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能源是人类赖以生存的物质基础，是社会发展和文明进步的先决条件，能源领域的技术革新和体制变革贯穿人类社会的整个发展进程。然而，社会生产力的飞速发展导致能源需求的急剧上升，传统化石能源面临过度开发与濒临枯竭的严重问题，由此引发的环境污染也日益严峻，传统的能源利用体系亟待转型与升级。当前，世界主要发达国家都高度重视能源转型，从以化石能源为主向以清洁能源为主转变。
我国是世界上第一大能源生产国和消费国，但在能源供给和利用方式上仍存在着一系列突出问题，如能源结构不合理、能源利用效率不高、可再生能源开发利用比例低、能源安全利用水平有待进一步提高、污染物排放居高不下等，能源环境问题成为制约我国经济实现高质量发展的一大难题。因此，能源清洁化转型也将是我国未来重要的发展战略。
预计未来，清洁能源将取代化石能源成为主要的一次能源，2050年清洁能源装机占比将由目前的39%增至84%，发电量占比将由目前的35%增至80%。其中，风能、太阳能等不可调节电源的装机占比将达到68%，发电量占比将达到55%，占据主导。风能、太阳能等电源的出力特性由自然资源条件决定，呈现明显的随机性和波动性，与具有储能能力的传统电源相比，难以为系统提供调节能力。
在传统能源开发利用体系中，除核能以外，常用的能量形式包括机械能、化学能、热能和电能等，这些能量形式的存储难度各不相同。以存储1亿kWh能量为例，采用机械能形式存储，需要约4亿m 3 水（100m落差）或2000万m 3 压缩空气（30～50MPa压强）；采用电化学电池形式存储，需要50万t锂电池（200Wh/kg）；采用化学能形式存储，则只需要2500t氢或7200t天然气。煤炭、石油、天然气等碳氢化合物兼具能量密度高和有实体、易保存的优点，是被自然选择的当前最佳储能载体。
随着能源清洁化转型的不断深入，风能、太阳能等新能源将逐渐成为未来人类社会的主要一次能源，并转化为电能的形式为人们所利用。风能和太阳能存在随机性和间歇性并且无法直接存储，随着其在能源供给中的比例不断提高，造成整个能源系统中储能总量不断减少，具体表现形式就是灵活性降低，调节能力不足。因此，需要在能源系统中的其他环节新增储能能力，储能的配置将从一次能源（化石能源）逐渐向二次能源（电能）甚至三次能源（氢能、热能等）转移。