近年來，中國大力發展風電和太陽能發電，裝機容量持續攀升。2025年第一季度，我國風電+光伏新增裝機74.33GW，累計達到1482GW，首次超過火電裝機規模。同期，風光發電量達5,364億kWh，占全社會用電量22.5%。風光發電固有的間歇性與波動性，導致其在特定時段（如陽光輻射極佳光伏發電出力大增的午間和在用電低谷的后半夜刮大風時）產生大量富余電力。傳統方案如抽水蓄能建設周期長并受地理限制，難以在短期內大量建成投產。而新型儲能如電池儲能投資成本高，壽命相對較短。

目前，中國的家庭已經普遍安裝了家用電熱水器或天然氣熱水器，按每年每人用熱水熱能500kWh計，全國就有7000億千瓦時的熱水熱能。利用家用電熱水器的用電儲熱功能形成“熱能電池”，將幾億家庭的熱水需求轉化為電網的靈活調節資源，能夠實現高效率、低成本地消納過剩風光電力。

現狀：風光電過剩與“家庭儲能”設施閑置并存

風電、光伏發電成本的斷崖式下降是熱水器儲能大規模發展的基石。2023年起，全國范圍內大多數地區風光發電的平均發電成本（LCOE）已經普遍低于新建燃煤電廠。在我國部分太陽能資源優越的地區，光伏發電成本甚至可低至0.1元/千瓦時左右。然而，風光發電“靠天吃飯”的特性，使其發電功率與用電需求時空錯位明顯。在電網需求低而風光發電出力大的時段，過剩電力無處可去，“棄電”成為常態。目前調節風光發電波動和過剩的手段主要是集中式儲能和電網升級。抽水蓄能電站在用電低谷期夜間抽水，白天用電高峰時發電，其運行成本低且壽命長，但建設周期長并受地形、水源等限制。

近年來，我國抽水蓄能裝機翻倍，從2015年的2280萬kW增加到2024年底的5869萬kW。然而，單純依賴抽水蓄能難以滿足快速增長的電力調節需求。相比之下，鋰電池等新型電儲能建設周期較短且布局靈活，可隨時響應，但系統成本仍在800元/千瓦時左右，電池壽命往往只有幾年。2024年底，蓄電池儲能電站的儲能容量為1.68億kWh。兩者都難以在短期內滿足高速發展的風光電的消納補償需求。

與此同時，家庭層面蘊藏著巨大的可調節電力負荷。家用電熱水器功率一般為3kW，可在風光電發電的高峰和用電低谷，即中午（光伏發電高峰、家中用電空置時段）和后半夜（風電發電高峰、用電低谷）啟動加熱，將過剩電力轉化為熱能。這兩個時段家用電器負荷極低，無須升級住宅區的電網容量，即可靈活消納。

按全國每人有平均1千瓦的熱水器功率，若全國的熱水器都為電熱水器時，就等于擁有14億千瓦的抽水蓄能電站，既可削減傍晚和清晨洗浴高峰也是用電高峰時的用電量，又可消納中午和深夜的過剩電力。這種用戶側調節方案難度低、見效快、投資僅數百元/臺，是容易落地的“家用儲能”路徑。

解決方案：把家用電熱水器改造為“熱能電池”

這一方案的技術機制在于，儲水式電熱水器利用電加熱元件將電能轉為熱能，存儲在保溫水箱內。在電網的電力富余時段（如中午12:00左右光伏峰值或后半夜風電高峰）自動啟動加熱，將水箱溫度最高提升至75℃（國標GB4706.12—2006最高允許值）；在電網用電緊張自動停機，使用已存熱水。以60升熱水罐的機型為例，將水從15℃加熱到75℃需約4.5kWh，等同于一塊4.5kWh的“熱能電池”。

為實現上述目的，需要對現有的家用儲水式電熱水器進行一定改造。一是加裝智能控制器：核心是智能繼電器（或升級熱水器內置控制器），如果有智能電表，配合電網給智能電表的信息運行。如果沒有智能電表，則在智能繼電器中按照電價的時段，實現自動啟停控制。二是提供用戶友好的操作界面，設置“智慧模式”（自動響應電網）和“即時加熱”（滿足臨時使用需求）選項，保障用戶的使用舒適度。

