近年來，隨著全球能源轉(zhuǎn)型向縱深推進，特別是在AI(人工智能)大模型訓(xùn)練帶動算力需求激增的情況下，以打造“更安全、更持久、更經(jīng)濟”為目標的新型儲能技術(shù)熱潮持續(xù)升溫。相關(guān)數(shù)據(jù)顯示，2025年全球新型儲能新增裝機超過113.3吉瓦，累計裝機規(guī)模已占電力儲能市場的56.2%，預(yù)計到2034年全球儲能累計裝機容量將達到1545吉瓦。該產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域正從“以液態(tài)鋰電池為主”走向多種儲能技術(shù)協(xié)同發(fā)展的“多元競逐”新階段，場景應(yīng)用不斷拓展豐富。

從單一鋰電路線到多元技術(shù)矩陣

當(dāng)前，全球新型儲能技術(shù)正加速突破。例如，在中國，廣東汕尾建成投運了200兆瓦/400兆瓦時新型電化學(xué)儲能電站項目，推動固液混合電池儲能技術(shù)規(guī)模化應(yīng)用邁向新臺階，該項目入選國家能源局“2025年度能源行業(yè)十大科技創(chuàng)新成果”。在美國，谷歌與福曼能源公司達成戰(zhàn)略合作，計劃將超長時、高安全的鐵—空氣電池引入數(shù)據(jù)中心供電系統(tǒng)，為AI時代的能源底座提供新解法。在日本、韓國及歐盟，固態(tài)電池被視為重塑未來能源格局的抓手，多國正通過政策引導(dǎo)、資金注入與產(chǎn)業(yè)鏈協(xié)同等手段，全力搶占這一技術(shù)高地。

儲能是構(gòu)建新型電力系統(tǒng)的重要支撐，它改變了電力系統(tǒng)即發(fā)即用、生產(chǎn)和消費同時完成的傳統(tǒng)模式。傳統(tǒng)的儲能技術(shù)主要為抽水蓄能;新型儲能是指除抽水蓄能以外，以輸出電力為主要形式的各種儲能技術(shù)總稱。它與抽水蓄能的主要區(qū)別在于：建設(shè)周期短、選址簡單靈活、響應(yīng)速度快、調(diào)節(jié)能力強，與新能源開發(fā)消納的匹配性較好，可以分布式部署在電源側(cè)、電網(wǎng)側(cè)和用戶側(cè)，深度嵌入電力系統(tǒng)的各個環(huán)節(jié)。

從技術(shù)原理看，新型儲能技術(shù)主要分為電化學(xué)儲能與物理儲能兩大類。電化學(xué)儲能通過電池內(nèi)部的化學(xué)反應(yīng)實現(xiàn)能量存儲與釋放，具有響應(yīng)速度快、部署靈活等特點;物理儲能則利用空氣、水體、熱能等介質(zhì)儲存能量，更適合大規(guī)模、長時儲能場景。

過去10余年，液態(tài)鋰離子電池憑借高能量密度和成熟產(chǎn)業(yè)鏈，主導(dǎo)著電化學(xué)儲能市場，在新型儲能中占比超過96%。隨著實際需求的快速增長，產(chǎn)學(xué)研界對儲能技術(shù)的要求遠不止于“把電存起來”，而是要像一個“多面手”，在安全、經(jīng)濟、資源、壽命、時長等多個維度上同時滿足電力系統(tǒng)的復(fù)雜需求。面對這些多重目標，單一技術(shù)已難以包打天下，而是需要構(gòu)建覆蓋不同時間尺度(指儲能系統(tǒng)從接收指令到完成放電所需要的時間，覆蓋從毫秒級響應(yīng)到季節(jié)性儲能全鏈條)和應(yīng)用需求的多元矩陣。

電化學(xué)與物理儲能各顯神通

在電化學(xué)儲能方面，固態(tài)電池、鈉離子電池、液流電池、鐵—空氣電池等新路線加速涌現(xiàn)，展現(xiàn)不同的技術(shù)優(yōu)勢。

固態(tài)電池目前被視為儲能界的“理想技術(shù)形態(tài)”，是下一代高性能電池的重要方向。與傳統(tǒng)鋰電池采用液態(tài)電解液不同，固態(tài)電池使用固態(tài)電解質(zhì)傳導(dǎo)離子，從根本上降低了電池起火和熱失控風(fēng)險。同時，固態(tài)電池有望搭配金屬鋰負極，進一步提升能量密度。由中國科學(xué)院物理研究所與衛(wèi)藍新能源開發(fā)的半固態(tài)(混合固液)儲能鋰離子電池，已在儲能領(lǐng)域?qū)崿F(xiàn)大規(guī)模電網(wǎng)級應(yīng)用，全固態(tài)電池預(yù)計在2028年前后啟動商業(yè)化。日本豐田、韓國三星、美國索利德鮑爾等也在加速推動固態(tài)電池研發(fā)，并積極推動規(guī)模化量產(chǎn)技術(shù)。可以說，固態(tài)電池在材料成本與制造工藝上的規(guī)模化突破，將深刻影響未來規(guī)模儲能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展格局。

作為鋰電池的“互補兄弟”，鈉離子電池頗受行業(yè)關(guān)注。鈉與鋰具有相似的化學(xué)性質(zhì)，但鈉資源儲量更加豐富、分布更加廣泛，被業(yè)內(nèi)稱為“白菜價資源”。而且它在零下30攝氏度至50攝氏度條件下仍能保持較好的工作性能，在高寒地區(qū)儲能、電網(wǎng)調(diào)峰和通信基站等場景展現(xiàn)出較大運用潛力。中國科學(xué)院物理研究所與中科海鈉聯(lián)合建成量產(chǎn)線，實現(xiàn)百兆瓦時級鈉離子儲能系統(tǒng)示范應(yīng)用。法國企業(yè)蒂亞馬特則聚焦快充型鈉離子電池研發(fā)，面向交通運輸和儲能市場。

