图①:第十九届(2026)国际太阳能光伏与智慧能源(上海)大会暨展览会上展示的液冷集装箱式储能系统。
 施 华摄 (影像中国)

    近年来,随着全球能源转型向纵深推进,特别是在AI(人工智能)大模型训练带动算力需求激增的情况下,以打造“更安全、更持久、更经济”为目标的新型储能技术热潮持续升温。相关数据显示,2025年全球新型储能新增装机超过113.3吉瓦,累计装机规模已占电力储能市场的56.2%,预计到2034年全球储能累计装机容量将达到1545吉瓦。该产业领域正从“以液态锂电池为主”走向多种储能技术协同发展的“多元竞逐”新阶段,场景应用不断拓展丰富。

    从单一锂电路线到多元技术矩阵

    当前,全球新型储能技术正加速突破。例如,在中国,广东汕尾建成投运了200兆瓦/400兆瓦时新型电化学储能电站项目,推动固液混合电池储能技术规模化应用迈向新台阶,该项目入选国家能源局“2025年度能源行业十大科技创新成果”。在美国,谷歌与福曼能源公司达成战略合作,计划将超长时、高安全的铁—空气电池引入数据中心供电系统,为AI时代的能源底座提供新解法。在日本、韩国及欧盟,固态电池被视为重塑未来能源格局的抓手,多国正通过政策引导、资金注入与产业链协同等手段,全力抢占这一技术高地。

    储能是构建新型电力系统的重要支撑,它改变了电力系统即发即用、生产和消费同时完成的传统模式。传统的储能技术主要为抽水蓄能;新型储能是指除抽水蓄能以外,以输出电力为主要形式的各种储能技术总称。它与抽水蓄能的主要区别在于:建设周期短、选址简单灵活、响应速度快、调节能力强,与新能源开发消纳的匹配性较好,可以分布式部署在电源侧、电网侧和用户侧,深度嵌入电力系统的各个环节。

    从技术原理看,新型储能技术主要分为电化学储能与物理储能两大类。电化学储能通过电池内部的化学反应实现能量存储与释放,具有响应速度快、部署灵活等特点;物理储能则利用空气、水体、热能等介质储存能量,更适合大规模、长时储能场景。

    过去10余年,液态锂离子电池凭借高能量密度和成熟产业链,主导着电化学储能市场,在新型储能中占比超过96%。随着实际需求的快速增长,产学研界对储能技术的要求远不止于“把电存起来”,而是要像一个“多面手”,在安全、经济、资源、寿命、时长等多个维度上同时满足电力系统的复杂需求。面对这些多重目标,单一技术已难以包打天下,而是需要构建覆盖不同时间尺度(指储能系统从接收指令到完成放电所需要的时间,覆盖从毫秒级响应到季节性储能全链条)和应用需求的多元矩阵。

    电化学与物理储能各显神通

    在电化学储能方面,固态电池、钠离子电池、液流电池、铁—空气电池等新路线加速涌现,展现不同的技术优势。

    固态电池目前被视为储能界的“理想技术形态”,是下一代高性能电池的重要方向。与传统锂电池采用液态电解液不同,固态电池使用固态电解质传导离子,从根本上降低了电池起火和热失控风险。同时,固态电池有望搭配金属锂负极,进一步提升能量密度。由中国科学院物理研究所与卫蓝新能源开发的半固态(混合固液)储能锂离子电池,已在储能领域实现大规模电网级应用,全固态电池预计在2028年前后启动商业化。日本丰田、韩国三星、美国索利德鲍尔等也在加速推动固态电池研发,并积极推动规模化量产技术。可以说,固态电池在材料成本与制造工艺上的规模化突破,将深刻影响未来规模储能与新能源汽车产业的发展格局。

    作为锂电池的“互补兄弟”,钠离子电池颇受行业关注。钠与锂具有相似的化学性质,但钠资源储量更加丰富、分布更加广泛,被业内称为“白菜价资源”。而且它在零下30摄氏度至50摄氏度条件下仍能保持较好的工作性能,在高寒地区储能、电网调峰和通信基站等场景展现出较大运用潜力。中国科学院物理研究所与中科海钠联合建成量产线,实现百兆瓦时级钠离子储能系统示范应用。法国企业蒂亚马特则聚焦快充型钠离子电池研发,面向交通运输和储能市场。

