陈海生谈中国储能发展及战略优势

储能是多领域技术突破的基石

A：

我们研究所是吴仲华先生1956年回国之后创建的。吴先生不仅是“叶轮机械三元流动”理论的创始人，也是“温度对口、梯级利用”这一科学用能思想的创始人，同时还是世界工程热物理学科的创建者。

A：

工程热物理跟我们的日常生活紧密相关。以热发电为例，煤燃烧、传热，使水变成水蒸气，进而驱动蒸汽轮机发电——这整个过程就是热功转化的过程，是一个热物理过程。燃气轮机、航空发动机和汽车发动机也涉及热和功的转化。当然，除了热和功的问题，还有“冷”的问题，比如空调、冰箱等常见的普冷应用以及深度冷冻、超导冷却等涉及深低温的情况，它们都是工程热物理学科的典型应用场景。

近些年，面向国家重大战略需求，我们研究所致力于抢占能源领域科技制高点，为此，围绕工程热物理学科，在能源领域形成了两个主攻方向：第一个是化石能源（高碳能源）的低碳燃烧和利用，第二个就是可再生能源（主要是分布式能源）的热利用与储能技术。在储能方面，我们主要研究物理储能，包括压缩空气、蓄冷蓄热、抽水蓄能以及飞轮储能。

这里就以我们研究的压缩空气储能系统为例。它可以利用用电低谷时段的富余电力驱动压缩机压缩空气，并将高压空气存储在储气装置中；同时，通过换热器回收压缩过程中产生的热量，并将其存储在蓄热器中。在用电高峰时段，释放储气装置中的高压空气，使其吸收存储的热量升温，形成高温高压空气，然后驱动膨胀机发电。通过这样一个系统，我们就把低品质、低价值的电能变成用电高峰时段高品质、高价值的电能。

A：

储能实际上指的是通过介质或者设备把能量存储起来，然后在需要时再予以释放的过程。储能技术分类方式多样，若按最终输出形式，主要可以分为储电和储热（含储冷）两大方向。储电大致包括物理储能和化学储能（又可以分为电化学储能和燃料类化学储能）。

所谓物理储能，就是先把电能转化成其他物理形式的能量，需要时再予以释放的技术。例如抽水蓄能，它就是指储能的时候，通过水泵抽水把电能转化成水的势能，然后在需要的时候再通过水轮机将势能转化为电能。飞轮储能也属于物理储能，它是通过电动机驱动飞轮转子高速旋转，进而把电能转化成轮子的动能，然后在需要的时候使飞轮减速，再将动能转换成电能。

电化学储能主要包括各种电池，如锂电池、液流电池、钠电池等，这种技术利用可逆氧化还原反应，使离子价态发生变化，并伴随电子转移，完成电能和化学能之间的转换，从而实现储能目的。燃料类化学储能，如氢储能，本质上是通过电解水等电化学过程将电能转化为化学能进行存储，需要时再通过燃料电池等方式将化学能重新转化为电能。

A：

其实我们生活当中存在非常多的储能。比如说，电动车、笔记本电脑是储电的形式；冬天用的暖水袋、北方地区的炕则是储热的形式；我们小时候玩带发条的玩具，拧发条的过程其实就是在储机械能。如今，随着可穿戴电子设备、移动通信工具的普及，以及交通电气化、可再生能源的大规模发展，社会对储能的需求也大幅度地增加。

A：

无论是电磁弹射还是激光武器，最关键的都是能量要快速释放，这就需要用储能设备把低功率的能量存储起来，然后转化成能够快速释放的能量。飞轮、超级电容器都具有这个能力。

A：

是的，储能是多领域技术突破的基石。

压缩空气储能技术的发展历史与前景

A：

新型能源体系对储能的需求是多方面的。从时间尺度上看，储能场景通常可以分为三类：一是短时高频型，侧重快速响应，主要用于调节电能质量；二是中短时长型，主要用于日内削峰填谷、促进可再生能源消纳；三是长时储能型，旨在实现跨时段（甚至跨季节）的能量调度。

