因?yàn)榭稍偕茉窗l(fā)電的間隙性和易變性，及其滲透率的不斷提高，對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行 和調(diào)度有一定程度的沖擊，為了盡可能利用更多的可再生能源和提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和效率，各種儲(chǔ)能技術(shù)得到快速發(fā)展。
電能儲(chǔ)存技術(shù)分為五大類(lèi)：機(jī)械儲(chǔ)能、電氣類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)、電化學(xué)類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)、熱儲(chǔ)能 技術(shù)以及化學(xué)類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)。目前世界電網(wǎng)中電能儲(chǔ)存容量占比最高的是抽水蓄能，其總裝機(jī)容量規(guī)模達(dá)到了127GW，占總儲(chǔ)能容量的99%，其次是壓縮空氣儲(chǔ)能，總裝機(jī)容量為440MW，排名第三的是鈉硫電池，總?cè)萘恳?guī)模為316MW。
1、機(jī)械儲(chǔ)能
機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等，其中抽水蓄能需要將電網(wǎng) 低谷時(shí)利用過(guò)剩電力作為液態(tài)能量媒體的水從地勢(shì)低的水庫(kù)抽到地勢(shì)高的水庫(kù)，電網(wǎng)峰荷時(shí)高地勢(shì)水庫(kù)中的水回流到下水庫(kù)推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電，所以，抽水蓄能對(duì)地勢(shì)環(huán)境有一定的依賴(lài)，效率一般在 65%-75%，最高可達(dá)到 80%-85%，但它具有日調(diào)節(jié)能力，適合配合核電站、大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電、超大規(guī)模太陽(yáng)能光伏發(fā)電等。
2、電氣儲(chǔ)能
電氣類(lèi)儲(chǔ)能技術(shù)主要包括了超級(jí)電容器儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能，其中超級(jí)電容器儲(chǔ)能因?yàn)槠淠芰棵芏鹊偷忍攸c(diǎn)，一般適合和其他儲(chǔ)能手段聯(lián)合使用，可以在微電網(wǎng)中和儲(chǔ)能蓄電池結(jié)合使用，也可用于電動(dòng)汽車(chē)的啟動(dòng)加速等;超導(dǎo)儲(chǔ)能目前大多是試驗(yàn)性的，技術(shù)還需要進(jìn) 一步突破。
3、電化學(xué)儲(chǔ)能
電化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池等等。
（1）鉛酸電池目前在世界上應(yīng)用最廣泛，循環(huán)壽命可達(dá) 1000 次左右，效率能達(dá)到 80%-90%，性?xún)r(jià)比高，常用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源，但如果深度、快速大功率放電時(shí)，可用容量會(huì)下降。其特點(diǎn)是能量密度低，壽命短。鉛酸電池今年通過(guò)將具有超級(jí)活性的炭材料添加到鉛酸電池的負(fù)極板上，能將其循環(huán)壽命提高很多。
（2）鋰電池主要應(yīng)用于便攜式的移動(dòng)設(shè)備中，其效率可達(dá) 95%以上，放電時(shí)間可達(dá) 數(shù)小時(shí)，循環(huán)次數(shù)可達(dá) 5000 次或更多，響應(yīng)快速，他是電池中能量最高的實(shí)用性電池，近年來(lái)技術(shù)也在不斷進(jìn)行升級(jí)，正負(fù)極材料也有多種應(yīng)用，但存在價(jià)格高（4 元/wh）、過(guò)充會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱、燃燒等安全性問(wèn)題，需要進(jìn)行充電保護(hù)。隨著國(guó)內(nèi)外對(duì)于鋰電的研發(fā)，其性能不斷提升，成本也在較大幅度下降，未來(lái)有望更廣泛應(yīng)用。
