储能技能分类

储能技能分类

储能技术是经过设备或物理介质将能量贮存起来以便往后

需要时运用的技术。储能技术依照贮存介质进行分类，能够分为机

械类储能、电气类储能、电化学类储能、热储能和化学类储能。

一机械类储能

机械类储能的运用办法只需有抽水蓄能、紧缩空气储能和

飞轮储能。

1.1抽水蓄能

(1)根来历理

电网低谷时运用过剩电力将作为液态能量媒体的水从低标

高的水库抽到高标高的水库，电网峰荷时高标高水库中的水回流到

下水库推进水轮机发电机发电。

(2)特征

归于大计划、会集式能量贮存，技术恰当老到，可用于电

网的能量处理和调峰；

功率通常约为65%~75%,最高可达80%~85%；

负荷照应速度快(十％负荷改动需十秒钟)，从全停到满载

发电约5分钟，从全停到满载抽水约1分钟；

具有日调度才干，合适适协作核电站、大计划风力发电、

超大计划太阳能光伏发电。

（3）缺陷

需要上池和下池；

厂址的挑选依托地舆条件，有必定的难度和绑缚性；

与负荷基地有必定距离，需长距离输电。

（4）运用

如今，抽水蓄能机组在一个国家总装机容量中所占比重的

国际均匀水平为3%支配。到2012年末，全国际储能设备总容量为

128GW,其间抽水蓄能为127GW,占99%,。到2012年年末，中国

共有抽水蓄能电站34座，其间，投运26座，投运容量2064.5万千

瓦约占全国总装机容量11.4亿千瓦的1.8%o（另在建8座，在建容

量894万千瓦）

1.2飞轮储能

（1）根来历理

在一个飞轮储能体系中，电能用于将一个放在真空外壳内

的转子即一个大质量的由固体资料制成的圆柱体加快（达几力转/分

钟），然后将电能以动能办法贮存起来（运用大转轮所贮存的惯功

用量）。

（2）利益

寿数长寿5~30年）;

功率高（90%）；

少保护、安稳性好；

较高的功率密度；

照应速度快（毫秒级）。

（3）缺陷

能量密度低，只可持续几秒至儿分钟；

由于轴承的磨损和空气的阻力，具有必定的自放电。

（4）运用

飞轮储能多用于工业和UPS中，适用于配电体系作业，以

进行频率调度，可用作一个不带蓄电池的UPS,当供电电源缺陷

时，活络搬运电源，整持小体系的短时刻频率安稳，以确保电能质

量（供电接连、电压不坚定等）。

在中国刚刚开端在配电体系中设备运用。电科院电力电子

研讨所曾为北京306医院设备了一套容量为250kVA,磁悬浮轴承

的飞轮储能体系，能作业15秒，2008年投运。

1.3紧缩空气储能

（1）根来历理

紧缩空气储能选用空气作为能量的载体，大型的紧缩空气

（后经改造跋涉到321MW）,紧缩时亥1/发电时刻=4,2小时接连作

业，主张过上万次，主张牢靠率达97%。此外，德国正在缔造绝热

型紧缩空气储能电站，没有投运美国Mcintosh,Alabama阿拉巴马

州，1991年投运，1十MW,紧缩时刻/发电时刻=1.6,如接连输

出十0MW可坚持26小时，曾因地质不安稳而发作过崩塌事端。

此外，美国正在缔造几座大型的紧缩空气储能电站，没有投运。

近期紧缩空气储能的研讨和开发热度在不断上升，国家电

网公司已立项研讨十MW紧缩空气储能，项目担任人清华大学卢强

院士。

二电气类储能

电气类储能的运用办法只需有超级电容器储能和超导储

能。

2.1超级电容器储能

（1）根来历理

根据电化学双电层理论研发而成的，又称双电层电容器，

两电荷层的距离十分小（通常0.5mm以卜），选用分外电极构造，

使电极外表积成万倍的添加，然后发作极大的电容量。

（2）利益

长命数、循环次数多;

