“超级充电宝”各显其“能”

本报记者 霍旻含

中国能建的技术人员在测量调试。

中国能建湖北应城压气储能项目储热罐。

江苏远信西藏岗巴光储示范项目。 受访企业供图

伴随能源转型加速，全球可再生能源占比突破30%，如何破解风、光发电的“看天吃饭”难题？海上平台，石油钻机升降起落，如何回收再利用大量势能？基础设施薄弱地区发展，如何保障家庭、工厂的电力稳定供应……

这些问题都能从新型储能中找到答案。新型储能是指除抽水蓄能外，以输出电力为主要形式的储能技术。国际上常称储能为能源转型的“瑞士军刀”，以形容其功能的全面性，还有不少人称呼它为“超级充电宝”。

2024年，“发展新型储能”首次写入中国政府工作报告。2025年2月，工业和信息化部等八部门又发文推动新型储能制造业高质量发展。新型储能为何受到关注？“新”在何处？有哪些应用场景？记者就此进行了采访。

锂电池储能：让电网更有“弹性”

2024年夏天，酷暑高温，江苏省迎来一场储能“大考”。当时的情况，协鑫能源科技股份有限公司(以下简称“协鑫”)的副总裁牛曙斌还历历在目。

“多重因素叠加下，情况十分紧迫。”他告诉记者，“一是江苏遇到65年来最强持续高温，电力需求远超预期；二是江苏电网中新能源占比逐步升高，历史性首次超过煤电，而风力、光伏发电受自然条件影响，不可避免地具有间歇性、波动性、分布不均等问题。”

换句话说，新能源占比越大，电力系统的安全稳定越受到挑战，也越需要完善以新型储能为代表的电力系统调节机制。

江苏作为制造业大省，一旦电力供应不稳导致拉闸限电，社会生产与居民生活将受严重影响，损失难以估量。为此，在江苏省充放电价差、顶峰补贴、调用次数保障等系列政策下，多家企业承诺：在7月15日前建成投产一批电网侧锂电池储能项目。而协鑫揽下11个项目，冲在保供队伍最前面。

“工期只有短短4个月，我们紧锣密鼓，成立专项小组，安排不同项目滚动推进，经验相互借鉴……”牛曙斌回忆。

经过努力，高温袭来前，所有储能项目如期并网投运。一座座锂电池储能电站像“超级充电宝”，用电波谷时段蓄电、用电波峰时段放电，每天“两充两放”，顺利完成电力保供。

“能打赢这场迎峰度夏的攻坚战，储能起到了‘定海神针’的作用。”牛曙斌感叹。有了锂电池储能电站的调节，让电网“更具弹性”。

大显神通的储能锂电池究竟长什么样子？如何发挥作用？

记者来到位于镇江市的江苏远信储能技术有限公司(以下简称“江苏远信”)厂区，在这里，一块块锂电池被集成、封装，经过严密的安全测试，最终装进一排排集装箱式的储能舱，完成系统调试后交付运输。

“以我们5兆瓦时的液冷储能系统为例，每个储能柜内会用到4992块电池。”江苏远信总经理田维强告诉记者。据他介绍，这些电池和新能源汽车动力电池的材料和工艺相似，但储能更加注重电池的高安全性、低成本和长寿命。

“为此，我们为每个电池包配备了液冷、消防、电池管理、能量管理等系统，实时监控每一块电池的健康状态，确保电池的工作环境，提高系统循环寿命。”田维强说。

“动力电池经过多年发展已走向成熟，无限接近标准品，往往是批量生产；但储能多属于定制化产品——像我们已经成功交付的新疆和田、西藏岗巴的光伏配储项目，都要根据海拔、空气湿度、占地面积、应用场景等要素定制方案。”田维强补充说。

不只布局国内的“用电大省”与新能源富集的“沙戈荒”地区，在市场需求、盈利空间等因素的驱动下，中国锂电池储能厂商还纷纷将视野投向海外。

2024年5月，江苏远信与南非可再生能源集团Veers Group共同成立合资企业，在南非开发和部署创新的可再生能源解决方案；2024年12月，远景储能与法国电力公司EDF签约，将为南非3个储能项目提供电池储能系统；同月，阳光电源与菲律宾上市企业签下迄今为止东南亚最大储能系统订单；2025年1月，协鑫入选沙特电力采购公司储能项目招标合格名单……全球储能锂电池出货量，中国企业占比高达90%。

