世界各國在積極發展可再生能源，而很大部分可再生能源用于發電。因此“能源安全”的范疇與重心將從20世紀的以石油安全為主逐步轉向21世紀的以電力安全為主。確保安全、高質量供電，同時維持電力供需平衡是電力系統面臨的持續挑戰。發展新能源電力為常規電力機組的變負荷能力提出新的挑戰：要求電力機組具備更快的變負荷調節能力;電力機組變負荷目標的不確定性增大;電力機組負荷調節范圍更大。在電力系統中采用集成儲能模塊是解決電力系統變負荷和新能源電力接入產生問題的有效措施。儲能總的作用是實現新能源電力上網、保持電網高效安全運行和電力供需平衡。儲能系統的具體功能有三種：提高電能質量、提供橋接電能、能量管理。電力儲能技術有抽水蓄能技術、壓縮空氣儲能技術、超導儲能技術、超級電容器儲能技術、電化學儲能技術、復合儲能技術。對我國發展儲能產業提出以下建議：從宏觀戰略層面制定儲能發展規劃;出臺利于儲能技術產業化的激勵政策與機制;發布儲能相關技術標準和管理規范，建立儲能裝置回收管理機制;加強儲能技術研發與示范;建立儲能產業鏈，降低成本;探索優化商業運營模式，加快儲能技術的市場化步伐。

　　1“能源安全”的新變化趨勢

　　綠色低碳、節能減排已成為世界能源發展的方向，世界各國在積極發展可再生能源，其中很大部分可再生新能源用于發電。與此同時，“能源安全”的范疇與重心將有所轉移——從20世紀的以石油安全為主逐步轉向21世紀以電力安全為主，這種轉變將帶來新的挑戰。石油市場的供需相對簡單，而電力由于不易儲存，電力市場將面臨更為復雜的供需平衡挑戰。此外，電力市場的供應側將呈現多種發電技術并存的現象，隨著越來越多的不穩定新能源電力(大型水電和生物質發電除外)的引入，電網的供電安全性受到威脅，防范與避免“綠色大停電”將是電力市場面臨的一個新任務。

　　確保安全、高質量供電，同時維持電力供需平衡是電力系統面臨的持續挑戰。社會的用電需求是實時變化的，晝夜和季節性用電負荷存在峰谷差，而電力供需平衡的常規調節方式是通過改變發電機組的出力來適應需求變化。在役發電機組可分兩類：承擔基本負荷的機組(下稱：基荷機組)和變負荷機組。基荷機組的出力基本維持不變，而變負荷機組的出力則隨需求的變化而變化。為分析新能源電力對常規電力系統的影響，將新能源發電量視為所減少的用電負荷，此時常規發電機組需要提供的電量等于原用電負荷減去新能源機組的發電量，文中定義為“剩余負荷”。對比“原用電負荷”和“剩余負荷”曲線，可說明新能源電力對常規電力系統的影響。圖1是美國Texas州某地區2005年的雙周用電負荷與風力發電數據[1]。

　　從圖1可見，發展新能源電力為常規電力機組的變負荷能力提出新要求：①與“原用電負荷”曲線相比，“剩余負荷”曲線的斜率更大，即要求電力機組具備更快的變負荷調節能力;②風功率的不確定性導致“剩余負荷”曲線形狀更加隨機，電力機組變負荷目標的不確定性增大;③“剩余負荷”曲線的峰谷差距比“原用電負荷”更大，意味著電力機組負荷調節范圍將更大，而當用電負荷降低到一定程度時，將導致基荷機組運行于部分負荷工況，影響機組的發電效率和經濟性。

　　在現實情況下，新能源電力的發展還將面臨其他約束。以丹麥為例，該國擁有大規模的風電裝機，同時采用熱電聯產系統供暖。在夜間，熱電聯產機組必須保持運轉以供熱，而聯產所發電力已足以滿足夜間較低的電力需求，這就使得大量風電無法上網，造成能源浪費[1]。

　　2儲能在未來電力系統中的作用

　　常規電力系統可簡化為如圖2所示，系統包括集中式發電、電力輸配、終端用戶3個環節，系統運轉模式是“即用即發”，即發電端根據用戶端負荷的變化來調節發電量，此種運轉模式面臨著非常苛刻的變負荷要求。

　　未來的電力系統要包含可再生新能源電力，而新能源電力的大比例接入則會出現前面提到的潛在問題。如圖3所示，在電力系統中采用集成儲能模塊是解決電力系統變負荷和新能源電力接入產生問題的有效措施。

　　儲能可作用于電力系統的不同環節，總體的作用是實現新能源電力上網、保持電網高效安全運行和電力供需平衡。針對不同環節，儲能的作用有所區別：①在大規模新能源發電環節，儲能系統有利于削峰填谷，使不穩定電力平滑輸出;儲能系統通過功率變換裝置，及時進行有功/無功功率吞吐，保持系統內部瞬時功率的平衡，維持系統電壓、頻率和功角的穩定，提高供電可靠性。②在常規能源發電環節，儲能系統可替代部分昂貴的調峰機組，實現調峰的功能，還能解脫被迫參與調峰的基荷機組，提高系統效率。③在輸配電環節，儲能系統能起到調峰和提高電網性能的作用。在電網環節設置合適規模的儲能站，可以增強電網的抗沖擊能力，提高調解幅度，更好地實現供需平衡。④設置于終端用戶的儲能系統則通過電力儲放來提高供電可靠性，尤其在發生非預期停電等事故情況下;可進行需求側管理，即在分時計價的地區，在低價“谷電”時刻買入網電充入儲能設備，在高價“峰電”時刻釋放儲能設備中的電力，實現既節約用戶電費花銷，又能削峰填谷、平滑用電負荷，在一定程度可緩解電網調節壓力。常規的終端用戶只是電力的消費者，而隨著分布式能源系統的推廣，未來的終端用戶也是電力的供應者，用戶和電網之間存在雙向能量流動。當終端用戶存在剩余電力上網時，也會出現大型新能源發電機組的電力波動問題，因此，設置于終端用戶的儲能系統還將起到提高分布式電源電能上網質量、平滑輸出等作用。

　　概括而言，對應于不同的適用場合儲能系統的功能有3種：①提高電能質量;②提供橋接電能;③能量管理。提高電能質量包括維持系統暫態穩定性和頻率、電壓調節等，該類功用需要儲能設備快速反應(1s之內)，對儲能設備放電持續時間(能量維度)的要求在分鐘量級。提供橋接電能是指在電能消失或者不同電能來源之間的轉換過程中，提供過渡電能的能力，應用場合為電力應急儲備、變負荷、電力系統故障等，該類功用需要儲能設備的反應時間在秒到分鐘范圍內，對放電持續時間的要求可長達小時量級。能量管理則對應著長時間內的能量轉移，應用場合包括電網削峰填谷、終端用戶電力管理等等，該類功用對放電持續時間的要求長達幾個小時。

　　在電力系統中引入儲能模塊，在不同時間點進行電能吞吐，相當于在電力系統中添加了一個可調節維度，最終實現整個系統的高效、低成本和可靠運行。此外，電力儲能在離網孤島終端的使用也是其重要的應用場合，通過設置適當規模的電力儲能裝置，在用電低谷時充電、用電高峰時放電，會降低離網孤島終端所需匹配的發電能力/容量，同時使發電機組維持運行在穩定工況，提高整個系統的能量效率和經濟性能，圖4說明了其原理。