储能技术种类和特点.docx

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1、储能技术种类和特点蛔经是通过装置或物理介质将能属储存起来以便以后须要时利用的技术。储能技术依据储存介质进行分类，可以分为机械类储能、电气类储能、电化学类储能、热储能和化学类储能。机械类IW5VS8C*CMs?一机械类储能机械类储能的应用形式只要有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能.1.1抽水蓄能(1)基本原理电网低谷时利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，电网峰荷时而标离水阵中的水同潦到下水库推动水轮机发电机发电0DchrgPumped-StorageP1.ant（2）特点 屈丁大规模、集中式能量储存，技术相当成熟，可用于电网的能量管理和调峰： 效率一般约为65限75

2、$，最高可达80限85乐 负荷响应速度快（10%负荷改变需10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； 具有日调整实力，适合于协作核电站、大规模风力发电、超大规模太阳能光伏发电。（3）缺点 须要上池和下池： 厂址的选择依*地理条件，有肯定的难度和局限性; 与负荷中心有肯定距离，需长跑离输电。（4）应用目前，抽水蓄能机组在一个国家总装机容量中所占比蓝的世界平均水平为3%左右。截至2012年底，全世界储能装置总容量为128GW,其中抽水蓄能为127GW,占99k截至2012年年底，我国共有抽水蓄能电站34座，其中,投运26座，投运容量2064.5万千瓦约占全国总装机容IaI1.

3、4亿千瓦的1.8%（另在建8座，在建容量894万千瓦）1.2飞轮储能（1）基本原理在一个七轮储能系统中，电能用于将个放在真空外壳内的转了即个大质显的由固体材料制成的则柱体加速（达几万转/分钟），从而将电能以动能形式储存起来（利用大转轮所储存的惯性能量）。0tt*.飞轮储能系统结构图2）优点 寿命长（1530年）； 效率高（90%）： 少维护、粒定性好： 较高的功率密度： 响应速度快（亳秒级）。（3）缺点 能f密度低，只可持续几秒至几分钟： 由于釉承的磨损和空气的阻力，具有肯定的自放电。（4）应用K轮储能多用于工业和UPS中，适用于配电系统运行，以进行频率调整,可用作一个不带蓄电池的UPS,当供

4、电电源故障时，快速转移电源，维持小系统的短时间频率稳定，以保证电能质惊（供电中断、电压波动等）。在我国刚刚起先在配电系统中安装运用。电科院电力电子探讨所曾为北京306医院安装了一套容地为25OkVA,磁悬浮轴承的飞轮储能系统，能运行15秒，2008年投运。（1）基本原理压缩空气储能采纳空气作为能狂的载体，大型的压缩空气储能利用过剩电力将空气压缩并储存在一个地下的结构（如地下洞窟），当须要时再聘压缩空气与自然气混合，燃烧膨胀以推动燃气轮机发电。（2）优点 有调峰功能，适合用于大规模风场，因为风能产生的机械功可以干脆驱动压缩机旋转，削减了中间转换成电的环节，从而提高效率。3）缺点 须要大的洞窟以存

5、储压缩空气，与地理条件亲密相关，适合地点特别有限： 须要燃气轮机协作，并要肯定量的燃气作燃料，适合于用作能量管理、负荷调平和削峰： 以往开发的是一种非绝热（diabatic）的压缩空气储能技术。空气在压缩时所糅放的热，并没有储存起来，通过冷却消散了，而压缩的空气在进入透平前还须要再加热,因此全过程效率较低，通常低于50%。至今，只有德国和美国有投运的压缩空气储储站。德国HUndOrf站1978年投运，压缩功率6QMW,发电功率290MW（后经改造提高到321MW）,压缩时间/发电时间=4,2小时连续运行，启动过上万次，启动牢靠率达97册此外，德国正在建立绝热型压缩空气储能电站，尚未投运美国MC

6、inIOsh.A1.aba1.na阿拉巴马州，1991年投运，I1.Ow,压缩时间/发电时间=1.6,如连续输出100MW可维持26小时，皆因地质不稳定而发生过坍塌事故。此外，美国正在建设几座大型的压缩空气储能电站，尚未投运。近来压缩空气储能的探讨和开发热度在不断上升，国家电网公司已立项探讨IOMW压缩空气储能，项目负货人清华高校卢强院士。二电气类储能电气类储能的应用形式只耍有超级电容器储能和超导储能.2.1 超级电容器储能（1）基本原理依据电化学双电层理论研制而成的，又称双电层电容器，两电荷层的距离特别小（股0.5Mn以下），采纳特殊电极结构，使电极表而积成万倍的增加，从而产生极大的电容量。

7、CjAZd（2）优点 长寿命、循环次数多： 充放电时间快、响应速度快: 少维护、无旋转部件： 运行温度范围广，环境友好等。（3）缺点 超级电容器的电介质耐压很低，制成的电容器一般耐压仅有几伏，储能水平受到耐压的限制，因而储存:的能量不大： 能量密度低： 投资成本高： 有肯定的自放电率。（4）应用超级电容罂储能开发已有50多年的历史，近二十年来技术进步很快.使它的电容量与传统电容相比大大增加，达到几千法拉的量级，而且比功率密度可达到传统电容的I倍。超级电容器储能将电能干脆储存在电场中，无能量形式转换，充放电时间快，适合用于改善电能质量。由于能量密度较低，适合与其他储能手段联合运用。2.2 超导储

