储能是构建以新能源为主体的新型电力系统的必须环节

储能就是利用专门装置与系统将能量储存，在需要时将能量释放，实现能量在时间和（或）空间上的转移，这是推动可再生能源大规模接入电网的必须环节。基于此，储能被认为是构建以新能源为主体的新型电力系统的必须环节。

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中国科学院院士、南方科技大学碳中和能源研究院院长认为为实现碳中和目标，光电、风电装机量将达到50亿千瓦，年发电量10万亿度，按10%-50%配备储能，储能容量就将在1万亿-5万亿度。面对如此大容量的需求，储能技术必须满足规模化、高安全、低成本、长寿命、无地域限制等要求。

在以新能源为主体的新型电力系统中，光电、风电在不同时间尺度下均存在不稳定性。在毫秒至分钟的时间范围内，光电风电受天气因素影响会出现功率的剧烈波动，易对电网短时间功率平衡与频率稳定造成冲击；在数十分钟至数小时范围内，光电风电的发电量不可控，无法跟踪电网的发电计划，无法响应电网调度；在数小时至数天甚至跨季节范围内，光电风电的发电量受气候变化影响，能量输出存在长周期波动性，与社会能量需求不匹配，难以确保全年能量稳定、可靠供应。例如，北方地区光伏发电的电量，冬夏两季可能相差一倍，若夏季恰好满足能量需求，冬季就会有较大能量缺口。

因此，储能系统还需满足不同时长能量储存的要求：

针对毫秒至分钟范围的能量储存需求，需重点满足平滑风光出力、电网调频的要求；针对数十分钟至数小时范围的能量储存需求，需重点满足提高光电、风电消纳量、电网调峰的要求；针对数小时至数天甚至跨季节能量储存需求，则要重点满足长周期、大规模能量时移的要求，确保能源安全。

赵天寿表示，按照储能时长的不同，主要储能技术都存在挑战。

毫秒至分钟级的储能技术，主要包括超导磁储能、超级电容器储能与飞轮储能，三者分别面临超导技术难度大、成本高的挑战，成本高、自放电严重的挑战，以及能量密度低、成本高的挑战。

数十分钟至数小时的储能技术，主要包括锂离子电池储能、抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池储能。挑战分别包括：安全风险高、锂资源限制，地域及生态限制，储气成本高、储能效率低，功率密度低、成本高等。

对于更长时间的储能技术，目前受关注最多的是燃料储能。比如，氢燃料储能主要面临储运难、成本高等挑战，甲醇燃料储能的效率低、碳排放和成本高，氨燃料储能则面临效率低、毒性较大等。

此外，抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池储能均已实现储能容量与功率的解耦。理论上说，通过增大蓄水空间、储气空间、电解液储量，储能时长可不断延长，但蓄水空间、储气空间与电解液储量的增加，将进一步带来技术挑战。