图1. 考虑电力生成和电网消纳的可再生能源发电总成本，导致其电价比传统热电厂发电的电价更高。

图2.（a）在2025年、2030年和2035年电网储能场景中，所有类型的储能系统中具有最低LCOE的技术选择是什么。(b)对比LFP/NCM电池、抽水蓄能和氢储能，各技术在不同储存时间下的优势占比。

       发展能源储存需要考虑不同地区的资源特点。中国的风电和光伏资源主要集中在东北、北部和西北地区，因此这些地区适合建设集中的大型储能站，如电化学储能站和氢储能站。水资源主要集中在西南地区，因此该地区适合建设大型抽水蓄能电站。这些能源基地通过超高压输电将电力输送到东部沿海地区的经济发达区域。相比之下，中部和东部地区密集地分布着大量的火电厂和水库，这有利于建设抽水蓄能电站和柔性火电厂（考虑将氢或氨作为燃料），以调节电网需求端的波动。此外，由于东南、中部和东部地区的低压配电网服务于人口密集的区域，因此开发分布式发电和储能来解决供电不足是合适的，其中光伏和电动汽车技术将发挥重要作用。

图3. 基于中国热电厂和特高压输电的分布情况，考虑到可再生能源在东部、西南部和西北部的特点，给出不同地域储能技术的适用性。

电动汽车可以作为电力系统中的储能设备。2022年，中国新能源汽车数量达到1300万辆。如果将这些车辆与充电桩集成，并将其充电行为与电网协调，就可以开发出一个大规模、跨时空、低成本、高安全性的灵活储能网格，这就是所谓的汽车到电网（V2G）技术。V2G技术具有巨大的储能潜力，但需要努力实现大规模应用，并进行电池技术创新和研究。

       为了解决电力高峰期问题，需要实行有序充电，安排电动汽车在午夜之后从电网处充电，减少充电负荷高峰和居民用电负荷高峰之间的重叠，防止进一步的电网增长。V2G技术使电动汽车在电力谷期间从电网充电，并在电力高峰期释放电力以充电电网，发挥其作为“充电银行”的作用，降低电力高峰，并消除其与电力系统谷值负荷的差异。这一措施允许更多的居民、工业和商业用电负荷连接到电力系统中，而无需扩大电网。

      车网互动不一定涉及到大电网，可以是车车互动、车家互动、车建筑互动、车微电网互动等。车网互动有很多在电力分布方面的应用场景，包括电动汽车与家庭分布式光伏的协同、电动汽车与城市建筑的互动、电动汽车与可再生能源单元形成的交流/直流微电网系统、电动汽车聚合后与电网互动，电动汽车快速充电站或换电站与电网互动等。

图4. 车网互动的灵活应用场景。

     电动汽车储能比固定储能系统具有价格低廉和更低的安全风险。电动汽车电池循环寿命已经超过驾驶需求，有望成为可行的电力储能技术。要实现V2G商业化，需要先进的技术满足电动汽车的旅行、储能、耐久性和安全等多种要求。充电基础设施需要预测旅行时间和距离，并使用先进的电池管理技术减少电池衰减问题和电池安全监测来提高参与者信心。在电网方面，需要实时监测和控制配电网的稳定性，并使用车辆聚合和调度技术以及信息安全技术来支持众多电动汽车的参与。合理的峰谷电价差异将促进人们参与V2G。

    车-网互动创造就业机会并使参与者获利。政府已经建立了监测和控制平台，未来通过电力期货市场能够使电力企业和用户获得收益。到2030年，预计通过V2G聚合的EV储能规模将超过电化学ESS的储能容量。到2040年，电动汽车数量将达到3亿辆，搭载的电池储能容量将达到20 TWh，相当于中国日均用电量。即使仅利用EV电池的一半容量来为电网储存电能，其规模仍然高达中国2021年底电化学ESS累计安装容量的200倍。EV聚合对V2G的支持也具有很高的功率潜力，每辆EV配备10 kW的充电桩，它的电力支持能力将达到3 TW，相当于中国2040年非化石能源装机容量的一半。

     2021年，中国用于储能的锂离子电池产量324GWh,其中储能型锂电池32GWh，增长了146%。然而，锂电池的储能成本仍然高达0.6-0.9元/kWh，安全问题也需要解决。中国电池产业规模庞大，随着电动汽车的普及，锂电池的成本将不断下降，寿命也会提升。目前，储能电池循环寿命在5000次到8000次，2025年循环寿命很可能超过1万次，未来有可能达到15000次。随着电池寿命的上升，电池的度电储能成本有望下降至0.1元/kWh。

全球生产锂离子电池的原材料供应充足，虽然原材料成本飙升引起了担忧，但锂资源的数量足够。利用现有的锂资源，可以生产227TWh的电池，足以为22亿辆电动汽车供电。随着新资源的开发，这种数量正在增加。预计2030年后，电池材料的资源回收将形成规模，解决电池制造的长期资源需求。电池产业是一个材料循环型的产业。但资源的供应安全需要关注，供应链问题会造成价格波动，需要国家采取措施保障材料安全。

       电池安全技术和安全标准对解决锂离子电池储能站面临的热安全事故挑战起着决定性的作用。储能电站的电池规模通常超过10 MWh，更先进的技术和更完善的技术保障系统必不可少。为了预防安全事故，需要更先进的技术和更完善的技术保障系统，包括：监测和安全预警可避免问题，采用热稳定的材料可提高热失控边界，防火控制系统可防止事故扩散。

       氢气储存具有广泛的应用场景，不仅限于交通领域。尽管燃料电池汽车目前可能不是乘用车的最佳选择，但氢能源在其他领域有良好的应用场景，如海洋货船、飞机、重型卡车、无人机等。氢能源是一种绿色、低碳、广泛使用且易于制造的二次能源。可通过绿电电解水制氢，制成的氢气储存在氢气储罐中，然后通过燃料电池或氢气涡轮发电并在需要时返回电网。氢气储存具有高重力密度、零污染和零碳排放的优点，目前中国已有40多个利用风能和光伏发电的制氢项目在建或规划中，显示出氢能源的前景。然而，氢气储存必须克服技术瓶颈并匹配应用场景，才能帮助推动电力行业低碳排放的发展。尽管氢气用于交通运输的技术成本较高，但用于电能存储的氢气成本较低，在长期固定的大规模能源存储方案中具有竞争优势。电池和氢能储存在不同的情景中具有不同的优势，相互补充形成主流能量存储模式，与其他能量存储模式协调形成总能量存储生态系统。电池存储适用于高频率、小规模和短期的情景，而氢能储存适用于低频率、大规模和长期的情景。

       氢气可以与电网和管道传输结合使用，形成各种能量存储和运输方式。例如，通过管道传输氢气可以将其从西部地区运输到中国东部。另外，通过特高压电力传输将电力从西部传输到东部，用于在东部产生氢气。同时，高密度氢储存技术也可以被用来创建具有高氢储存密度的燃料，以实现高密度氢储能。通过电力产生氢气并用于发电，这个过程可以存储过剩的电力，并在电力不足时释放。氢气可以通过在煤炭发电厂中燃烧或转化为氨气等方式转化为电力。这项技术将在未来对于升级热电厂以实现零碳排放至关重要。这种方式可以保留广泛使用的联合供热电站，而不采用碳捕集技术。

图5. 可再生能源场景下氢气从中国西部到东部的生产、储存、运输的三种主要形式