世界各国在积极发展可再生能源，而很大部分可再生能源用于发电。因此“能源安全”的范畴与重心将从20世纪的以石油安全为主逐步转向21世纪的以电力安全为主。确保安全、高质量供电，同时维持电力供需平衡是电力系统面临的持续挑战。发展新能源电力为常规电力机组的变负荷能力提出新的挑战：要求电力机组具备更快的变负荷调节能力;电力机组变负荷目标的不确定性增大;电力机组负荷调节范围更大。在电力系统中采用集成储能模块是解决电力系统变负荷和新能源电力接入产生问题的有效措施。储能总的作用是实现新能源电力上网、保持电网高效安全运行和电力供需平衡。储能系统的具体功能有三种：提高电能质量、提供桥接电能、能量管理。电力储能技术有抽水蓄能技术、压缩空气储能技术、超导储能技术、超级电容器储能技术、电化学储能技术、复合储能技术。对我国发展储能产业提出以下建议：从宏观战略层面制定储能发展规划;出台利于储能技术产业化的激励政策与机制;发布储能相关技术标准和管理规范，建立储能装置回收管理机制;加强储能技术研发与示范;建立储能产业链，降低成本;探索优化商业运营模式，加快储能技术的市场化步伐。

　　1“能源安全”的新变化趋势

　　绿色低碳、节能减排已成为世界能源发展的方向，世界各国在积极发展可再生能源，其中很大部分可再生新能源用于发电。与此同时，“能源安全”的范畴与重心将有所转移——从20世纪的以石油安全为主逐步转向21世纪以电力安全为主，这种转变将带来新的挑战。石油市场的供需相对简单，而电力由于不易储存，电力市场将面临更为复杂的供需平衡挑战。此外，电力市场的供应侧将呈现多种发电技术并存的现象，随着越来越多的不稳定新能源电力(大型水电和生物质发电除外)的引入，电网的供电安全性受到威胁，防范与避免“绿色大停电”将是电力市场面临的一个新任务。

　　确保安全、高质量供电，同时维持电力供需平衡是电力系统面临的持续挑战。社会的用电需求是实时变化的，昼夜和季节性用电负荷存在峰谷差，而电力供需平衡的常规调节方式是通过改变发电机组的出力来适应需求变化。在役发电机组可分两类：承担基本负荷的机组(下称：基荷机组)和变负荷机组。基荷机组的出力基本维持不变，而变负荷机组的出力则随需求的变化而变化。为分析新能源电力对常规电力系统的影响，将新能源发电量视为所减少的用电负荷，此时常规发电机组需要提供的电量等于原用电负荷减去新能源机组的发电量，文中定义为“剩余负荷”。对比“原用电负荷”和“剩余负荷”曲线，可说明新能源电力对常规电力系统的影响。图1是美国Texas州某地区2005年的双周用电负荷与风力发电数据[1]。

　　从图1可见，发展新能源电力为常规电力机组的变负荷能力提出新要求：①与“原用电负荷”曲线相比，“剩余负荷”曲线的斜率更大，即要求电力机组具备更快的变负荷调节能力;②风功率的不确定性导致“剩余负荷”曲线形状更加随机，电力机组变负荷目标的不确定性增大;③“剩余负荷”曲线的峰谷差距比“原用电负荷”更大，意味着电力机组负荷调节范围将更大，而当用电负荷降低到一定程度时，将导致基荷机组运行于部分负荷工况，影响机组的发电效率和经济性。

　　在现实情况下，新能源电力的发展还将面临其他约束。以丹麦为例，该国拥有大规模的风电装机，同时采用热电联产系统供暖。在夜间，热电联产机组必须保持运转以供热，而联产所发电力已足以满足夜间较低的电力需求，这就使得大量风电无法上网，造成能源浪费[1]。

　　2储能在未来电力系统中的作用

　　常规电力系统可简化为如图2所示，系统包括集中式发电、电力输配、终端用户3个环节，系统运转模式是“即用即发”，即发电端根据用户端负荷的变化来调节发电量，此种运转模式面临着非常苛刻的变负荷要求。

　　未来的电力系统要包含可再生新能源电力，而新能源电力的大比例接入则会出现前面提到的潜在问题。如图3所示，在电力系统中采用集成储能模块是解决电力系统变负荷和新能源电力接入产生问题的有效措施。

　　储能可作用于电力系统的不同环节，总体的作用是实现新能源电力上网、保持电网高效安全运行和电力供需平衡。针对不同环节，储能的作用有所区别：①在大规模新能源发电环节，储能系统有利于削峰填谷，使不稳定电力平滑输出;储能系统通过功率变换装置，及时进行有功/无功功率吞吐，保持系统内部瞬时功率的平衡，维持系统电压、频率和功角的稳定，提高供电可靠性。②在常规能源发电环节，储能系统可替代部分昂贵的调峰机组，实现调峰的功能，还能解脱被迫参与调峰的基荷机组，提高系统效率。③在输配电环节，储能系统能起到调峰和提高电网性能的作用。在电网环节设置合适规模的储能站，可以增强电网的抗冲击能力，提高调解幅度，更好地实现供需平衡。④设置于终端用户的储能系统则通过电力储放来提高供电可靠性，尤其在发生非预期停电等事故情况下;可进行需求侧管理，即在分时计价的地区，在低价“谷电”时刻买入网电充入储能设备，在高价“峰电”时刻释放储能设备中的电力，实现既节约用户电费花销，又能削峰填谷、平滑用电负荷，在一定程度可缓解电网调节压力。常规的终端用户只是电力的消费者，而随着分布式能源系统的推广，未来的终端用户也是电力的供应者，用户和电网之间存在双向能量流动。当终端用户存在剩余电力上网时，也会出现大型新能源发电机组的电力波动问题，因此，设置于终端用户的储能系统还将起到提高分布式电源电能上网质量、平滑输出等作用。

　　概括而言，对应于不同的适用场合储能系统的功能有3种：①提高电能质量;②提供桥接电能;③能量管理。提高电能质量包括维持系统暂态稳定性和频率、电压调节等，该类功用需要储能设备快速反应(1s之内)，对储能设备放电持续时间(能量维度)的要求在分钟量级。提供桥接电能是指在电能消失或者不同电能来源之间的转换过程中，提供过渡电能的能力，应用场合为电力应急储备、变负荷、电力系统故障等，该类功用需要储能设备的反应时间在秒到分钟范围内，对放电持续时间的要求可长达小时量级。能量管理则对应着长时间内的能量转移，应用场合包括电网削峰填谷、终端用户电力管理等等，该类功用对放电持续时间的要求长达几个小时。

　　在电力系统中引入储能模块，在不同时间点进行电能吞吐，相当于在电力系统中添加了一个可调节维度，最终实现整个系统的高效、低成本和可靠运行。此外，电力储能在离网孤岛终端的使用也是其重要的应用场合，通过设置适当规模的电力储能装置，在用电低谷时充电、用电高峰时放电，会降低离网孤岛终端所需匹配的发电能力/容量，同时使发电机组维持运行在稳定工况，提高整个系统的能量效率和经济性能，图4说明了其原理。