智能家用熱水器可起到“一箭三雕”之效：消納、降本、削峰填谷。家庭熱水需求具有明顯時段性，一般在清晨和傍晚用水高峰出現。我國多地調查表明，居民熱水負荷日內典型呈現“雙峰”結構，一次在早晨6:00—8:00（起床洗漱），一次在19:00—22:00（洗澡清潔）。如果在白天光伏發電過剩時段（11：00—14：00）和后半夜風電過剩時段（1:00—6:00）自動啟動電熱水器對儲水罐中的水加熱，在早晨（6:00—8:00）和傍晚（19:00—22:00）用電高峰使用存儲的熱水，既可以有效消納過剩風光電，也可降低用戶用能成本，同時通過負荷的削峰填谷減輕電網壓力，有“一箭三雕”之效此外，由于電熱水器有相當的保溫能力，提前儲熱并不會對用戶的使用舒適性造成明顯影響。

經濟性與儲能潛力分析。與抽水蓄能和電池儲能相比，家用電熱水器的儲熱成本極低。大多數家庭已經擁有電熱水器，利用現有設備進行夜間或低谷時段加熱幾乎無須額外投資。用戶無須購置新的電熱水器，增量投入僅為智能控制裝置。在有分時電價的地區，由于將加熱水的時間集中在低電價時段，用戶節省了電費。

水熱儲能的一個優勢在于無須額外維護或更換老化部件，可長期穩定運行。全國有數以億計的家用熱水器。現有電熱水器的功率一般為3kW，平均儲熱量為約4.5kWh。如果全國的熱水器全部更換為電熱水器，則平均每人的熱水器功率為1kW，儲熱容量約為1.5kWh。于是全國的熱水器總計約為14億kW，有21億kWh的儲能容量。如果給這些熱水器全部加裝智能控制器，等于建設了總計14億kWh、21億千瓦時的蓄電池儲能電站。而現在中國的抽水蓄能儲能電站僅有5869萬kW，蓄電池儲能電站僅有1.68億kWh的儲能容量。

將一個3kW、60升的家用電熱水器的水從15℃加熱至75℃，每次加熱需要4.5kWh的電量，等于存儲了4.5kWh的電力。而購買和安裝智能控制器的費用僅為300元左右。這意味著，將家用電熱水器改造成消納過剩風光電的儲能裝置的單位功率投資僅為約100元/kW，單位儲能量的投資僅為67元/kWh。相比之下，抽水蓄能的單位功率投資約為6000元/kW，電池儲能的單位儲能量投資約為800元/kW。

政策建議

為將家用電熱水器轉變為有效的分布式儲能資源，可從以下三個方面落地推進。

首先，在全國范圍對居民用電普遍實行分時電價。目前，全國有20多個省對工商業用電戶實施了分時（峰谷）電價，但對居民用電戶采用分時電價政策的僅有山東、江蘇、浙江等少數幾個省。這是釋放家用電熱水器“儲能”潛力的最重要機制條件。

其次，建議給所有家庭的電熱水器免費購買安裝智能控制裝置，使熱水器能根據電價時段或電網負荷自動啟動，同時保留用戶“即時加熱”按鈕，兼顧靈活性和便利性。

再次，制定統一技術標準，明確智能熱水器的最小調節功率（≥500W）、響應時延（≤5分鐘）、通信協議及加密要求，確保設備能安全響應調度指令。考慮到智能電熱水器是通過公共通信網或者通過時間進行調度，為保證電網的運行安全，政府應對智能插座/繼電器制定技術標準和通信協議，防止電熱水器的啟停被非法控制。

把家用電熱水器改造為分布式儲能單元，不僅投資成本低、實施速度快，而且可在不降低用戶舒適性的前提下，能夠將過剩風光電“鎖進”熱水箱，隨需釋放。全國總計14億千瓦、21億千瓦時的電熱水器儲能能力，可為約20億千瓦的新增風光電提供過剩電消納能力，每年消納約7000億千瓦時的過剩風光電。