充放电时刻快、照应速度快；

功率高；

少保护、无旋转部件；

作业温度计划广，环境友爱等。

（3）缺陷

超级电容器的电介质耐压很低，制成的电容器通常耐压仅

有几伏，储能水平遭到耐压的绑缚，因而贮存的能量不大；

能量密度低；

出本钱钱高；

有必定的自放电率。

（4）运用

超级电容器储能开发已有50多年的前史，近二十年来技术

跋涉很快，使它的电容量与传统电容比照大大添加，抵达几千法拉

的量级，而且比功率密度可抵达传统电容的十倍。超级电容器储能

将电能直接贮存在电场中，无能量办法改费，充放电时刻快，合适

用于改进电能质量。由于能量密度较低，合适与别的储能办法联合

运用。

2.2超导储能

（1）根来历理

超导储能体系是由一个用超导资料制成的、放在一个低温

容器(cryogenicvessel)(杜瓦Dewar)中的线圈、功率调度体系

(PCS)和低温制冷体系等构成。能量以超导线圈中循环活动的直流

电流办法贮存在磁场中。

(2)利益

由于直接将电能贮存在磁场中，并无能量办法改换，能量

的充放电十分快(几毫秒至几十毫秒)，功率密度很高；

极快的照应速度，可改进配电网的电能质量。

(3)缺陷

超导资料报价名贵；

坚持低温制冷作业需要许多能量；

能量密度低(只能坚持秒级)；

尽管已有商业性的低温文高温超导储能商品可用，但因报

价名贵和保护凌乱，在电网中运用很少，大多是实验性的。

(4)运用

超导储能合适用于跋涉电能质量，添加体系阻尼，改进体

系安稳功用，分外是用于按捺低频功率振动。可是由于其格名贵和

保护凌乱，尽管已有商业性的低温文高温超导储能商品可用，在电

网中运用很少，大多是实验性的。SMES在电力体系中的运用取决

于超导技术的翻开（分外是资料•、低本钱、制冷、电力电子等方面

技术的翻开）。

三电化学类储能

电化学类储能首要包含各种二次电池，有铅酸电池、锂离

子电池、钠硫电池和液流电池等，这些电池大都技术上比照老到，

这些年变成重视的要害，而且还取得许多实习运用。

3.1铅酸电池

（1）根来历理

铅酸电池是国际上运用最广泛的电池之一。铅酸电池内的

阳极（PbO2）及阴极（Pb）浸到电解液（稀硫酸）中，南北极间会

发作2V的电势，这即是铅酸电池的原理。经由充放电，则阴阳极及

电解液即会发作如下的改动：

（阳极）（电解液）（阴极）

PbO2+2H2SO4+Pb—PbS04+2H2O+PbS04（放电反

响）

（过氧化铅）（硫酸）（海绵状铅）

（阳极）（电解液）（阴极）

PbS04+2H2O+PbS04—PbO2+2H2SO4+Pb（充电反响）

（硫酸铅）（水）（硫酸铅）

（2）利益

技术很老到，构造简略、报价贱，介、保护便当；

循环寿数可达十00次支配；

功率可达80%至90%,性价比高。

（3）缺陷

深度、活络、大功率放电时，可用容量降低；

能量密度较低，寿数较短。

（4）运用

铅酸电池常常用于电力体系的事端电源或备用电源，以往

大大都独立型光伏发电体系配备此类电池。如今有逐步被别的电池

（如锂离子电池）代替的趋势。

（2）利益

锂离子电池的功率可达95%以上；

放电时刻可达数小时；

循环次数可达5000次或更多，照应活络；

锂离子电池是电池中比能量最高的有用型电池，有多种资

料可用于它的正极和负极（钻酸锂锂离子电池、镒酸锂锂离子电

池、磷酸铁锂锂离子电池、钛酸锂锂离子电池等）。

（3）缺陷

锂离子电池的报价依然偏高；

有时会因过充电而致使发热、焚烧等安全疑问，有必定的

危险，所以需要经过过充电保护来处理。

（4）运用

由于锂离子电池在电动汽车、核算机、手机等便携式和移

动设备上的运用，所以它如今简直已变成国际上运用最为广泛的电

池。锂离子电池的能量密度和功率密度都较高，这是它能得到广泛

运用和重视的首要要素。它的技术翻开很快，这些年，大计划出产

和多场合运用使其报价急速降低，因而在电力体系中的运用也不断

添加。锂离子电池技术依然在不断地开发中，如今的研讨会集在进

一步跋涉它的运用寿数和安全性，降低本钱、以及新的正、负极资

料的开发上。

3.3钠硫电池

（1）根来历理

钠硫电池的阳极由液态的硫构成，阴极由液态的钠构成，

基地隔有陶瓷资料的贝塔铝管。电池的作业温度需坚持在300U以

上，以使电极处于熔融状况。

（2）利益

循环周期可达4500次;