8、能1）基本原理超导储能系统是由一个用超导材料制成的、放在一个低温容涔（cryogenicvesse1.）（杜瓦DCWar）中的线圈、功率调整系统（PCS）和低温制冷系统等组成.能量以超导线圈中循环流淌的直流电流方式储存在磁场中。EnergyStorageMethodUsingSuperconductingPhenomenon(MechanismofSMES)PCSpowfOOAMOOingytm(AODCConVof100SutoonucngCoaH1.gbmagrwCicfM 由于干脆籽电能储存在磁场中，并无能量形式转换，能珏的充放电特别快（几率秒至几十毫秒），功率密度很高； 极快的响应速度

9、，可改善配电网的电能质量。PbS04+2H2O+PbSO1.（放电反应）（过氧化铅）（硫酸）（海绵状铅）（阳极）（电解液）（阴极）PbSo4+2H2O+PbS04-PbO2+2H2S04+Pb（充电反应）（硫酸铅）（水）（硫酸铅）放霍:示意国硫酸消耗温度隆低食横板JQiB献给TURtePDPtSSOPD正插板ttoite二化asPtxSO.PO,（2）优点 技术很成熟，结构筒洁、价格低廉、维护便利; 循环寿命可达1000次左右： 效率可达80%至90%性价比高。（3）缺点 深度、快速、大功率放电时，可用容量下降; 能量密度较低，寿命较短。（4）应用铅酸电池经常用于电力系统的事故电源或备用电源，

10、以往大多数独立型光伏发电系统配备此类电池。目前有渐渐被其他电池（如锂离子电池）咨代的趋势。(1)基本原理锂离子电池事实上是一个锂离子浓差电池，正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构。充电时，1.i+从正极脱嵌经过电解质嵌入负极，此时负极处于京锂态，正被处于贫锂态；放电时则相反，1.i+从负极脱嵌，经过电解质嵌入正极,正极处丁富锂态，负极处贫锂态.MMaiQGrephito1.ayers匚o*nO(2)优点 锂离子电池的效率可达95与以上； 放电时间可达数小时: 循环次数可达5000次或更多，响应快速： 锂离子电池是电池中比能量最高的好用型电池，有多种材料可用丁它的正极和负极(粘酸锂锂离子电池、

11、锦酸傕锂离子电池、磷酸铁锂锂离子电池、钛酸俚锂离子电池等)。(3)缺点 锂离子电池的价格依旧偏高： 有时会因过充电而导致发热、燃烧等平安问题，有肯定的风险，所以须要通过过充电爱护来解决。由丁锂离子电池在电动汽车、计算机、手机等便携式和移动设备上的应用，所以它目前几乎已成为世界上应用最为广泛的电池。锂高子电池的能地密度和功率密度都较高，这是它能得到广泛应用和关注的主要缘由。它的技术发展很快，近年来，大规模生产和多场合应用使其价格急速下降，因而在电力系统中的应用也越来越多.锂离子电池技术仍旧在不断地开发中，目前的探讨集中在进一步提高它的运用寿命和平安性，降低成本、以及新的正、负极材料的开发上。3.

12、3钠硫电池（1）基本原理钠破电池的阳极由液态的硬组成,阴极由液态的钠组成，中间隔有陶兖材料的贝塔铝管。电池的运行温度需保持在300C以上，以使电极处于熔酷状态。BofaA1.uminaSoattavAncxSo2,jCtZu-2vCtrxsexS.2ej2uTV/.2）优点 循环周期可达4500次； 放电时间可达6至7小时： 周期来回效率约为75乐 它的能量密度高，响应时间快（充秒级）。 由于它运用r金属钠，是一种易燃物，又运行在高温下，所以存在肯定的风险。（4）应用日本的NGK公司是世界上唯一能制造出高性能的钠硫电池的厂家。目前采纳50kW的模块，可由多个50kH的模块组成MN级的大容量的电

13、池组件.在日本、镌国、法国、美国等地已建有约200多处此类储能电站，主要用于负荷调平、移峰、改善电能质量和可再生能源发电，电池价格仍I1.1.较高。3.4全帆液流电池1）基本原理在液流电池中，能量储存在溶解于液态电解质的电活性物种中，而液态电解质储存在电池外部的城中，用泵将储存在阵中的电解质打入电池堆校，并通过电极和薄膜，将电能转化为化学能，或将化学能转化为电能。液流电池原理EBVanadiumRedoxBattery(VRB)依tA7*-PowerSOMreeZ1.oad（2）缺点 能量密度和功率密度与其他电池相比，如锂离子电池，要低: 响应时间也不很快. 全锐液潦电池技术己比较成熟： 寿命长，循环次数可超过100oo次以上。(4)应用液流电池有多个体系，其中全钿氧化还原液流电池(VanadiUmredoxf1.owbattery,YRFB)最受关注“这种电池技术最早为洌大利亚新南威尔士高校独创，后技术转让给加拿大的V