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作者：陳海生1 李泓2 徐玉杰1 徐德厚3 王亮1 周學志1 陳滿4 胡東旭1 林海波1,2 李先鋒5 胡勇勝2 安仲勛6 劉語1 肖立業7 蔣凱8 鐘國彬9 王青松10 李臻11 康飛宇14 王選鵬15 尹昭1 戴興建1 林曦鵬1 朱軼林1 張弛1 張宇鑫1 劉為11 岳芬11 張長昆5 俞振華11 黨榮彬2 邱清泉7 陳仕卿1 史卓群1 張華良1 李浩秒8 徐成8 周棟14 司知蠢14 宋振11 趙新宇16 劉軒13 梅文昕10
單位：1. 中國科學院工程熱物理研討所； 2. 中國科學院物理研討所； 3. 畢節高新技術產業開發區國家動力年夜規模物理儲能技術研發中間； 4. 南邊電網儲能股份無限公司； 5. 中國科學院年夜連化學物理研討所； 6. 上海奧威科技開發無限公司； 7. 中國科學院電工研討所； 8. 華中科技年夜學電氣與電子工程學院； 9. 廣東新型儲能國家研討院無限公司； 10. 中國科學技術年夜學火災科學國家重點實驗室； 11. 中關村儲能產業技術聯盟； 12. 吉林年夜學化學學院； 13. 南邊電網電力科技股份無限公司； 14. 清華年夜學深圳國際研討生院；15. 武漢理工年夜學物理與力學學院；16. 南京師范年夜學動力與機械工程學院
援用：陳海生, 李泓, 徐玉杰, 等. 2024年中國儲能技術研討進展[J].儲能科學與技術, 2025, 14(6): 2149-2192.
DOI：10.19799/j.cnki.2095-4239.2025.0553
摘 要 本文對2024年度中國儲能技術的研討進展進行了綜述。通過對基礎研討、關鍵技術和集成示范三方面的回顧和剖析，總結得出了2024年中國儲能技術領域的重要技術進展，包含抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、鉛蓄電池、鋰包養價格離子電池、液流電池、鈉離子電池、超級電容器、新型儲能技術、集成技術和消防平安技術等。綜合剖析表白中國儲能又經歷了高速發展的一年，在基礎研討、關鍵技術和集成示范方面均有主要進展。中國堅持了世界儲能技術基礎研討、技術研發和集成示范領域最為活躍的國家位置。中國機構和學者在儲能領域發表SCI論文數、申請WIPO國際發明專利數、新增集成示范和產業化項目裝機容量均居世界第一；新型儲能裝機功率初次超過抽水蓄能，迎來歷史性時刻，總體上中國儲能實現了規模化發展。
關鍵詞 儲能；技術；進展
隨著國家“雙碳”戰略的深刻實施，我國新型動力體系建設穩步推進，動力保證基礎不斷夯實，已建玉成球最年夜的清潔動力系統。儲能是解決可再生動力規模化消納和實現動力反動的關鍵支撐技術，已成為構建新型電力系統的焦點要素和基礎裝備，也是催生國內動力新業態、搶占國際戰略新窪地的主要領域，對構建平安高效、清潔低碳的動力體系具有主要意義[1-5]。
總體上，我國儲能行業處于高速發展階段，經歷了從商業化初期階段向規模化發展階段的轉變[3-5]。2021—2023年，筆者對中國重要儲能技術的年度研討進展進行了綜述[3-5]，獲得了學術界和產業界的廣泛關注。2024年，我國中國儲能技術和產業又經歷了高速發展的一年，儲能技術疾速發展、裝機規模年夜幅增添、政策市場化推進加速、產業實現規模化發展。學術界和產業界的伴侶建議筆者繼續撰寫一篇綜述性文章，對中國2024年儲能技術的研討進展進行系統的回顧和剖析。