“储能是一个全球‘同频共振’的行业。”田维强说，“想要推进能源转型，储能是必备的配套产业，因此无论国内外都保持强劲的增长势头。”

压气储能：“空气充电宝”的扩容探索

湖北应城郊外，8个直径约19米的巨大球罐整齐排列。每个球罐下方的井筒，都连接着地下600米处，利用天然盐穴建造的70万立方米的储气库，每小时最多可容纳2880吨空气出入，约等于48节高铁车厢的重量。

储电、发电，就在这巨量的“一呼一吸”间完成。

空气看不见摸不着，到底如何储存能量？中国能源建设集团有限公司(以下简称“中国能建”)一级管理专家李峻给记者打了个生动的比方：“用电低谷时，富余的电能驱动‘打气筒’，将空气压缩至‘轮胎’里形成高压状态。”

这里的“轮胎”，就是盐穴、人工硐室等密封储气库。空气压缩过程中产生的热量，则以热水、熔盐等形态储存在地面的储热罐中。用电高峰时，储气库会释放所储存的高压空气、储热罐释放所储存的热量。这时，高压空气被加热，使其具有极大的膨胀力来驱动空气透平发电机组，就像吹动风电机组的“大风车”一样，产生电能向电网供电。

正是在应城，今年1月9日，中国能建投资建设的全球首座300兆瓦压缩空气储能示范工程“能储一号”全容量并网发电，创下单机功率、储能规模和转换效率三个世界纪录。

单机功率300兆瓦是什么概念？“我们把‘能储一号’当成一个巨大的充电宝，可以给一整个中小型城市持续供电5小时。”李峻解释。在此之前，压气储能的建设规模徘徊在几十兆瓦区间，已投入商运最高的是60兆瓦的江苏金坛项目。300兆瓦的项目在设备定制、工程施工等方面，全世界均无先例可供参考。

谈起为何主动选择“啃硬骨头”，研发如此大功率、大容量的压气储能项目，李峻告诉记者：想要调节整个区域电网的电力波动，需要储能达到一定规模。而同样作为长时大容量储能，压气储能比抽水蓄能选址更灵活、建设周期更短；且300兆瓦级可有效降低工程造价、提升转换效率、带动传统装备制造转型升级，特别是便于电网灵活性调配。

值得一提的是，目前世界上大部分已投运的盐穴型压气储能电站，在发电环节都需要额外的化石能源来加热空气，这个过程叫“补燃”，污染以及热量损失不可避免。而“能储一号”在热量收集利用环节集中攻关，首次通过内循环实现了“非补燃”，不需要任何化石燃料，因此不产生任何污染——走进湖北应城厂区，看不到粉尘漫天，“都是干干净净的”。

“不仅无污染，大自然空气进入我们电站系统，经过温度压力的变化，甚至还能得到过滤，去掉一些粉尘杂质。”中国能建数科集团总经济师李军告诉记者，“相当于一个‘大型空气净化器’!”

作为多领域攻关成果的聚合，“能储一号”的优势还不止于此。

湖北应城作为中部地区最大盐业储备基地，地下盐穴溶腔有4000余万立方米。过去为保持地质稳定，需要注水实现压力平衡。“现在，我们将盐矿开采留下的废弃空腔开发成储气库，”中国能建数科集团技术总监商浩亮指出，“既降低了安全风险与维护成本，也是将传统产业‘再激活’。”

据了解，天然盐穴在湖北、江苏、山东、江西、云南等省份都有广泛分布，传统开发的盐穴储气库，多采用单井单腔模式，但中国的实际情况是90%以上盐穴资源属于水平对接和压裂连通类型，地质条件更为复杂。“能储一号”的成功验证，极具推广价值，可有效推动我国90%以上的盐穴资源再利用。“这是重大的突破，相当于把沉睡的资源盘活了!”商浩亮说。

而在天然盐穴较少的地区，专家们探索出建造地下人工硐室储气、熔盐参与储热的解决方案。在甘肃酒泉，同样300兆瓦装机容量，另一个世界首创——全球首个地下人工硐室型压缩空气储能项目正在施工。