不同场景对储能的响应速度、持续时长、容量规模等要求不同，也分别需要更适配的储能技术。因此，可以说，储能技术各有所长，场景与技术的精准匹配才是关键。

A：

二者在原理上是相通的，但也有差异。风箱是木质的，韛是皮质的囊。

A：

大体经历了三个阶段。

第一个阶段是传统压缩空气储能技术的发展（设计理念来自燃气轮机装置的热力学理想模型——布雷顿循环），大致为20世纪40年代到1991年。这一阶段主要依托燃气轮机技术，其工作原理是利用压气机压缩空气，然后送入燃烧室参与燃料的燃烧反应，进而驱动透平膨胀机发电。德国的Huntorf电站和美国的McIntosh电站都是这一阶段的代表性工程，两者的发电功率均达百兆瓦级。

第二个阶段是新型压缩空气储能技术的研发阶段。为了解决传统压缩空气储能依赖化石燃料、效率偏低等问题，人们研发出了多种新型压缩空气储能技术，比如绝热式压缩空气储能、蓄热式压缩空气储能以及我们提出的超临界压缩空气储能等。

第三个阶段大概就是2020年以后，此阶段聚焦于先进压缩空气储能这一技术路线。该技术路线实现了两个重要突破：一是回收了压缩过程中产生的压缩热，提升了系统的效率；二是以压缩热替代了来自化石燃料的热能，摆脱了对燃料的依赖。如此一来，就使整个压缩空气储能技术的发展上了一个台阶。

事实上，因为贫油少气的能源资源禀赋和储气地质条件方面的限制，传统的压缩空气储能技术并未在中国推广开，因此我国就需要一些新的储能技术。我们研发的先进压缩空气储能技术就诞生于这一背景下。

A：

是的，我们相当于跳出了布雷顿循环。单纯从储能的角度看，如果储能和释能在路径上能够重合，或者叫“原路返回”，那么理论上系统的效率就能达到最高。在这个思路的指引下，我们在设计部件的时候，贯彻了“储释对应、循环匹配”的原则——不仅储能过程和释能过程要匹配，压缩过程和膨胀过程也要匹配，其中的压力、温度、流量等参数也要匹配，就是为了尽可能保证能够原路返回。在此基础上，我们再在控制、运行上尽量地做到匹配，这样才能使整个系统能够尽量接近理论上的最高效率。

A：

第一，压缩空气储能技术的优点是储能规模大，设备使用寿命长，储能周期长，单位成本也较低，适用于长时大规模储能场景。随着未来长时大规模储能需求不断增加，压缩空气储能的占比会越来越高。

第二，压缩空气储能的发展有一个过程。虽然截至2024年上半年，在全国已投运的新型储能总装机规模中，压缩空气储能这一技术路线只占约1%，但是目前其在建和规划规模已相当可观。我相信在不久的将来，压缩空气储能装机占比能够增长到5%～10%。

压缩空气储能在性能上比较接近抽水蓄能，但是它的建设周期更短——抽水蓄能电站的建设一般需要7～10年，压缩空气储能电站则只需1～2年就可以建好。

新型储能的爆发式增长

A：

一直到2023年，抽水蓄能都是我国电力储能装机的主体，因此被视为传统储能。为了便于区分，行业一般将除抽水蓄能外以输出电力为主要形式的各种储能技术统称为新型储能技术。

A：

按功率装机口径，2024年我国新型储能装机已超过抽水蓄能，成为第一大储能技术。2025年新型储能一年的装机量相当于抽水蓄能长期以来的装机总和，发展非常快。背后原因大致可以分为以下三点。

第一，刚需驱动，即可再生能源大规模发展带来的调节需求。截至2025年底，全国可再生能源装机总量约占全国电力总装机的60%，其中，风电、太阳能发电装机合计18.4亿千瓦，历史性超过火电。可再生能源具有间歇性和波动性，这就要求电力系统具备灵活的电源以便调节。传统电力系统以火电为主，电力单向输送，运作模式是“源随荷动”：负荷一动，就需要控制火电的发电量，以便跟负荷形成一个动态的平衡，维持电网稳定。

但是，随着可再生能源大规模发展，或者说能源结构发生变化，发电端接入大量不稳定的光伏、风电，而用户端也装了很多分布式光伏、分散式风电，这样一来，发电端和用户端都不稳定，同时叠加用户用电的波动性变强，此时，若再没有灵活的调节能源，就无法保障整个电力系统的安全性和经济性。在这种情况下，新型储能成为支撑电力系统灵活调节的关键技术。