本文是受《儲能科學與技術》期刊邀請，依托中國化工學會儲能工程專業委員會和中國動力研討會儲能專業委員會的專家，擬對2024年中國的重要儲能技術的研討進展進行綜述，包含抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、鉛蓄電池、鋰離子電池、液流電池、鈉離子電池、超級電容和新型儲能技術等，盼望能夠通過對儲能技術基礎研討、關鍵技術、集成示范等的回顧和剖析，總結2024年中國儲能技術領域的重要進展，為儲能領域的研討生、科研任務者和工程技術人員供給參考。
本文共14節，此中媒介由陳海生撰寫，第1節抽水蓄能由陳滿、徐德厚、周學志撰寫，第2節壓縮空氣儲能由周學志、朱軼林、徐玉杰撰寫，第3節儲熱儲冷由王亮、張弛、林曦鵬撰寫，第4節飛輪儲能由胡東旭、戴興建、張華良撰寫，第5節鉛蓄電池由林海波、劉為撰寫，第6節鋰離子電池由李泓、岳芬撰寫，第7節液流電池由李先鋒、張長昆、俞振華撰寫，第8節鈉離子電池由胡勇勝、黨榮彬、劉語撰寫，第9節超級電容由安仲勛、劉語撰寫，第10節新型儲能技術由肖立業、周學志、邱清泉、陳仕卿(重力儲能)、王亮、史卓群、徐玉杰(熱泵儲電)、蔣凱、李浩秒、徐成(液態金屬)、康飛宇、周棟、司知蠢(水系鋅離子)、王選朋、宋振(鉀離子電池)、尹釗、趙新宇、徐玉杰(AI for儲能)撰寫，第11節集成技術由劉軒、鐘國彬、宋振撰寫，第12節消防平安技術由王青松、梅文昕撰寫，第13節綜合剖析由陳海生、張宇鑫、李臻撰寫，第14節結論與瞻望由陳海生撰寫，全文由陳海生統稿。由于作者程度無限，加之時間倉促，文中缺乏和不當之處，敬請讀者批評斧正。
1 抽水蓄能
抽水蓄能是年夜規模儲能的主流技術之一，具有儲能容量年夜、系統效力高、運行壽命長、技術成熟等優點。2024年我國抽水蓄能行業堅持高速發展態勢，抽水蓄能技術進進規模化、智能化、生態化發展的新階段。今朝，水泵水輪機流動特徵、機組設備與把持技術、系統調度和優化、市場價格機制及經濟性、新型抽水蓄能等是基礎研討的重點標的目的；關鍵技術方面，年夜型電站工程建設技術、機組設計制造技術和系統集成及智能化運行技術等是研發重點。
1.1基礎研討
在流動特徵研討方面，文獻[6]通過CFD仿真提醒了側式進/出水口連接隧洞的流態演變規律，指出采用漸變擴縮式斷面設計可使水頭損掉下降25%，流量分派不均勻度把持在5%以內。文獻[7]針對水泵工況斷電變亂，樹立了導葉關閉時間與反轉轉速的量化關系模子，提出“快-慢-快”三段式關閉戰略。文獻[8]發現變速機組在水輪機工況下存在最佳轉速婚配點。文獻[9]選取轉輪進、出吵嘴、包陰沉的天空彷彿又有雪落下的跡象。宋微拖著行李箱角和葉片數4個參數，基于正交試驗驗證了斜流泵進行抽水蓄能化改革的可行性。文獻[10]通過數值仿真計算，對孔道流量、流速分布及其不均勻性以及進、出流水力單元的間距進行了剖析，獲取了同發同抽運行時豎井式進/出水口的水力特徵。
