能量储存技术概论_第一章

1、课程学习相关能量储存技术概论周国兵能源动力与机械工程学院A开课目的：认识储能技术，拓宽知识视丰富科学素养。A学习原则：掌握基本概念，明晰技术内 涵，触及领域前沿。A平时上课非常重要；some small giftsoA考核方式：结课考试2010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院课程学习相关参考书目:储能材料与技术，樊栓狮.梁德青.杨向阳等编 著，化学工业出版社，2004.10o热能存储技术与应用，郭茶秀、魏新利编著，化 学工业出版社，2005.5。蓄热技术及其应用，崔海亭.杨锋编著，化学工2010-05-10课程学习相关业出版社，2004&A 联系方式/p>

2、(M);zhougb 。2010-05-10课程学习相关2010-05-10课程学习相关尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-10背景资料2010-05-10拉闸限电与分时电价：电力供应与需求之间的矛盾2010-05-102010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-10背景资料Wintersun SuperwStone floor and wall for heat storage2010-05-102010-05-10供热与空调：气候冷暖变化与舒适环境需求之间的矛盾2010-05-102010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-10背

3、景资料2010-05-102010-05-10人生的苦与乐：理想与现实之间的矛盾尊步热成费能源动力与机械工程学院课程总目录第一章绪论第二章能量转换与储存基本原理 第三章电能储存与电力调峰 第四章热能储存技术及其应用 第五章太阳能存储技术 第六章燃料电池与氢能利用 第七章储能新技术展望尊步热成费能源动力与机械工程学院第一章绪论1-1基本概念 12能量类型及其来源 13能量供求矛盾与储能 14储能技术历史与应用尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-101.1基本概念A能量能量储存»储能技术尊步热成费能源动力与机械工程学院(1)能量(energy)：是度量物质运动的一种 物理量(

4、汉语词典)，是物质作功的能力。由于物质存在着各种不同的运动形态，能量也就具有不同的形式,如机械能，热能,电能,辐射能，化学能，核能等;各种能量形式之间可以相互转化，在转换中能量总量恒定不变。(2)能量储存(energy storage):即储能，又称蓄能，是指使能量转化为在自然条件下比较稳定的存在形态的过程。自然的储能：如植物，太阳能光合作用,化学能;2010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院131.1基本概念2010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院#1.1基本概念人为的储能：如钟表，机械功竺込 势能;按照储存状态下的能量形态，有机械储能、化学储能、电磁储能、热能储能等；

5、储能过程往往存在着能量的传递和形态转化。(3)储能技术(energy storage technique):在能量的供应和需求之间往往存在着差异，利用特殊装置和技术手段，在能量富余的时候把能量储存起来，在能量不足时释放出来，以调节能量供求在时间、强度和形态上的不匹配。储能技术是合理、高效、清洁利用能源的重要手段。2010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院15.2能量类型及其来源目前，人类所认识的能量形式有如下六种:机械能热能电能辐射能化学能尊步热成费能源动力与机械工程学院核能A机械能：与物体宏观机械运动或空间状态相关的 能量，前者称之为动能，后者称之为势能。这是 人类最早认识的能量形

6、式。动能：源自宏观机械运动；如飞弹、行驶的汽车动能尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-10机械能势能：重力势能，弹性势能，表面势能。重力势能：源自位置高度不同；如瀑布.自由落体2010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院15机械能表面能：源自不同物质或相界面上的表面张力；如 细玻璃管中的液位上升及弯曲液面2010-05-102010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院162010-05-10热能A热能：构成物质的微观分子运动的动能和势能总 和称为热能。这种能量的宏观表现是温度的咼 低，它反映了分子运动的激烈程度。2010-05-10热能是能量的一种基本形式，所有其它

7、形式的能量都 可以完全转换为热能，而且大多数的一次能源都是首 先经过热能形式而被利用的，故有重要意义。尊步热成费能源动力与机械工程学院17电能A电能：电能是和电子流动与积累有关的一种能量，通常由电池中的化学能转换而来，或是通过2010-05-10发电机由机械能转换得到o2010-05-102010-05-10电能也可以通过电动机转换为机械能，从而显示出电做功的本领O2010-05-10华孙岀处学能源动力与机械工程学院18辐射能A辐射能：物体以电磁波形式发射的能量。 物体会因各种原因发出辐射能，其中因热 的原因而发出的辐射能称热辐射能。物体发射率黑体辐射系数热辐射能(100 丿恐力学温度2010

8、-05-102010-05-10地球表面所接受的太阳能是最重要的热辐射能。尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-10化学能化学能：化学能是物质结构能的一种，即原子核外进行化学变化时放出的能量。A按化学热力学定义，物质或物系在化学反应过程中以热能形式释放的内能称为化学能。A人类利用最普遍的化学能是燃烧碳和氢，是煤、石油、天然气、薪柴等燃料中的主要可燃元素。燃料燃烧时的化学能通常用燃料的发热量表示。尊步热成费能源动力与机械工程学院核能A核能：是蕴藏在原子核内部的物质结构能。 »轻质量的原子核（気、亂等）和重质量的 原子核（铀等）核子之间的结合力比中等 质量原子核的结合力小，这两