第二，早期新型储能技术不成熟、价格偏高，但随着国内外技术的迭代和产业的发展，储能成本下降、可靠性提升，产业链也逐渐完善。第三，国家政策支持。自2017年起，国家陆续出台了很多政策，从价格机制、产业发展指导等方面对新型储能予以支持。在此背景下，新型储能快速地发展了起来。

A：

是的。

A：

业界总体上认为，它要占到可再生能源的10%～20%，才能保证以可再生能源为主体的新型能源体系安全、稳定地运行。根据我国关于做好碳达峰、碳中和工作的目标，到2060年，非化石能源的消费占比要达到80%以上，其中主体应该是风能、太阳能等可再生能源。究竟是多少呢？不同的人预测也不一样，有人说60亿千瓦，也有人说100亿千瓦，我们就取60亿这个低值，而针对10%～20%这个比例，可以取中间数15%，60亿乘15%，那就是9亿千瓦的储能装机规模。从这一点上来看，新型储能作为一个新兴支柱产业当之无愧。

A：

2025年全年新型储能新增装机约6000万千瓦。

A：

“136号文”虽然不再强制要求配储，但强调推动新能源和储能的市场化发展。在市场化环境下，供需矛盾就会影响电力价格，而储能恰恰是一种灵活性资源，可用于解决电力系统的供需矛盾。新能源项目配置储能，不仅能够满足电力调度和上网的需求，也可以依托实时电价信号挖掘收益，这样就从原来的“要我装”变成现在的“我要装”，从原来的政策驱动变成现在的市场驱动。长期来看，这对储能产业的发展是一项利好。

A：

对，已经到了这个阶段。

A：

用一句话来概括就是“高速发展”，主要体现在三个方面。

一是在技术上实现了从跟跑、并跑到领跑的变化。我国的很多储能技术，从发表文章、申请专利，到示范应用，都已经达到了世界第一。一些储能技术，比如说锂电池、压缩空气、液流电池等路线，在技术创新方面也确确实实走在了国际前列。

二是储能的市场规模快速地增加。“十四五”期间，我国抽水蓄能装机规模较“十三五”基本上翻了一番，而截至2025年底，全国已建成投运新型储能装机规模与2020年（“十三五”末）相比增长超40倍。

三是国际竞争力显著增强。国内储能产品的出口量有了大幅度增加。总体来看，目前全球70%的储能都是中国造的。这是个很好的发展趋势。

A：

是的。

未来能源与储能

A：

未来能源是一个体系，可以从四个维度来理解：一是新的能源路线，比如氢能、氨、醇等；二是新的能源技术，包括核聚变、构网型储能等颠覆性前沿技术；三是新的用能场景，比如绿电直连、零碳园区等；四是新的能源机制，如面向可再生能源的电力市场机制、针对储能的容量电价机制等。这些前沿方向，是支撑我国建设新型能源体系的重要组成部分。

A：

储能是未来能源的核心基础设施和关键支撑。在未来的新型能源体系中，无论是核聚变还是核裂变，都需要灵活的调节资源与之配合，这样才能使整个能源体系稳定、高效地运行。

储能的发展趋势

A：

我认为有两点值得关注：一是长时储能会有比较大的市场需求，二是“人工智能+储能”将成为一种重要的发展趋势。人工智能的发展将改变整个储能领域，比如储能系统的设计、加工制造、运行维护以及商业模式等。

A：

我们常讲，人工智能的尽头是能源，能源的尽头是储能。支撑人工智能的算力能为人工智能提供稳定、可靠的能源供给，而这正是储能对人工智能的贡献。现在大的算力中心的耗能就相当于一座城市，而且算力中心对能源的可靠性要求也更高。

A：

高质量。

A：

“十四五”期间，储能行业处于高速发展状态，但是，到了“十五五”期间，就应该从“高速发展”向“高质量发展”转变。一方面，技术上要高质量发展，性能要进一步提升，包括安全性、可靠性、效率等；另一方面，市场也要高质量发展，要形成比较长期的、稳定的、合理的价格机制，从而使整个储能行业健康、稳定、可持续地发展。