第一講-蓄能技術(shù)簡介課件

蓄能原理與應(yīng)用鄭州輕工業(yè)學(xué)院能源與動力工程學(xué)院2016.03鄭州蓄能原理與應(yīng)用鄭州輕工業(yè)學(xué)院能源與動力工程學(xué)院

中國能源發(fā)展戰(zhàn)略

基本框架

節(jié)能效率優(yōu)先，

環(huán)境發(fā)展協(xié)調(diào)，

內(nèi)外開發(fā)并舉；

以煤炭為主體、

電力為中心，

油氣和新能源全面發(fā)展；

以能源可持續(xù)發(fā)展和有效利用，

支持經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

前言中國能源發(fā)展戰(zhàn)略前言2前言

解決新能源發(fā)展瓶頸：波動性和間歇性；

削峰填谷：合理調(diào)配使用電能；

滿足時代發(fā)展需求：新技術(shù)革新推動分布式能源發(fā)展：提高能源綜合利用效率；前言解決新能源發(fā)展瓶頸：波動性和間歇性；3主要章節(jié)1、緒論

2、儲能技術(shù)原理

3、相變儲能材料的基本特性

4、冰蓄冷空調(diào)技術(shù)及應(yīng)用

5、電能儲存技術(shù)及應(yīng)用

6、熱能儲存技術(shù)及應(yīng)用

7、氣體水合物儲能技術(shù)及應(yīng)用

8、化學(xué)儲能技術(shù)及應(yīng)用

9、其他儲能技術(shù)及應(yīng)用主要章節(jié)1、緒論4第一章緒論1儲能技術(shù)及其應(yīng)用簡介2儲能技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與展望了解儲能基本概念和儲能技術(shù)的應(yīng)用場合。掌握能量儲存主要方法和儲能系統(tǒng)的評價指標(biāo)。了解儲能技術(shù)發(fā)展的歷史及前景。第一章緒論5一次能源二次能源可再生能源化石燃料核能能源分類熱能電能合成燃料能源定義一次能源二次能源可再生能源化石燃料核能能熱能電能6一次能源核裂變能常規(guī)能源新能源化石燃料固體燃料液體燃料氣體燃料生物質(zhì)能可再生能源水能太陽能風(fēng)能地?zé)崮芎Ｑ竽芎四芎司圩兡苣茉炊x一核裂變能常規(guī)能源新能源化石燃料固體燃料液體燃料氣體燃料生物7電能汽、熱水二甲醚(CH3OCH3)、乙醇氫能熱能......二次能源最重要應(yīng)用最廣電能汽、熱水二甲醚(CH3OCH3)、乙醇氫能熱81.1儲能技術(shù)及其應(yīng)用

1.1.1什么是儲能?儲能(energystorage)，又稱蓄能，是指使能量轉(zhuǎn)化為在自然條件下比較穩(wěn)定的存在形態(tài)的過程。它包括自然的和人為的兩類：自然的儲能，如植物通過光合作用，把太陽輻射能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來；人為的儲能，如旋緊機械鐘表的發(fā)條，把機械功轉(zhuǎn)化為勢能儲存起來。按照儲存狀態(tài)下能量的形態(tài)，可分為機械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能（或蓄電），風(fēng)能儲存、水能儲存等；和熱有關(guān)能量儲存，稱為蓄熱。1.1儲能技術(shù)及其應(yīng)用1.1.1什么是儲能?9儲能技術(shù)特指通過機械的、電磁的、電化學(xué)電等方法，將能量存儲起來，在需要的時候，再通過機械的、電磁的、電化學(xué)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的可用能量的技術(shù)。儲能技術(shù)有如下廣泛的用途：①防止能量品質(zhì)的自動惡化。（水、風(fēng)流動與方向）②改善能源轉(zhuǎn)換過程的性能。（自然界一些能源具有良好儲存性，但在化石燃料轉(zhuǎn)化為電能時，電網(wǎng)峰谷差、部分負(fù)荷運行）：需要大容量、高效率的電能儲存技術(shù)調(diào)峰。③為了方便經(jīng)濟地使用能量，也要用到儲能技術(shù)。（蓄電池充電、放電）1.1.2什么是儲能技術(shù)？儲能技術(shù)特指通過機械的、電磁的、電化學(xué)電等方法，將能量存儲10④為了降低污染、保護環(huán)境也需要儲能技術(shù)。（氫能）⑤新能源利用中，也需要發(fā)展儲能技術(shù)。太陽能、風(fēng)能、海洋能等發(fā)電裝置，在能量輸入、輸出之間必須布置蓄能裝置，穩(wěn)定輸出。加慣性輪的機械儲能、太陽能儲熱箱等。1.1.2什么是儲能技術(shù)？④為了降低污染、保護環(huán)境也需要儲能技術(shù)。（氫能）1.1.2111.1.2儲能技術(shù)特點儲能就是在能量富余的時候，利用特殊裝置把能量儲存起來，并在能量不足時釋放出來，從而調(diào)節(jié)能量供求在時間和強度上的不匹配。可以設(shè)置可儲蓄能量的中間環(huán)節(jié)，類似穩(wěn)壓器。儲能系統(tǒng)本身并不節(jié)約能源，他們的引入主要在于能夠提高能源利用體系的效率，促進新能源如太陽能和風(fēng)能的發(fā)展，以及對廢熱的利用。1.1.2儲能技術(shù)特點儲能就是在能量富余的時候，利用特殊裝12