9、类原子核在 一定的条件下可以通过核聚变和核裂变转 变为在自然界更稳定的中等质量原子核， 同时释放出巨大的结合能。这种结合能就 是核能。尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-102010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院#Deutenum核聚变TriliumFusion核聚變Neluron中子2010-05-10尊步热成费能源动力与机械工程学院29核裂变2010-05-102010-05-10夕卜来中=F2010-05-102010-05-10核裂变个中于扌1!击曲235 的原于扌孩时.tffi-235 旳原于牛亥会分翹威2个- 同时产=生2-3个中子年口身寸线. 井禅放出大

10、室的能寧 这就呈核報变能核能-裂空反应是由中于引起的. 而反应纺果良产生 新的中于，新的中子弓超新的核袈銮" 裂蛮反应就 会干断地诳彳亍下去. 冋时不嘶严生件gja. 这种反应 就口斗做链式製变反应.能量的传递和转换A能量的传递：能量从一地（物）转移到另 一地（物）；»能量的转换：能量由一种形态变为另一形 态；A能量的传递和转换要遵循一定的规律，（下一章介绍）。尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-101.3能量供求矛盾与储能我国电力状况装机容量世界第二位；人均用电量较少空调耗能情况每年以15 %速度增长,基本在用电高峰峰期电力紧张，谷期电力过剩，用电峰谷差大目前

11、我国东北电网的最大峰谷差已达最大负荷的37%;华北电网更大,约40%。A将谷期（深夜和周末）的电能储存起 来供峰期使用，可大大改善电力供需 矛盾，提高发电设备利用率。这是发 展储能技术的根本动力。尊步热成费能源动力与机械工程学院A应当指出，储能系统本身并不能节约能源，其引入主要是可以提高能源利用体系 的效率，促进新能源如太阳能、风能的发展以及废热的利用O结合自然能源,节约2010-05-101.3能量供求矛盾与储能2010-05-101.3能量供求矛盾与储能常规能源。A在实际应用中涉及到的储能问题主要是机械能、电能、热能的储存。尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-10>最古老

12、的储能形式：天然冰冬存夏用（布达佩斯的匈牙利议会大厦）;A 19世纪，化学电池为电报、信号灯等提供 电源；1896年美国托莱多市安装世界首台电热2010-05-10储能系统;> 20世纪7080年，单井承压含水层季节性储 能实验；尊步热成费能源动力与机械工程学院> 1909年世界最早的抽水蓄能电厂瑞士Schaffhausen电站，但起初进展不快，20世纪60-70年代后才快速发展；A我国20世纪60年代修建岗南和密云小型抽水蓄能电厂(11MW和22MW); 1974年潘家口水库抽水蓄能可逆机组，1993年建成,共420MW,其中蓄能机组270MW;尊步热成费能源动力与机械工程学院2

13、9A1990年筹建十三陵蓄能电厂，1997年建成，800MW; 2000年广州抽水蓄能电厂,2400MW,世界之最;2010年江西洪屏2010-05-102010-05-10A我国1995年后着手蓄冷空调项目，目前蓄冰空调技术已接近国际水平;我国1998年开始推广蓄热电锅炉,目前约2010-05-102010-05-10占 10%。尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-10Excerpt from the lecture of Mr. JerryA储能技术的主要用途： 削峰填谷，负荷调节； 紧急事故备用，系统安全;节约投资，提高设备利用率2010-05-10Excerpt from

14、the lecture of Mr. Jerry2010-05-10Excerpt from the lecture of Mr. Jerry方便使用：汽车蓄电池;降低污染、环保：氢能;克服新能源利用中先天不稳定的缺陷：太阳能.风能。尊步热成费能源动力与机械工程学院31>What is truth?A What is Education?>What is life?>What is time management?>What is your passion?尊步热成费能源动力与机械工程学院>Truth is a shattered mirror strewn in

15、 myriad bit; each believes his/her bit the whole to own.Persian philosopher, 5000BC>Education is the ability to perceive thehidden connections between phenomenaVacal Havel尊步热成费能源动力与机械工程学院> Life is what happens to you while youfre busy making other plans.John Lennon (1940-1980), "Beautiful

16、 Boy”> Time management is the proper delegation of the time we have in order that the most important tasks are achieved before the more menial and less-important ones.Joe Dostal尊步热成费能源动力与机械工程学院2010-05-10Excerpt from the lecture of Mr. Jerry>ln the animal kingdom, the rule is，to eat or be eaten; in human kingdom, define or be defined.* Mr. Jerry is a l