随着全球能源转型的加速推进，高风光占比的电力系统对长时储能技术的需求日益增长。长时储能技术不仅能够应对风光资源的波动性，还能够在跨天、周甚至季节的时间尺度上平衡能源供需，保障电力系统的稳定运行。
在3月19日举办的OFweek2024（第四届）储能技术与应用高峰论坛上，南方科技大学碳中和能源研究院院长赵天寿，分享了其对长时储能技术的重要性、现状、挑战以及未来发展趋势的看法。
长时储能技术现状及挑战
长时储能技术是实现能源转型和碳中和目标的关键。随着太阳能和风能等可再生能源在电力系统中占比的提高，电力系统的波动性也随之增加。为了应对这种波动性，电力系统需要能够在4小时甚至更长时间内储存能量的长时储能解决方案。长时储能技术能够平滑风光发电的间歇性，提供必要的备用电源，以维持电网的稳定和可靠。
目前，长时储能技术主要包括机械储能、电化学储能和燃料储能三种类型。机械储能中的抽水蓄能和压缩空气储能技术已经产业化，具有成熟、成本低、地域限制等优点。电化学储能中的液流电池技术较成熟，具有技术成熟、成本较高等特点，目前正处于示范加产业化阶段。燃料储能技术则能够实现跨季节储能，但目前仍处于研发加示范阶段。
尽管长时储能技术在电力系统中的应用前景广阔，但仍面临一系列挑战。赵天寿认为，首先是地域限制问题，优质的储能资源趋于饱和，而且建设周期长，环境影响评估审批缓慢。此外，技术挑战也不容忽视，例如抽水蓄能和压缩空气储能的效率较低，而液流电池的安全风险高，成本和寿命问题亟待解决。
液流电池储能技术的发展
液流电池储能技术因其容量与功率解耦、高安全、时长灵活、扩容方便、资源自给率高、循环寿命长等优势，被认为是理想的长时储能技术。液流电池通过使用可流动的能量载体（如氢、甲醇、氨等燃料以及电解液）和相应的能量转换装置（如电解池、燃料电池、液流电池等），实现了储能时长的灵活性和规模化。
液流电池储能技术的发展关键在于突破其关键科学问题。这包括跨尺度多子传递与电化学反应相互作用关系的复杂性。赵天寿介绍到，为了提高液流电池的电流密度和电解液利用率，需要构建热质传递与电化学耦合理论，这是降低系统成本、推动产业化的关键。
近年来，液流电池储能技术取得了显著的研究进展。赵天寿表示，高电导率、高选择性的液流电池隔膜的研发，以及高活性、高稳定性电极表面材料的探索，都为提升电池性能提供了可能。此外，多尺度电极结构的设计和优化，以及流道结构的创新，也为提高电池的能量效率和循环寿命做出了贡献。
赵天寿指出，液流电池储能技术已经进入商业化发展的初期阶段。国家层面的政策支持和产业空间的拓展，为液流电池的商业应用提供了良好的环境。例如，国家能源局发布的新型储能示范项目中，液流电池项目占据了重要位置。同时，液流电池储能系统成本的降低和性能的提升，也为大规模商业落地奠定了基础。
随着风光占比的不断提高，电力系统对长时储能技术的需求将更加迫切。液流电池储能技术以其独特的优势，有望在未来的电力系统中发挥重要作用。为了实现大规模商业应用，需要持续推动新技术的工程化应用，完善产业链，并解决技术挑战，以满足新型电力系统对储能的所有要求。
