在新型电力系统中，储能将成为至关重要的一环，是新能源消纳以及电网安全保障必要保障，在发电侧、电网侧、用电侧都会得到广泛的应用，需求空间广阔。国内市场，风光强制配储政策推动储能需求指数增长。在市场需求爆发以及政策鼓励的双重推动下，成熟的抽水蓄能、锂电储能呈现爆发性增长，其他新型储能技术也进入了发展快车道。
本文对抽水蓄能、锂离子电池、压缩空气、钠离子、全钒液流电池、铅炭电池六种储能的发展现状、系统成本、应用前景做了评估。
一、
多种储能路线进入发展快车道
按照时长要求的不同，储能的应用场景大致可以分为容量型（≥4h）、能量型（约1～2h）、功率型（≤30min）和备用型（≥15min）四类。
容量型储能场景包括削峰填谷或离网储能等，长时储能技术种类较多，包括抽水蓄能、压缩空气、储热蓄冷、储氢以及各类容量型储能电池（例如钠硫电池、液流电池、铅炭电池、锂浆料电池等）。
2017-2020年，电网响应能源局、发改委降低弃风弃光率的决策，充分利用电力体系的灵活性资源消纳新能源，使得弃风弃光率下降到2%。同时电网压力凸显，部分省份开始要求电源侧配置储能。2021年，多个储能行业的重磅文件公布，储能等迎来历史性发展机遇。
从整个电力系统的角度看，储能的应用场景可以分为发电侧、输配电侧和用电侧三大场景，除此之外的应用还包括辅助服务、分布式发电与微网等。
储能技术在电力行业应用范围
从技术原理上讲，储能技术主要分为物理储能、电化学储能和电气储能、热储能和化学储能这几大类。
储能技术路径分类
各类储能技术中，抽水蓄能是应用最为成熟；储热技术也已处于规模化应用阶段，目前我国火电灵活性改造大部分采取储热技术；锂离子电池储能开始近两年得到了飞速应用；压缩空气以及液流电池也迎来了商业化应用。
二、
六类储能技术分析
1
抽水蓄能
抽水蓄能具有技术优、成本低、寿命长、容量大、效率高等优点。由于抽水蓄能电站运行模式是将能量在电能和水的势能之间转换，其储能容量主要取决于上下水库的高度差和水库容量，由于水的蒸发渗漏现象导致的损失几乎可以忽略不计，抽水蓄能的储能周期得以无限延长，可适应各种储能周期需求，系统循环效率可达70%-80%。与此同时，建设完成后的抽蓄电站坝体可使用100年左右，电机设备等预计使用年限在40-60年左右。
成本测算：当前最为经济的储能方式
为探究抽水蓄能电站经济性，我们对抽水蓄能电站储能度电成本进行了测算。
考虑抽水蓄能电站初始投资成本与项目选址密切相关，后期新建项目选址经济性下降，初始投资成本可能将会上升，另外电站实际循环次数假定在300-500次之间。我们预计不考虑充电成本的前提下，常规抽水蓄能电站LOCE范围为0.23- 0.34元/kWh。
“十四五”以来，我国加快部署抽水蓄能项目开发建设。《抽水蓄能中长期发展规划（2021-2035年）》规定：到2025年，抽水蓄能投产总规模较“十三五”翻一番，达到6200万千瓦以上（按照6元/W测算，投资须达1800亿左右）；到2030年，抽水蓄能投产总规模较“十四五”再翻一番，达到1.2亿千瓦左右。（按照6元/W测算，投资须达5400亿左右）； 另外，2021年8月份公布的规划储能项目名单共551个项目，总计6.79亿千瓦。
政策驱动下，全国各省市迅速布局抽水蓄能项目。2022年1月以来，已经有20个省份公布了2022年省级重点建设项目名单。根据国际能源网统计，截至目前我国各省公布的重点项目中，抽水蓄能累计装机已达104.3GW，累计投资超6000亿。
2
锂离子电池储能
2021年我国电化学储能装机中，锂离子电池占比高达89.7%，是目前技术比较成熟，发展势头最为迅猛的储能方式。
锂离子储能产业链由上游设备商，中游集成商和下游终端用户组成。其中设备包括电池、EMS（能量管理系统）、BMS（电池管理系统）、PCS（变流器）；集成商包括储能系统集成和EPC；终端用户则由发电侧、电网侧、用户侧以及通信/数据中心组成。
储能电池是电化学储能系统核心部分。目前市场上的主流电池根据技术路线不同，大致可分为锂离子电池、铅碳电池、液流电池和钠离子电池。不同技术路线的电池响应速度、放电效率都不尽相同，也有各自的适用范围和优缺点。
根据GGII统计，2021年国内储能电池出货量48GWh，其中电力储能电池出货量29GWh，同比增长339%；而根据全球研究机构EVTank与伊维经济研究院共2021年全球储能电池出货量66.3GWh，同比增长132.6%，电力系统储能是主要增量贡献。
磷酸铁锂电池储能成本分析
根据正极材料的不同，现行主流锂离子电池有三元和磷酸铁锂两类。磷酸铁锂电池能量密度比三元材料低，同样成本也较低。储能领域对能量密度要求不高，成本低、寿命长的磷酸铁锂电池更受青睐。
电池作为整个储能系统中核心组成部分，成本占到整个储能系统成本的50%，是储能系统后续降本的重要渠道。2021年我国磷酸铁锂电池储能中标价格大多集中在1.2-1.7元/Wh。而根据彭博新能源财经（BNEF）测算，2022年全球电化学储能EPC成本约为261美元/kWh（折合人民币约1.66元/Wh），预计2025年将降至203美元/kWh（折合人民币约1.29元/Wh）。2021年以来大量EPC中标价格1.3-1.7元/kWh之间。
3
压缩空气储能
国内压缩空气储能技术不断进步，压缩空气储能（CAES）、先进绝热压缩空气储能（AA-CAES）、超临界压缩空气储能系统（SC-CAES）、液态压缩空气（LAES）等都有研究覆盖，500kW容量等级、1.5MW容量等级及10MW容量等级的压缩空气储能示范工程均已建成。
国际上1978年建成德国汉特福海与1991年建成的美国阿拉巴马商业化压缩空气储能电站为商业化电站。国内陆续进行了压缩空气、超临界压缩空气、液态压缩空气储能项目的研发与建设。其中张家口国际首套100MW先进压缩空气储能示范项目于2021年底顺利并网，整体研发进程及系统性能均处于国际领先水平。
系统效率的提升以及成本的下降，是压缩空气储能商业化发展的基础。目前从已建成和在建的项目来看，兆瓦级的系统效率可达52.1%，10兆瓦的系统效率可达60.2%，百兆瓦级别以上的系统设计效率可以达到70%，先进压缩空气储能系统效率能够逼近75%。系统规模增加后，单位投资成本也持续下降，系统规模每提高一个数量级，单位成本下降可达30%左右。
初始投资和利用小时数的变化对度电成本的影响巨大，而随着技术进步，初始投资仍有下降空间；利用小时数主要看电站在实际运营中的利用率，每天充放次数越高，成本越低。在100MW/400MWh的系统中，初始投资5-6元/W、年循环次数达到450-600次的情况下，度电成本区间为0.252-0.413元/kWh。
综合看来，压缩空气储能在能效得到提升后，有望成为抽水蓄能在大规模储能电站领域的重要补充。