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大规模新能源的接入对新型电力系统电力电量平衡能力提出了更高的要求，对储能的需求呈现显著的多时间尺度特征，长短周期混合储能能够结合短周期储能和长周期储能的优势，将成为支撑新型电力系统低碳发展和安全可靠运行的核心调节资源。文中首先从系统优化配置、协同控制和能量管理3个方面回顾了混合储能技术在能源系统应用中的关键技术，探讨其在实现新能源消纳和解决能源供需平衡方面的潜力；然后，介绍了长短周期混合储能项目工程实践情况，实证了混合储能技术在支撑新型电力系统运行的核心支撑作用；最后，结合未来新能源消纳存在的问题与新型电力系统的发展方向，对长短周期混合储能技术研究的发展趋势与技术路线进行了展望。
1.研究背景
“双碳”目标背景下，我国能源消费清洁低碳转型步伐明显加快，风光等高比例新能源接入成为新型电力系统形态下电力系统发展的必然趋势。但同时高比例新能源的接入给新型电力系统带来的挑战也不容忽略，新能源出力具有强间歇性、随机性与波动性等特点，如何在多时间尺度上保持发电与负荷电力电量平衡，如何对清洁能源进行高效消纳将成为未来的主要挑战。
储能系统可以实现电能的灵活储存和释放，提供多时间尺度、全过程的平衡能力、支撑能力和调控能力，是支撑新型电力系统灵活高效消纳高比例新能源，推动能源绿色低碳转型的重要装备基础和关键支撑技术。
2.研究意义
当前，以锂电池为代表的电化学储能储存时间短，容量规模等级较小，难以应对长时间(周、月、年)尺度下新能源出力与负荷需求的电量不平衡问题，需要采用大容量、长周期的储能技术，提升系统新能源消纳能力。通过将长短周期储能联合应用，可实现电力系统的多时间尺度电力电量平衡，促进新能源的高效消纳，有潜力成为支撑新型电力系统低碳发展和安全可靠运行的核心调节资源。因此，亟需开展面向新能源消纳的长短周期混合储能的优化配置、协同控制以及能量管理技术研究，以充分发挥长短周期混合储能之间的互补优势，满足未来电力系统清洁、安全、高效等多方面需求。
3.重点内容
1 长短周期混合储能关键技术
（1）优化配置技术
合理的优化配置是长短周期混合储能优化调控运行的前提，能够提升电力系统的灵活性和稳定性，优化能源结构，提高经济效益，并促进能源的可持续发展。然而储能设备种类多样，在性能参数、成本效益、环境影响、市场需求和技术成熟度等方面差异显著，需要根据不同的场景需求并综合上述差异特征选择合适的储能设备，且同一种储能设备也存在不同的功率/容量规模可以选择。此外，新能源接入电力系统的电压等级、电气位置及地理分布也对储能系统的选址提出了更高的要求。因此，长短周期混合储能系统的优化配置主要涉及3个方面：选型、选址和定容。
针对储能系统优化配置软件和平台的开发，国内外已有多个机构进行了尝试并取得了一定的成果，但仍存在功能单一且操作复杂、模型的普适性和适应性不足、技术集成和创新能力有待提升等问题，未来的储能优化配置平台开发应注重提升功能的综合性和适应性，增强技术集成和创新能力，提供更加准确、高效和便捷的储能系统优化配置服务，推动储能技术的发展和应用。
（2）协同控制技术
由于长短周期储能运行控制特性不同，高效可靠的协同控制策略是确保长短周期储能系统高效管理能量及优化目标实现的关键前提。长短周期混合储能的协同控制一般接收来自上层的控制信号，通过控制算法对底层变流器进行差异化控制，以保证储能单元、逆变器在系统中的协调运行。协同控制技术可分为经典策略和智能策略，两者主要区别在于经典策略通常需要准确的系统模型，并对参数变化敏感，而智能策略不需要准确的模型并且对参数变化具有鲁棒性，包括非线性控制、模型预测控制、模糊逻辑控制及人工智能控制等策略。
图1 长短周期混合储能协同控制策略分类
（3）能量管理技术
能量管理在长短周期混合储能系统中同样扮演着至关重要的角色，其核心任务是在遵循各类运行约束条件的基础上，充分考虑各类储能的工作特性、循环寿命以及耐久性限制，结合源荷预测和调节需求，合理分配各储能单元的输出功率。目前，按照实现方式可以分为基于系统规则、基于优化算法和基于智能算法等三大类能量管理技术。
图2 能量管理技术相关优化算法
2 工程实践
2020年6月至2023年7月，我国在长短周期混合储能领域取得了显著的进展，包括浙江、黑龙江、湖北等多个省份推进了多个长短周期混合储能项目建设，有力促进了新能源的规模化消纳。
表1 长短周期混合储能项目
文中以宁波慈溪电氢耦合示范工程为例详细说明长短周期混合储能系统的运行情况与优势。工程以当地丰富的风光电源为基础，为满足用户对电、氢、热多样化能源需求，融合电化学储能与氢储能混合储能系统，实现了从清洁电力到清洁综合能源转化及供应的全过程零碳。
图3 宁波慈溪电氢耦合示范工程简化能流图
3 技术展望
（1）在长短周期混合储能系统优化配置技术领域，未来应重点关注以下四个方面：
①多时间尺度场景集的构建。
②功率-能量耦合关系的数学建模。
③解耦方法与优化算法的发展。
④集成化软件平台的开发。
（2）为实现长短周期混合储能系统强鲁棒性、低计算复杂度的协同控制，以下三方面问题仍需解决：
①高精度系统模型的建立。
②电能质量优化。
③预测性的精细化控制。
（3）能量管理技术聚焦于优化长短周期混合储能系统的综合性能，以适应多样化的能源需求，提高整体效率，未来将在以下三个方面持续深化：
①深度智能化。
②多能源耦合协同优化。
③面向市场优化运行。
4 总结
目前，长短周期储能技术的发展还处于初级阶段，由于储能系统本身运行特性的复杂性，导致其优化配置、协同控制及能源管理等关键技术应用并不成熟，相关实际工程也处于应用示范阶段，还需要根据实际应用场景进行不断完善。同时，随着储能技术的不断进步，更多性能优秀的储能类型将不断涌现，加之人工智能技术发展，长短周期储能技术将在新型电力系统建设中发挥更大的支撑作用。
