【计为工业课堂】储能技术：现代能源系统的关键支撑力量

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当新能源走向主流，从工商业园区到数据中心，从风光电站到家庭光储，储能技术已经不再是“锦上添花”，而是能源系统的新基础设施。

在这个快速发展的大背景下，储能技术体系也从最初的电池储能，走向多类型共存、多场景协同、多能源耦合的新阶段。

新兴储能世界里，电化学、机械储能、热储能、氢能储能、二氧化碳储能都在并行演进。

小编简单梳理储能的整体结构、发展方向与技术趋势，希望帮助有需要的工程师理解。

一

为什么储能正变得越来越重要？

新能源带来的核心矛盾很简单：

• 发电是随机的

• 负载是确定的

而储能的意义，就是让电力系统变得更稳定、更柔性、更可调控。

储能负责的核心任务包括缓解新能源波动，提供调频、调峰，对用户侧削峰填谷，提供备用电源保障，降低用电成本，保证敏感负载不间断供电。

随着双碳战略持续推进，储能的重要性还将持续提升。

二

当前主流储能技术全景

为了方便理解，可把储能技术划分为四个大类：

1、电化学储能主要包括：

锂电池储能（LFP / NCM）：体积能量密度高，系统成熟度高

钠离子储能：成本低、安全性高，行业热点

全钒液流电池：寿命长、不易起火，适合大型电站

锌基电池、铁空气电池：正在成为长时储能的新方向

该技术响应速度快，部署灵活，最适合分布式储能、电网侧调频和工商业储能。

2、机械储能常见应用

• 抽水蓄能（Pumped Storage）：全球规模最大、寿命 30–60 年

• 压缩空气储能（CAES）：利用洞库储气释能，规模大、寿命长、成本低。

• 飞轮储能（Flywheel）：响应毫秒级，用于高速场景如轨道交通

它的优点是寿命长、稳定性好，电站型技术较多，适合电网侧应用。

3、热储能典型应用：

• 熔盐储能（Molten Salt）

• 固体蓄热

• 余热利用储能

由于成本低，大规模储能的经济性好，与工业热过程结合紧密等特点，被广泛应用。

4、氢能储能 & Power-to-Gas 技术

包括电解水制氢储氢，氢燃料电池发电，储氢材料（高压储氢、液氢、有机液体储氢、固体储氢）等应用。适合超长时储能和大规模跨季节能量调节。

5、CO₂ 储能（二氧化碳储能）

近年来，一种采用二氧化碳作为储能工质的新兴技术开始受到关注。它被认为可能成为未来长时储能 + 清洁能源调节的重要选择。CO₂ 储能属于“压缩-膨胀循环储能”（类似于压缩空气储能），但工质从空气换成了二氧化碳，带来了全新的工程优势。

CO₂ 储能的工作原理可概括为：

• 低电价时 → 用电将 CO₂ 压缩成液体 → 储存能量

• 高电价 / 需要供电时 → 液体 CO₂ 蒸发膨胀 → 驱动涡轮发电

这一过程类似于“把电变成压力，再把压力变成电”，但使用 CO₂ 的原因非常关键。

相比传统的压缩空气储能，CO₂ 储能有以下优势：

CO₂ 的临界点低，液化容易、效率更高

CO₂ 在 31℃ 和 7.4MPa 就能液化，而空气需要极低温度，成本更高。

储能装置更紧凑，土地需求更少

CO₂ 的能量密度是压缩空气的 5～7 倍。

适合“稳态电站”，效率可达

60–75% 比早期 CAES 提升明显。

具备零排放特性

CO₂ 在系统内循环，其本身不会排放。这意味着 CO₂ 储能有望在长时储能、电网调峰、工业能源系统中发挥重要作用。

虽然它仍处于产业化初期，但以下场景已有示范项目：

• 电网侧调峰储能电站

• 可再生能源并网调节

• 光伏/风电配套长时储能项目

• 工业园区冷热电联供系统

• 未来可能用于数据中心余热回收发电

对工程师来说，CO₂ 储能值得重点关注，因为它兼具高能量密度，可长时储能（8–20 小时或更长），系统稳定度高，不涉及易燃材料，可与火电余热系统耦合，是未来极具潜力的储能路线。

三

储能系统的构成

无论哪种储能技术，一个储能系统的工程核心通常包括：

• 电芯 / 储能介质（锂电、钠电、CO₂、熔盐等）

• BMS / FMS / TMS 等各种管理系统

• PCS 电力变换设备

• EMS 能源调度管理

• 安全系统（消防、热管理、保护逻辑）

• 监控系统与通信协议

从电池到控制逻辑，再到安全系统，每个环节都决定着储能能否安全可靠运行。

四

储能行业未来的趋势

多技术路线协同化

锂电 + CO₂ 储能 + 氢储能 + 液流电池将按场景分工，而不是单技术独大。更长时储能成为关键需求，新能源占比提升后，8–20 小时的“长时储能”将成为重点。

安全技术系统化

从材料安全 → 模组安全 → 箱体安全 → 电站安全的全链路体系会成为标配。

储能与数字化深度融合

AI+EMS、数字孪生储能电站、智能温控将显著提升系统寿命和效率。

CO₂ 储能等新技术有望走向产业化

尤其是大型电站与工业耦合领域。

工程师需要持续关注这些趋势，因为它们将在未来 5–10 年深刻影响能源系统设计与项目机会。

五

结语

从电力系统到工业制造，从工商业园区到未来的能源互联网，储能已经不是“某个行业的技术”，而是所有工程师都需要理解的基础设施能力。

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PROFILE

计为技术工程师

陈工

陈工，是计为自动化资深工程师，长期专注于液位测量设备的现场应用与技术改进，具备丰富的工程实践经验。曾多次参与石化、电力等行业项目，对雷达液位计、磁翻板液位计等仪表的选型、安装与故障分析有深入研究，尤其擅长解决密封、振动、温差等极端工况下的安装问题，帮助客户提升系统稳定性与测量可靠性。

计为专注于物位测量仪表的研发与生产，提供可靠的自动化解决方案。拥有50+项国家专利，荣获国家高新技术企业认证。

封面丨小黄

文字丨陈工

图片丨阿刀

审核丨小田

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