在機組設備與包養網車馬費把持技術方面，文獻[11]剖析了對稱掉磁毛病對機組的影響，提出基于下拋阻抗圓判據和直流電壓判據的新型保護計劃，為交通勵磁電機主機設備的靠得住性設計供給了理論支撐。文獻[12]針對年夜型雙饋感應電動機轉子偏疼毛病風險，提出一種注進補償電流來克制由偏疼率惹起的不服衡磁力的方式。文獻[13]樹立了定速與變速機組聯合運行調頻數值仿真模子，并進行調頻協調仿真，提醒了定速與變速機組聯合運行下電站的一、二次調頻動態特徵。文獻[14]在多個工況下提出了4種可行的協聯把持戰略，仿真剖析結果表白發電工況下適合采用交通勵磁系統把持功率、機組調速器把持轉速的把持戰略；抽水工況下適合采用交通勵磁系統把持功率、機組調速器把持開度的把持戰略。
在系統調度和優化方面，文獻[15]開發了抽蓄電站輸水發電系統計劃設計模子，實現輸水發電系統三維線路布置、聯動疾速計算以及多計劃直觀量化比選，有用進步了設計效力。文獻[16]提出一種基于博弈論組合賦權的抽水蓄能電站選址評價方式，結合了主觀賦權法的經驗判斷，又優化了客觀賦權法的數據剖析。文獻[17]提出全清潔動力下的高品質礦區動力系統及其設置裝備擺設優化方式，在充足當場消納可再生動力，實現礦區生產供能的全清潔化的同時向外饋送靈活、穩定、可控的電能。文獻[18]通過協調風電、光伏與抽水蓄能的互補特徵，解決高比例可再生動力并網帶來的出力不確定性與電力市場收益優化問題，晉陞聯合發電系統的經濟性和穩定性。文獻[19]考慮到風能和太陽能自然的互補性和不穩定性、抽水蓄能電站“調峰調谷”的優勢以及電網對穩定靠得住動力供應的需求，基于改進螢火蟲算法開展了多能協調優化調度技術研討，互補運行動力系統的出力波動年夜幅下降。
在市場機制及經濟性方面，文獻[20]分別對現貨市場構成前后電力市場環境下的電量電價和容量電價進行測算，指出現階段未構成現貨市場的情況下嚴格執行兩部制電價是公道有用的，未來構成現貨市場后將由市場競爭天生電價。文獻[21]在抽水蓄能電站的市場化運行佈景下，構建了抽水蓄能電站順次參與現貨-輔助服務市場的容量電費定價模子，實現以經營期內出入均衡為目標按期滾動審定抽水蓄能電站的待分攤本錢。文獻[22]通過確定抽水蓄能項目核算邊界、識別基準排放情形、確定基準線碳匯核算方式，構建了抽水蓄能電站項目碳減排量核算方式。文獻[23]從系統經濟性、低碳性、靈活性、靠得住性4個效益維度，樹立了抽水蓄能電站在新建電力系統中的運行後果評價體系，能夠周全、真實地反應抽水蓄能電站給新建電力系統帶來的效益。
在新型抽水蓄能技術方面，文獻[24]研發的氣液復合儲能系統，通過液態壓縮空氣與抽水蓄能的耦合，使循環效力和建設本錢均獲得改良。文獻[25]闡述三種分歧地(海)下抽水蓄能發展現狀，關鍵技術和挑戰，提出基于硬巖掘進機發掘的低本錢地下抽水蓄能計劃。文獻[26-27]驗證了水下抽蓄(UPHS)與海上風電協同外送的可行性。電磁暫態仿真表白，設置裝備擺設30%風電容量的UPHS系統可將并網點功率波動從40%克制至12%；容量優化研討發現，水下抽蓄的引進可以年夜幅晉陞遠海風電場的建設規模與投資收益。
1.2關鍵技術
在機組設計制造技術方面，首臺套交通勵磁變速抽蓄機組國產化研發迎來多項里程碑式進展。2024年8月，東方電氣在四川德陽完成了300 MW級變速抽水蓄能機組發電電動機1∶1轉子飛逸試驗，驗證了轉子系統的穩定性和靠得住性。10月，水利水電科學院完成了南網儲能公司肇慶浪江和惠州中洞兩個抽水蓄能電站變速機組的第三方試驗臺水泵水輪機模子驗收試驗。12月，惠州中洞抽水蓄能電站400 MW變速機組發電電動機通風模子試驗在哈爾濱電機廠順利完成。