放电时刻可达6至7小时；

周期往复功率约为75%；

它的能量密度高，照应时刻快（毫秒级）。

（3）缺陷

由于它运用了金属钠，是一种易燃物，又作业在高温下，

所以存在必定的危险。

（4）运用

日本的NGK公司是国际上仅有能制造出高功用的钠硫电池

的厂家。如今选用50kW的模块，可由多个50kW的模块构成MW

级的大容量的电池组件。在日本、德国、法国、美国等地已建有约

200多处此类储能电站，首要用于负荷调平、移峰、改进电能质量

和可再生动力发电，电池报价依然较高。

四热储能

（1）根来历理

在一个热储能体系中，热能被贮存在隔热容器的媒质中，

往后需要时能够被转化回电能，也可直接运用而不再转化回电能。

热储能有许多纷歧样的技术，可进一步分为显热贮存

（sensibleheatstorage）和潜热贮存（latentheatstorage）等。显热

贮存办法中，用于储热的媒质可所以液态的水，热水可直接运用,

也可用于房间的取暖等，作业中热水的温度是有改动的。而潜热贮

存是经过相变资料(PhaseChangeMaterials,PCMs)来完毕的，

该相变资料即为贮存热能的媒质。

(2)缺陷

n热储能要各种高温化学热工质，运用场合比照受限。

(3)运用

由于热储能贮存的热量能够很大，所以在可再生动力发电

的运用上会有必定的作用。熔融盐常常作为一种相变资料，用于集

热式太阳能热发电站中。此外，还有许多别的品种的储热技术正在

开发中，它们有许多纷歧样的作用。

五化学类储能

化学类储能首要是指运用氢或构成天然气作为二次动力的

载体。

(1)根来历理

运用待弃掉的风电制氢，经过电解水，将水分化为氢气和

氧气，然后取得氢。往后可直接用氢作为能量的载体，再将氢与二

氧化碳反响变成构成天然气(甲烷)，以构成天然气作为另一种二次

能量载体。

(2)利益

选用这两种物质作能量载体的利益是贮存的能量很大，可

达TWh级；

贮存的时刻也很长，可达几个月；

别的氢和构成天然气除了可用于发电外，还可有别的运用

办法，如交通等。

(3)缺陷

全周期功率较低，制氢功率只需70%支配，而制构成天然

气的功率60-65%,从发电到用电的全周期功率更低，只需30%-40%

(4)运用

将氢与二氧化碳构变成甲烷的进程也被称作为P2G技术

(powertogas)o德国热衷于推进此项技术，已有演示项目在德国

投入作业。以天然气为燃料的热电联产或冷、热、电联产体系已变

成散布式发电和微电网的首要构成有些，在智能配电网中体现着首

要的作用，氢和构成天然气为散布式发电供应了满意的燃料。

六各种储能技术的功用比照和运用挑选

储能技术品种繁复，他们的特征各异。实习运用口寸，要根

据各种储能技术的特征以及对优缺陷进行归纳比照来挑选恰当的技

术。供挑选的首要特征包含：①能量密度(kWhorMWh)；②功率

密度(kWorMW)；③照应时刻(-ms,-s,-minute)；④储能功

率（充放电功率）；⑤设备寿数（年）或充放电次数；⑥技术老到

度；⑦经济要素（出本钱钱、作业和保护费用）；⑧安全和环境方

面的思考。

在实习工程项目中，要根据储能技术的上述特征，运用的

意图和需要，来挑选其品种、设备地址、容量以及各种技术的协

作，还要思考用户的经济接受才干。

6.1放电时刻比照

储能技术功用假定按放电时刻差异，可分为

①短放电时刻（秒至分钟级），如超级电容器、超导储能、

飞轮储能，

②中等放电时刻（分钟至小时级），如飞轮储能、各种电池

等，

③较长放电时刻（小时至天级），如各类电池、抽水蓄能、

紧缩空气等，

④专长放电时刻（天至月级），如氢和构成天然气。

上述放电时刻短的，常常是功率型的，通常可用作UPS和

跋涉电能质量