（3）鈉硫電池，陽(yáng)極由液體硫組成，陰極由液態(tài)鈉組成，中間有陶瓷材料的貝塔鋁管隔離，電池運(yùn)營(yíng)溫度需要保持在 300 攝氏度以上，以保障電極處于熔融狀態(tài)，循環(huán)周期 可達(dá)到 4500 次，放電時(shí)間 6-7 小時(shí)，周期往返效率 75%，能量密度高，響應(yīng)時(shí)間快。目 前在日本、德國(guó)、法國(guó)、美國(guó)等地已建有 200 多處此類(lèi)儲(chǔ)能電站，主要用于負(fù)荷調(diào)平，移 峰和改善電能質(zhì)量。但因?yàn)槭褂靡簯B(tài)鈉，運(yùn)行于高溫下，容易燃燒。
（4）液流電池的能連儲(chǔ)存在溶解于液態(tài)電解質(zhì)的電活性物種中，而液態(tài)電解質(zhì)儲(chǔ)存在電池外部的罐中，用泵將儲(chǔ)存在罐中的電解質(zhì)打入電池堆棧，并通過(guò)電極和薄膜，將電能轉(zhuǎn)化為電化學(xué)能，或?qū)㈦娀瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電池的功率和能量是不相關(guān)的，儲(chǔ)存的能量取決于儲(chǔ)存罐的大小，因而可以?xún)?chǔ)存長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)至數(shù)天的能量，容量可達(dá) MW 級(jí)。這個(gè)電池有多個(gè)體系，如鐵鉻體系，鋅溴體系、多硫化鈉溴體系以及全釩體系，其中全釩氧 化還原液流電池最受關(guān)注，是主要的技術(shù)發(fā)展方向，其特點(diǎn)是技術(shù)成熟，壽命長(zhǎng)，循環(huán)次數(shù)可超過(guò)一萬(wàn)次以上，但能量密度和功率密度比鋰電池要低，響應(yīng)時(shí)間也不快。
4、熱儲(chǔ)能
熱儲(chǔ)能系統(tǒng)中，熱能被儲(chǔ)存在隔熱容器的媒介中，需要的時(shí)候轉(zhuǎn)化回電能，也可直接 利用而不再轉(zhuǎn)化回電能。熱儲(chǔ)能又分為顯熱儲(chǔ)能和潛熱儲(chǔ)能。熱儲(chǔ)能儲(chǔ)存的熱量可以很大，所以可利用在可再生能源發(fā)電上。
5、化學(xué)類(lèi)儲(chǔ)能
化學(xué)類(lèi)儲(chǔ)能是利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體，利用多余的電制氫，可以直 接用氫作為能量的載體，也可以將其與二氧化碳反應(yīng)成為合成天然氣（甲烷），因?yàn)闅浠?者甲烷作為能量載體可儲(chǔ)存的能量很大，可達(dá) TWh 級(jí)，而且儲(chǔ)存的時(shí)間也很長(zhǎng)，氫或者 合成天然氣除了可用于發(fā)電外，還有其他利用方式如交通等。德國(guó)熱衷于推動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)，并有示范項(xiàng)目投入運(yùn)行。化學(xué)類(lèi)儲(chǔ)能的缺點(diǎn)是它的全周期效率較低，制氫效率僅 40%，合 成天然氣的效率不到 35%。
五類(lèi)電能儲(chǔ)存技術(shù)中，一般會(huì)根據(jù)各種儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)，進(jìn)行綜合比較來(lái)選擇適當(dāng)?shù)?技術(shù)，可供選擇的指標(biāo)主要包括：能量密度、功率密度、響應(yīng)時(shí)間、儲(chǔ)能效率、設(shè)備壽命 （年）或充放電次數(shù)、技術(shù)成熟度、經(jīng)濟(jì)因素（投資成本、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用）以及安全和 環(huán)境方面的考慮，再根據(jù)應(yīng)用的目的和需求，選擇儲(chǔ)能種類(lèi)、安裝地點(diǎn)、容量以及各種技術(shù)的配合。在這五類(lèi)儲(chǔ)能方式中，其中電化學(xué)儲(chǔ)能的電池發(fā)展非常迅速。
電網(wǎng)儲(chǔ)能的五種技術(shù)路線詳解
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發(fā)布時(shí)間：2015-07-28
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