在智能運維技術方面，文獻[28]剖析了數字孿生技術對智能抽水蓄能電站關鍵業務的支撐後果，其開發的數字孿生智能抽水蓄能電站檢修系統能顯著進步電站運行效力和治理程度。文獻[29]提出一種新型抽蓄機組毛病診斷知識圖譜構建方式，為機組毛病領域的智能問答、輔助決策等方面的具體應用樹立了堅實的基礎。文獻[30]提出了考慮聲-振模態結合的抽水蓄能機組軸承毛病診斷技術，綜合運用聲紋與振動特征，采用逆巴克頻譜變換、卷積計算、長短期神經網絡等方式，有用晉陞了軸承毛病診斷的準確率。我國首個抽水蓄能年夜模子正式投用，可實現運行狀態預警剖析、資產線上治理、檢修戰略制訂等效能。
年夜型電站工程建設技術方面，廣東梅州抽水蓄能電站二期工程首條排風豎井順利貫通，這是我國首個硬巖區4 m年夜直徑400 m級深豎井采用反井鉆機全斷面掘進技術的工程。國內首臺1000 MPa級高強鋼引水鋼岔管在露臺抽水蓄能電站順利通過驗收，該電站額定水頭724 m，為世界最高，勝利應用后，將為1000 MPa級高強鋼在國內后續特洪流電工程、超高水頭抽蓄電站、年夜容量沖擊式發電機組關鍵焦點承壓部件上的年夜規模應用供給堅實的技術支撐。
1.3集成示范
2024年，豐寧、蟠龍、廈門、阜康、句容、清原、東陽、寧海、五岳和鎮安等抽水蓄能電站均有機組投產發電。此中，河北豐寧抽水蓄能電站裝機容量、儲能才能、地下廠房規模和地下洞室群規模均為世界第一。11、12號機組分別于2024年8月和12月投產，填補了國內年夜型交通勵磁變速機組應用空缺。重慶蟠龍抽水蓄能電站是初次在軟巖區建設年夜型抽水蓄能電站，運用錨索加固、模子仿真剖析技術，運用遙感遙測技術，解決長斜井施工難題，建成地質災害一體化智能監測預警體系，摸索構成國產機組定轉子光纖測溫的“蟠龍經驗”。福建廈門抽水蓄能電站是國內首個全站監控系統應用全國產芯片的抽水蓄能電站。新疆阜康抽水蓄能電站是國內抽水蓄能行業首個采用EPC工程總承保證理形式的項目，采用BIM技術貫穿設計、施工、運維全性命周期，初次設計制造應用庫岸面板年夜跨度曲面滑模，初次研討應用瀝青和鋼筋混凝土面板接頭年夜變形止水結構。遼寧清原抽水蓄能電站為東北地區最年夜的抽水蓄能電站，初次在抽水蓄能領域應用氣泡防冰技術。河南五岳抽水蓄能電站是國內首臺采用“高強度復合轉輪”的機組，轉輪效力達94.3%。同時，抽蓄機組參與電力市場邁出了里程碑式的一個步驟。廣東梅州電站作為我國首個自立參與電力市場買賣的抽水蓄能電站，標志著抽水蓄能市場化經營路徑的衝破。
2 壓縮空氣儲能
壓縮空氣儲能(CAES)技術具有儲能容量年夜、儲能周期長、系統效力高、運行壽命長、比投資小等優點，被認為是極具發展遠景的年夜規模儲能技術之一。2024年，我國壓縮空氣儲能技術實現了100 MW到300 MW的跨越式發展，在系統總體特徵和能量損掉機理、關鍵技術、集成示范等方面均獲得主要進展。
2.1基礎研討