近年來，液流電池商業(yè)化進程也明顯提速。與傳統(tǒng)電池將能量儲存在電極內(nèi)部不同，液流電池將能量儲存在外部電解液中，具有壽命長、安全性高等特點，特別適合大規(guī)模、長時儲能場景。目前，中國建成并投運全球規(guī)模領(lǐng)先的全釩液流電池儲能項目——大連液流電池儲能調(diào)峰電站，一期工程規(guī)模達到100兆瓦/400兆瓦時。美國能源部持續(xù)支持液流電池研發(fā)和示范項目建設(shè)，希望推動長時儲能技術(shù)發(fā)展。澳大利亞等國也在新能源基地配套儲能項目中積極引入液流電池技術(shù)。

鐵—空氣電池主要是利用“生銹—除銹”的可逆反應(yīng)來儲能。放電時，電池吸入空氣中的氧氣，將鐵金屬銹蝕;充電時，鐵銹轉(zhuǎn)化為鐵，電池呼出氧氣。傳統(tǒng)鋰離子電池一般儲能時長2至10小時，鐵—空氣電池運行過程中可以緩慢放電100小時。其核心原材料鐵價格低廉、安全性高，未來的關(guān)鍵突破在于電極創(chuàng)新和電解液優(yōu)化。美國能源部將其列為重點支持方向，希望在極端天氣下為電網(wǎng)提供數(shù)天級別的電力保障。

在物理儲能方面，各類技術(shù)同樣各顯神通。壓縮空氣儲能利用富余電力壓縮空氣并儲存在地下空間，需要時釋放空氣驅(qū)動發(fā)電機組;飛輪儲能利用高速旋轉(zhuǎn)的轉(zhuǎn)子(飛輪)來儲存動能，具有爆發(fā)力強的特點;熔鹽儲熱、儲冷等技術(shù)則通過熱能存儲實現(xiàn)能量調(diào)節(jié)。中國自主研發(fā)的先進壓縮空氣儲能系統(tǒng)不斷刷新單機功率紀錄。美國和歐洲則積極探索與風(fēng)電、光伏協(xié)同運行的絕熱壓縮空氣儲能方案。

總體來看，不同儲能技術(shù)正在逐步形成差異化分工格局：半小時以內(nèi)的短時調(diào)頻類應(yīng)用目前以飛輪、超級電容器、高功率鋰離子電池為主;10小時以內(nèi)的中短時儲能目前以鋰離子電池為主，并從液態(tài)電池向更安全的混合固液和全固態(tài)電池方向升級，沒有資源壓力的鈉離子儲能電池也正快速發(fā)展;發(fā)電側(cè)與電網(wǎng)側(cè)的長時儲能則由液流電池、壓縮空氣儲能、鐵—空氣電池、熔鹽儲熱、儲冷等技術(shù)共同支撐。多元技術(shù)路線互補協(xié)同，為構(gòu)建新型電力系統(tǒng)提供全方位技術(shù)保障。

加速駛?cè)胍?guī)模化應(yīng)用快車道

隨著技術(shù)不斷成熟，新型儲能正從示范項目走向規(guī)模化應(yīng)用，并逐步融入電力系統(tǒng)、工業(yè)生產(chǎn)和數(shù)字經(jīng)濟等多個領(lǐng)域。新能源發(fā)電是當(dāng)前最重要的應(yīng)用場景——儲能可將富余電力儲存并在用電高峰釋放，實現(xiàn)削峰填谷，為高比例新能源接入電網(wǎng)提供重要支撐。

AI正成為儲能需求增長的新驅(qū)動力：大模型訓(xùn)練和AI算力中心用電需求快速增長，谷歌、微軟、Meta、亞馬遜等科技巨頭紛紛布局長時儲能項目，新型儲能正成為支撐AI時代的重要底層能力之一。與此同時，新型儲能加速進入工業(yè)園區(qū)、零碳園區(qū)、綠色建筑和偏遠地區(qū)微電網(wǎng)，幫助企業(yè)優(yōu)化用電結(jié)構(gòu)、提高能源自給率、減少化石能源依賴。

AI開始深度參與儲能研發(fā)、制造和運營全過程。在研發(fā)階段，AI能夠快速篩選和預(yù)測新型材料性能，縮短電池研發(fā)周期;在生產(chǎn)階段，數(shù)字孿生、機器視覺等技術(shù)推動電池制造向智能化、無人化發(fā)展;在運行階段，AI能夠?qū)崟r監(jiān)測設(shè)備狀態(tài)，預(yù)測壽命衰減和安全風(fēng)險，并根據(jù)天氣、負荷和電價變化動態(tài)優(yōu)化充放電策略。

從實驗室中的技術(shù)突破，到支撐新能源電網(wǎng)、AI算力中心和零碳園區(qū)運行的重要基礎(chǔ)設(shè)施，新型儲能正加速走向規(guī)模化應(yīng)用。當(dāng)前及未來還需要重點解決一系列課題：從技術(shù)層面看，安全性、長壽命、低成本等核心目標尚未完全實現(xiàn);從產(chǎn)業(yè)層面看，關(guān)鍵材料供應(yīng)、裝備制造、回收利用、市場規(guī)范和技術(shù)標準體系建設(shè)仍需進一步完善。

相信隨著多元技術(shù)路線不斷成熟，一個更加靈活、高效、低碳的能源體系將逐步形成，為人類能源革命書寫嶄新篇章。

(作者為中國科學(xué)院物理研究所研究員，中國科技大學(xué)陳維教授對本文亦有貢獻)