    近年来,液流电池商业化进程也明显提速。与传统电池将能量储存在电极内部不同,液流电池将能量储存在外部电解液中,具有寿命长、安全性高等特点,特别适合大规模、长时储能场景。目前,中国建成并投运全球规模领先的全钒液流电池储能项目——大连液流电池储能调峰电站,一期工程规模达到100兆瓦/400兆瓦时。美国能源部持续支持液流电池研发和示范项目建设,希望推动长时储能技术发展。澳大利亚等国也在新能源基地配套储能项目中积极引入液流电池技术。

    铁—空气电池主要是利用“生锈—除锈”的可逆反应来储能。放电时,电池吸入空气中的氧气,将铁金属锈蚀;充电时,铁锈转化为铁,电池呼出氧气。传统锂离子电池一般储能时长2至10小时,铁—空气电池运行过程中可以缓慢放电100小时。其核心原材料铁价格低廉、安全性高,未来的关键突破在于电极创新和电解液优化。美国能源部将其列为重点支持方向,希望在极端天气下为电网提供数天级别的电力保障。

    在物理储能方面,各类技术同样各显神通。压缩空气储能利用富余电力压缩空气并储存在地下空间,需要时释放空气驱动发电机组;飞轮储能利用高速旋转的转子(飞轮)来储存动能,具有爆发力强的特点;熔盐储热、储冷等技术则通过热能存储实现能量调节。中国自主研发的先进压缩空气储能系统不断刷新单机功率纪录。美国和欧洲则积极探索与风电、光伏协同运行的绝热压缩空气储能方案。

    总体来看,不同储能技术正在逐步形成差异化分工格局:半小时以内的短时调频类应用目前以飞轮、超级电容器、高功率锂离子电池为主;10小时以内的中短时储能目前以锂离子电池为主,并从液态电池向更安全的混合固液和全固态电池方向升级,没有资源压力的钠离子储能电池也正快速发展;发电侧与电网侧的长时储能则由液流电池、压缩空气储能、铁—空气电池、熔盐储热、储冷等技术共同支撑。多元技术路线互补协同,为构建新型电力系统提供全方位技术保障。

    加速驶入规模化应用快车道

    随着技术不断成熟,新型储能正从示范项目走向规模化应用,并逐步融入电力系统、工业生产和数字经济等多个领域。新能源发电是当前最重要的应用场景——储能可将富余电力储存并在用电高峰释放,实现削峰填谷,为高比例新能源接入电网提供重要支撑。

    AI正成为储能需求增长的新驱动力:大模型训练和AI算力中心用电需求快速增长,谷歌、微软、Meta、亚马逊等科技巨头纷纷布局长时储能项目,新型储能正成为支撑AI时代的重要底层能力之一。与此同时,新型储能加速进入工业园区、零碳园区、绿色建筑和偏远地区微电网,帮助企业优化用电结构、提高能源自给率、减少化石能源依赖。

    AI开始深度参与储能研发、制造和运营全过程。在研发阶段,AI能够快速筛选和预测新型材料性能,缩短电池研发周期;在生产阶段,数字孪生、机器视觉等技术推动电池制造向智能化、无人化发展;在运行阶段,AI能够实时监测设备状态,预测寿命衰减和安全风险,并根据天气、负荷和电价变化动态优化充放电策略。

    从实验室中的技术突破,到支撑新能源电网、AI算力中心和零碳园区运行的重要基础设施,新型储能正加速走向规模化应用。当前及未来还需要重点解决一系列课题:从技术层面看,安全性、长寿命、低成本等核心目标尚未完全实现;从产业层面看,关键材料供应、装备制造、回收利用、市场规范和技术标准体系建设仍需进一步完善。

    相信随着多元技术路线不断成熟,一个更加灵活、高效、低碳的能源体系将逐步形成,为人类能源革命书写崭新篇章。

 (作者为中国科学院物理研究所研究员,中国科技大学陈维教授对本文亦有贡献)