在系統總體特徵與參數優化方面，文獻[31]提出了一種結合概率-負載因子的非設計運行CAES系統耦合設計方式，提醒了壓縮機/膨脹機在變質量流量、變壓力等條件下的效力變化規律。文獻[32]研討了一種基于連續氣體注進與雙活塞水循環的新型液體活塞系統，通過動態建模與幾何參數優化實現了近等溫膨脹下的恒定功率輸出。文獻[33]提出了一種結合階梯相變儲能單元和液體活塞近等溫壓縮的新型絕熱-等溫壓縮空氣儲能系統，驗證了階梯相變儲能在下降能量等級耗散和晉陞熱經濟性方面的綜合優勢。文獻[34]樹立了先進絕熱水下壓縮空氣儲能系統熱力學模子，剖析了風能波動性對于儲能系統的能量轉化特徵影響。文獻[35]樹立了考慮多時間標準動態特徵、可變工況之間的彼此感化和多變量協調把持的AA-CAES動力學模子，可以反應短期標準的動態響應特徵。
在壓縮機內流特徵及變工況調控方面，文獻[36]研討了徑向進氣混雜壓氣機在分歧的葉片葉尖間隙下的機能和葉尖泄漏渦的發展形式，提醒了徑向進氣室和葉輪之間的彼此影響。文獻[37]將軸流壓縮機機能預測與實際壓縮機幾何形狀相結合，獲得流道、葉片排幾何形狀和壓縮機機能圖譜。文獻[38]研討了空氣中水蒸氣的非均衡冷凝對壓縮機葉片腐蝕和熱效力降落的影響。文獻[39]樹立了一種適用于多級離心壓縮機變工況調節的機能預測方式，可獲得進口導葉開度最佳調節戰略。文獻[40]研討了無油渦旋壓縮機在變工況下的流動特徵。文獻[41]提醒了壓縮機組末級壓縮機流量、壓比、溫度等關鍵參數的變化規律、變頻調節對定流量注氣的把持戰略。文獻[42]對壓氣機葉頂間隙流動研討與相關的流動把持技術進行分類剖析，綜合給出了各類壓氣機優化的研討標的目的。
在膨脹機內流特徵和變工況調控方面，文獻[43]研討了CAES系統中軸流式渦輪在變工況運行時，由軸向熱膨脹惹起的葉片-機匣間隙變化對渦輪內部流場特徵的影響規律。文獻[44]針對往復式膨脹機進行研討，剖析了間隙流動、膨脹效力、輸出功等內流特徵隨工況變化的規律。文獻[45-46]提出分歧極限壓力下噴嘴的進口壓力對應的最優噴嘴調速方式，提醒了渦輪氣動效力、流動損掉及級間婚配特徵的耦合影響規律。文獻[47]基于流固耦合剖析闡明了葉片疲勞掉效與工況切換頻率、瞬態載荷幅值間的關聯機制。文獻[48]提出一種流道靜葉安裝角調節方式，晉陞了膨脹機的效力，提醒了分歧基準壓力和噴嘴配氣方法下靜葉安裝角對膨脹機氣動特徵的影響規律。
在蓄熱(冷)換熱器傳蓄熱特徵方面，文獻[49]通過樹立絕熱式壓縮空氣儲能熱力系統模子，剖析了換熱器端差、空氣側壓降對系統效力的影響。文獻[50]提出了一種基于非穩態傳熱正規狀況的一維液-固兩相無量綱模子，探討了填料的半徑、密度、比熱容、導熱系數和蓄熱器長徑比對蓄熱器效力的影響規律。文獻[51]探討了相變資料熱物感性質對絕熱壓縮空氣儲能系統機能以及儲熱系統的影響規律。文獻[52]引進高溫熱能存儲系統對釋能壓縮空氣進行加熱，以晉陞空氣渦輪機機能。文獻[53]針對水下壓縮空氣儲能系統，剖析比較了各類分歧的蓄熱介質以晉陞系統機能。文獻[54]設計了液體活塞結構與管式換熱結構耦合的多管陣列壓縮/膨脹機，液體活塞結構實現高壓密封，管式換熱結構增添換熱面積以進步換熱量。文獻[55]提出了一種三階段布局的相變資料優化計劃，可進步潛熱蓄能系統的效力。
