电力系统是我国当前最主要的碳排放源之一，“双碳”语境下，未来的发展方向就是构建以新能源为主体的新型电力系统，逐步取代化石能源成为发电的主力。风电、光伏在带来绿色电力的同时，天然具有随机性、间歇性和波动性，对电力系统的调节能力提出了更高要求，这些调节需求需要依靠高效的储能装置弥补，储能系统将成为能源系统最重要的组成之一。
从国家政策来看，中央积极推进新型储能产业发展。去年，国家发改委发布《“十四五”新型储能发展实施方案》，提出到2030年，新型储能全面市场化发展，建立健全市场机制、商业模式和标准体系，与电力系统各环节深度融合发展，全面支撑能源领域碳达峰目标如期实现，国家出台多项资金补助政策支持储能技术发展，储能前景一片大好。
储能技术类型
储能所包括的技术类型众多，按照能量存储方式不同主要分为物理储能、电化学储能、热储能和氢储能几大类。
图：主要储能技术类型
物理储能：物理储能主要是机械能的利用，包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、重力储能和电磁储能。这些储能方式对地理环境和设备制造工艺的要求普遍较高，价格也昂贵，属于大规模储能方式。
建筑中物理储能的应用场景主要是利用重力储能的电梯能量回收装置。高层建筑中的电梯，可以简单地理解成一个定滑轮组，一端悬挂轿厢，另一端悬挂配重块。起滑轮作用的曳引机（牵引系统）实际上就是一部电动机。由于配重块的质量一般为轿厢质量加上额定载重的50%左右，因此当电梯重载下行或者轻载上行时，由于质量差产生了很大的机械能，使曳引机工作在发电状态，将一部分机械能转化为电能。一种方式是通过变流器馈入配电网，另一种方式是用超级电容储能，这2种方式的主要目的都是节能。
电化学储能：电池主要是通过电化学氧化还原反应将其活性材料中所含的化学能直接转化为电能的装置，可充电电池是通过相反的过程充电。目前，全球电池市场占有率最高的是锂离子电池，主要的锂基电池主要有用于电动汽车的锂镍锰钴氧化物、锂镍钴铝氧化物和钛酸锂，用于储能的磷酸铁锂电池。相比其他电池，锂基电池有更高的功率密度和能量密度。但它的缺点一是锂元素的资源有限，二是锂的活性大、电池电解液易燃，作为汽车动力和储能都存在安全性问题。
由于可充电锂电池是电动汽车的主要动力源，因此充电桩越来越普及，并逐渐成为各种建筑内的标配。所以，尽管充电桩耗电理论上是交通能耗，但实际上已经成为建筑能耗的一部分，在能源规划中必须加以考虑。电动汽车+充电桩还可以成为储能和提供灵活性的一部分。
热能：对于建筑和城区而言，热储能是最主要的储能手段。建筑业熟悉的是利用结构蓄热的显热储能和利用相变材料的潜热储能，例如冰蓄冷。
显热可以储存在固体材料中，一般结构蓄热都是使用在被动式建筑中，利用蓄热墙作为冬季供暖的补偿。太阳辐射透过材料后，投射在蓄热墙的吸热面上，加热夹层中的空气，再通过空气的对流向室内传递热量的采暖方式。这种方式多用于北方寒冷地区。
图：蓄热墙基本配置
蓄冰空调系统，即是在电力负荷很低的夜间用电低谷期，采用电制冷机制冷，将冷量以冰的形式贮存起来，在电力负荷较高的白天，把储存的冷量释放出来，以满足建筑物空调负荷需要的空调系统。蓄能技术是转移高峰电力、开发低谷用电，优化资源配置，保护生态环境的一项重要技术措施。冰（水）蓄能 技术在中国20世纪90年代通过引进和发展，作为电能应用的一项成熟技术，已在大型商场、办公楼、商住楼、宾馆、饭店、娱乐场所、体育场馆、金融大楼、医院、学校等场所得到了广泛的应用，效果显著，有着广阔的发展前景。