如今，压气储能技术路线逐渐打通，在能源清洁化、低碳化的全球浪潮下，压气储能的市场前景无限宽广。李军向记者透露：并网以来，已经有美国、荷兰、南非等国投资方或能源主管部门对“能储一号”表达了兴趣；虽然多国有过相关研究与实践，但真正让“非补燃”的先进技术路线工程化落地，中国还是头一个。

“未来，我们希望以技术为核心，向世界输出包含上下游产业链的整体方案，让压气储能成为中国绿色能源的一张名片。”他说。

飞轮储能：短时高频，稳压节能

长时大容量储能是能源转型的关键，短时高频次储能同样拥有丰富的应用场景。其中的代表就是飞轮储能。

武汉光谷生态大走廊，一列通体湛蓝的列车“光子号”悬在轨道下方平稳滑过，宛如科幻电影中的未来载具。每当列车减速驶入站台，一套看不见的“能量魔术”就悄然上演。

制动时，惯性产生的电能涌入配电室内的飞轮储能装置，碳纤维材料制成的飞轮转子以每分钟36000转的惊人速度疾旋，将电能转化为动能暂存；而当列车再次启动，飞轮变为发电机模式，将暂存的动能转化为电能，为列车供电。

“这是全球首条全线应用飞轮储能型再生制动能量地面系统的空轨线路。”“光子号”所使用飞轮储能系统的开发厂商——盾石磁能科技有限责任公司(以下简称“盾石磁能”)的市场销售负责人李蕊介绍。

“作为空中悬挂式轨道，如果供电系统故障，乘客困在空中无法撤离，飞轮储存的能量可以牵引列车到临近车站疏散乘客，给安全运营提供更多保障”。

除了“光子号”，盾石磁能开发的飞轮储能系统还在北京地铁房山线、六号线等地面轨道得到应用，飞轮储能系统能够响应距离20公里内轨道线路上的整体网压波动，进行持续频繁快速的充放电，起到节能减排、稳定网压的作用。

“在飞轮储能应用之前，业内一般用电阻，将列车制动时产生的能量转化为热能消耗掉，但噪声扰民问题严重，还存在火灾风险。”李蕊解释，“后来又采用了中压能馈技术，将吸收的能量反馈到交流电网，虽然有了一定的节能作用，但同时带来了对交流电网的谐波污染问题，也无法为用电方节省电费支出。”

而投入飞轮储能装置后，据盾石磁能公开数据，北京地铁房山线1MW飞轮储能系统每天大约可节约1500度电，平均节电率23%；电压波动也从应用前的700伏到928伏，变为投入飞轮后的750伏到900伏，稳压效果明显。

为何飞轮储能在轨道交通中得到越来越多的应用？

“首先，不同于大家更熟悉的长时间、大容量的电化学储能等，飞轮储能属于功率型储能，也就是短时高频次充放电。”李蕊解释。地铁等轨道交通发车频率高，几分钟一趟，电网波动频繁，这要求储能装置每小时要完成几百次充放电，长时储能难以胜任。

此外，飞轮储能作为物理储能技术，安全性更为突出。“现有储能技术里，飞轮储能是唯一没有火灾、爆炸、有毒风险的储能技术，更加可靠环保”。

据李蕊介绍，不同于行业内更多厂家使用的钢制转子，盾石磁能的飞轮产品转子用了质量更轻、韧性更高的碳纤维复合材料，采用先进的被动磁悬浮轴承。这样一来，碳纤维复合材料转子的飞轮产品通过提升转速而非质量来增加存储能量，响应速度、安全性、使用寿命以及安装难度、维护保养各方面特性优势更加突出，更适用于轨道交通领域。

除了轨道交通，飞轮储能还可应用于其他对电能稳定性有高要求的场景，包括数据中心的UPS(不间断)电源，防止计算机数据丢失，还有石油钻井平台的钻机势能回收再利用等。

当前，储能行业迎来快速发展阶段，各种新型储能技术遍地开花，不同功能的“超级充电宝”正八仙过海、各显其能。“任何一种储能技术都有适用的场景，”李蕊告诉记者，“关键在于根据场景选择合适的技术。”