重力勢能，實(shí)現(xiàn)能量的儲存。這樣，在用電高峰階段，通過控制高海拔位置的水流動至低海拔位置，再將這部分水的重力勢能轉(zhuǎn)換為電能輔助電力供應(yīng)。僅針對這種削峰填谷的電力供應(yīng)思路，截至2021年10月國內(nèi)已經(jīng)研發(fā)出300件以上的專利，用于不斷優(yōu)化儲能效率以及電力供應(yīng)效果。

 

電化學(xué)類儲能是指利用化學(xué)反應(yīng)原理將能量進(jìn)行儲存的技術(shù)，主要是基于電池實(shí)現(xiàn)能量在電能與化學(xué)能之間的轉(zhuǎn)換。主流的電池包括鋰離子電池、鉛酸電池、鈉硫電池和液流電池等。目前，鋰離子電池在電動汽車、計(jì)算機(jī)、移動設(shè)備上應(yīng)用普遍，幾乎已成為世界上應(yīng)用最為廣泛的電池。基于鋰離子電池的儲能技術(shù)也得到迅速發(fā)展，國內(nèi)公開的關(guān)于鋰離子電池的專利已超過2300件。

 

電磁類儲能、熱儲能以及化學(xué)類儲能在一些領(lǐng)域中也有相關(guān)應(yīng)用。其中，電磁類儲能是指利用電磁原理實(shí)現(xiàn)儲能的技術(shù)，主要包括超級電容器儲能和超導(dǎo)儲能。熱儲能是指將能量在熱能與電能之間進(jìn)行轉(zhuǎn)化的技術(shù)，主要包括顯熱儲能以及潛熱儲能等。化學(xué)類儲能主要是指利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體的技術(shù)，如將氫與二氧化碳合成為甲烷的P2G技術(shù)等。

 

截至2021年10月，筆者檢索到國內(nèi)在儲能技術(shù)方面約有7.55萬件專利，包括約4.33萬件發(fā)明專利與約3.22萬件實(shí)用新型專利。其中，98%的專利均與電儲能相關(guān)，即用于實(shí)現(xiàn)能量在電能與其它類型能量之間進(jìn)行轉(zhuǎn)換，在智能電網(wǎng)、動力電池等領(lǐng)域應(yīng)用廣泛。電儲能具備優(yōu)異的調(diào)節(jié)性能、靈活的安裝方式、環(huán)保等多種優(yōu)勢。

 

在大規(guī)模的電儲能技術(shù)中，抽水蓄能技術(shù)相對更加成熟，但是其受地理?xiàng)l件制約，在不滿足地理?xiàng)l件的情況下難以實(shí)現(xiàn)抽水蓄能。而以鋰離子電池為代表的電化學(xué)類儲能受地形等因素影響較小，可靈活運(yùn)用于發(fā)電側(cè)、輸配電側(cè)和用電側(cè)，并具有放電電壓穩(wěn)定、工作溫度范圍寬、儲存壽命長、無記憶效應(yīng)及無環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn)。隨著電化學(xué)類儲能技術(shù)的發(fā)展，電化學(xué)類儲能技術(shù)的成本不斷下降，商業(yè)化應(yīng)用日益成熟，這使得電化學(xué)類儲能的優(yōu)勢愈發(fā)明顯，并逐漸成為儲能技術(shù)的主流，且未來仍有較大的成本下降空間，發(fā)展?jié)摿^大。

 

截至2021年10月，筆者檢索到國內(nèi)約有1.92萬件電化學(xué)類儲能專利。由于電化學(xué)類儲能技術(shù)的應(yīng)用前景較廣，針對電化學(xué)類儲能技術(shù)的研究投入愈來愈多，后續(xù)會有更多的專利產(chǎn)出。以國家電網(wǎng)以及寧德時代(626.020, 15.78, 2.59%)為代表的多家企業(yè)，對電化學(xué)類儲能技術(shù)的研究水平已經(jīng)處于領(lǐng)先地位，并已經(jīng)在全國范圍內(nèi)加速儲能布局，包括搭建儲能電站、構(gòu)建儲能產(chǎn)業(yè)鏈（如動力電池產(chǎn)業(yè)鏈）等。另外，清華大學(xué)、重慶大學(xué)等高校也在積極致力于儲能技術(shù)的研究，不僅擁有數(shù)量較多的專利，也將專利付諸于實(shí)際應(yīng)用。

 

隨著儲能技術(shù)的不斷發(fā)展，新能源產(chǎn)業(yè)日益興起，只有將最新的儲能技術(shù)應(yīng)用到智能電網(wǎng)、動力電池等領(lǐng)域，方可保障電網(wǎng)高效安全運(yùn)行和電力供需平衡，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性以及電能質(zhì)量，滿足社會公眾不斷增長的對于新能源的需求。