近年来，国内对空调冰蓄冷的应用和研究热度有所减退，第一个原因是设置冰蓄冷的初衷是对负荷的削峰填谷，并利用电价峰谷差获得收益。在很多大型项目中发现冰蓄冷增加了投资，但运行并没有省钱，投资没有回报。第二个原因是在减碳和环保背景下，东部城市大量购入西部的绿电。由于执行“照付不议”的购电协议，买来的电力并没有峰谷差价。因此电力公司推需求侧管理、鼓励夜间用电的意愿没有过去那么强烈。如果探究一下第一个原因，主要还是设计理念的问题。空调冰蓄冷一般采用部分蓄冷策略，预先设定蓄冰率，相当于削减一定比例的高峰冷负荷，可以降低配电容量和制冷设备的容量。但很多实际工程中仍然按高峰负荷配置制冷系统，蓄冰及其辅助设备和控制系统完全成了额外增加的投资。在融冰期间冷水机组还得以部分负荷工况运行，反而降低了效率。
储能技术发展趋势
未来储能技术基本上围绕提高安全性、降低成本、提升性能参数（能量密度、储能时长、储能效率、循环寿命）以及增强环境友好四个方向进行改进和发展。
建筑行业储能应用场景
- 用户需求侧响应
目前，用户侧储能利用峰谷电价差套利是较为成熟的应用模式，在低谷电价充电、在高峰时段放电，转移电力需求节省用户电费。用户侧的储能装置也能参与需求响应调峰市场。
建筑用电负荷柔性多变，基于电力调峰需求的建筑负荷调控将发挥巨大价值。储热(冷)系统配合传统供冷模式运行过程中，可对各时段放热(冷)量进行控制，加之在建筑保温效果良好的情况下，通过停用主要用电设备并增大储热(冷)设备供热(冷)量的方式调节负荷，短时间内(如30min-1h)温度变化幅度较小且对用户影响较小，在不影响用户体验的情况下也可实现响应执行时段的负荷削减，该负荷削减是在整套供冷(热)系统，即储能系统与传统供冷(热)系统的配合下实现的。
储能可为用户提供消减需求开支并提供后备电源服务，也可在电网故障时，保障对用户的高可靠性供电。
- 储能+微电网
微电网是分布式的能源孤岛系统，将发电机、负荷、储能装置及控制装置等系统结合在一起，实现自我控制和自治管理。基于建筑和园区的能源系统，建立智能微电网，充分利用新能源和可再生能源，实现本地用电。储能系统接入智能微电网系统能够有效稳定系统输出，解决微网中动态电能质量问题，提高现有配用电设备的利用率、降低运行成本等。园区可充分利用太阳能资源提高绿电发电量，并依托储能系统实现峰谷用电资源优化配置，让园区建筑用上经济实惠的绿电。
- 光储直柔建筑
集光伏发电、储能、直流配电、柔性用电于一体的光储直柔建筑。通过建筑中的储能设备，包括电化学储能、冰蓄冷等多种分布式储能形式，运用柔性用电的建筑管理系统，实现建筑用电的自我调节和自主优化，实现绿色低碳发展。
储能是未来发展的必然趋势，由于新能源规模化的接入电网、电力削峰填谷、参与调压调频、发展微电网等方面的需要，储能在未来电力系统中将是不可或缺的角色。
储能是理解未来能源结构的关键，作为推动未来能源发展的前瞻性技术，储能产业在新能源并网、电动汽车、微电网、家庭储能系统、电网支撑服务等方面都将发挥巨大作用。
参考资料：
- 《碳中和城市建筑能源系统》暖通空调，龙惟定；
- 《新型电力系统背景下的用户侧储能多场景应用》，中国能建
- 《零碳中国·新型储能》，中国投资协会能源投资专业委员会
