胡英瑛，吴相伟，温兆银

（中国科学院能量转换材料重点实验室，中国科学院上海硅酸盐研究所，上海200050）

当前，由于世界人口的增加、发展中国家的经济发展、人均消费的提高、生活方式的改变以及偏远地区的能源供应需要，人们对能源的多样化需求正在迅速增加[1]。然而，化石燃料供给能源会产生大量的二氧化碳排放，造成海平面上升、全球气候变暖等严重环境问题。节能减排在全球范围内势在必行。一些零排放的现代能源，如核能和可再生能源已在20世纪得到确立[2]。越来越多的国家推行传统化石能源、核能和可再生能源综合开发的能源结构模式[3-5]。在我国，2010年非化石能源消费比重为3.08%，这一数值到2015 年为11.36%[6]，2020 年提高到15%以上[7-8]。但是，因为风能和太阳能等可再生能源的动态性和间歇性，电力系统的调峰能力难以适应大规模可再生能源并网消纳的要求，导致弃风弃光情况较为突显。仅2019 年，中国弃风电量就高达168.6 亿千瓦时[9]。另外，风能和太阳能受地域限制明显，一旦需要长距离大规模输配电，系统利用效率则进一步降低。在稳定可再生能源输出(energy supply shift process)、电网调峰(peak shaving management)、电网质量(power quality)以及应急备用电源(emergency back-up power)等过程引入储能系统(energy storage system，ESS)可有效提高电网效率，成为可靠供电、减少碳排放的关键机制[10-11]。

图1显示了各种大规模储能系统适应的不同应用场景[12-13]。抽水蓄能和压缩空气蓄能等机械储能系统在全球各国ESS的装机容量中占比96%以上，虽然这些储能系统储量大、可靠性高，可具有20年以上的长寿命，但其大规模部署极大地受限于严苛的运行地理要求，影响生态环境，且响应时间长[13-14]。……