在儲氣室熱力學和氣密性等研討方面，文獻[56]針對某封閉煤礦的四個采礦層，研討了地下壓縮空氣儲能系統的技術可行性。文獻[57]應用應變等效道理將裂隙惹起的初始損傷變量與巖體疲勞損傷變量耦合，獲得巖體在循環應力感化下的損傷變量。文獻[58]樹立了內襯密封壓氣儲能儲氣庫的熱力耦公道論模子，提醒了分歧下限載荷下襯砌混凝土裂紋的變形、聲發射和斷裂韌度變化規律。文獻[59]剖析了人工硐室儲氣庫穩定性剖析理論、內襯硐室密封計劃和熱力學過程剖析方式等的優缺點。文獻[60]研討了儲氣庫結構的彈塑性狀態，提出儲氣庫運行壓力區間的確定方式并解釋其物理意義。文獻[61]對鹽穴儲氣庫當前建造技術進行剖析，提出鹽穴儲氣庫智能建造工藝技術框架及其具體內容。文獻[62]對低檔次鹽巖含沉積物空間雙井程度穴室壓縮空氣儲能進行綜合平安評價。
在壓縮空氣儲能系統與其他系統耦合研討方面，文獻[63]開發了三種動力系統解決計劃，能夠模擬典範的存儲操縱過程充電，放電和存儲。文獻[64]提出了將固體氧化物燃料電池與壓縮空氣儲能相結合的系統。文獻[65]提出將CAES與生物質發電系統耦合，實現了84.90%的往復效力。文獻[66]通過將風力發電、柴油發電和A-CAES技術相結合，實現了動力供應的穩定性和高效性。文獻[67]提出了一種將A-CAES與CO2捕集技術相耦合的設計計劃。文獻[68]提出了一種應用液體活塞系統、NH3和跨臨界CO2循環組成的液態空氣儲能系統。文獻[69]提出了壓縮空氣耦合儲熱的混雜動力系統，進步壓縮空氣發動機在輕型短程低速車輛上的適用性。
2.2關鍵技術
2024年，我國CAES在系統總體設計技術、壓縮機技術、蓄熱(冷)換熱器技術、膨脹機技術、系統集成與把持技術等方面均有主要進展。系統總體設計方面，中國科學院工程熱物理所基于“過程對應-參數婚配”設計理論霸佔了300 MW級系統全工況設計與調控技術，實現系統額定效力72%以上。壓縮機和膨脹機技術方面，從流動機理、整機結構及變工況調節方面進手，衝破了壓縮機和膨脹機全三維氣動與多級變幾何聯合調控技術，發明了多型號寬工況組合式壓縮機和高負荷軸流式膨脹機并完成集成測試。蓄熱(冷)換熱器方面，通過級聯式多相變溫區婚配蓄熱、微標準強化傳熱及陣列式動態調控技術的協同創新，構建了壓縮空氣儲能系統高效低阻、變工況自適應的蓄熱(冷)換熱技術體系。系統并網與把持方面，霸佔了儲能-電力系統耦合把持技術，構成儲能系統并網及其動態精細把持計劃，確保電站在電網調峰、調頻、調相、備用及黑啟動等場景中疾速響應。
2.3集成示范
2024年，我國在壓縮空氣儲能集成示范方面實現了里程碑式衝破，多個示范項目啟動并加快推進。好比山東肥城國際首套300 MW/1800 MWh鹽穴壓縮空氣儲能電站2024年4月實現并網發電，單機功率、系統效力和儲能容量均創國際紀錄。在建項目中，寧夏中寧100 MW/400 MWh壓縮空氣儲能電站項目順利完成105 MW全球單機功率最年夜壓縮空氣儲能電動機的吊裝。河南信陽300 MW壓縮空氣儲能示范項目初次應用平硐式人工硐室等。總體上，2024年，我國壓縮空氣儲能實現新增并網/調試/投運的項目共5個，總規模711 MW。新增擬建/在建/并網的壓縮氣體儲能項目共計37個，規模累計達11.78 GW。此中，中儲國能、年夜唐集團、華能集團、中國電建、中國能建以及三峽集團等企業積極參與，產業發展已進進快車道。
3 儲熱儲冷
儲熱儲冷技術是具有廣闊應用場景的年夜規模儲能技術，具有本錢低、效力高、規模年夜等特點。儲熱儲冷技術凡是包含顯包養合約熱、潛熱、熱化學儲熱等三種技術。2024年，我國學者在儲熱儲冷領域的基礎研討、關鍵技術和集成示范方面獲得了主要的進展，此中儲熱儲冷資料、儲熱儲冷單元