特點：①化學(xué)能的優(yōu)點是便于儲存和輸送；②電能的優(yōu)點是可適用于各種用途，但儲存困難：③熱能約占最終能源消耗的60%，但它是一種質(zhì)量最差的能的形態(tài)，在儲存和輸送方面也不太適宜。儲存技術(shù)選擇，性能判斷考慮因素：①能的輸入、輸出形態(tài)；②儲能密度；③儲能時的能量損失程度；④儲能期限；⑤能的輸出和輸入的難易程度；⑥安全性；⑦達到一定的輸入、輸出值所需的時間即響應(yīng)性；⑧耐久性；⑨經(jīng)濟性。

1.1.3能量儲存方法特點：①化學(xué)能的優(yōu)點是便于儲存和輸送；②電能的優(yōu)點是可適13按照儲存能量的形態(tài)儲能方法可分為如下4類：①機械儲能：以動能形式儲存能量，如沖壓機床所用的飛輪；以勢能形式儲能，如機械鐘表的發(fā)條、壓縮空氣、水電站的蓄水庫、汽錘等。②蓄熱：以物質(zhì)內(nèi)能方式儲存能量的屬于蓄熱，以任何方式儲存熱量的也屬于蓄熱。一般把物質(zhì)內(nèi)能隨溫度升高而增大的部分稱為顯熱，把相變的熱效應(yīng)稱為潛熱，把化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)稱為化學(xué)反應(yīng)熱，把溶液濃度變化的熱效應(yīng)稱為溶解熱或稀釋熱。③化學(xué)儲能：在正向化學(xué)反應(yīng)中吸收能量，把能量儲存在化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)品中；在逆向反應(yīng)中則釋放出能量；蓄電池。④電磁儲能：把能量保存在電場、磁場或交變等電磁場內(nèi)。1.1.3能量儲存方法按照儲存能量的形態(tài)儲能方法可分為如下4類：1.1.3能量儲14在對儲能過程進行分析時，為了確定研究對象而劃出的部分物體或空間范圍，稱為儲能系統(tǒng)。包括能量和物質(zhì)的輸入和輸出設(shè)備、能量的轉(zhuǎn)換和儲存設(shè)備。儲能系統(tǒng)往往涉及多種能量、多種設(shè)備、多種物質(zhì)、多個過程，是隨時間變化的復(fù)雜能量系統(tǒng)，需要多項指標(biāo)來描述它的性能。常用的評價指標(biāo)有儲能密度、儲能功率、蓄能效率以及儲能價格、對環(huán)境的影響等。按儲能周期，分為短期（<1h）、中期（1h至1周）、長期（>1周）1.1.4儲能系統(tǒng)的評價指標(biāo)在對儲能過程進行分析時，為了確定研究對象而劃出的部分物體或空15鈉硫電池鋰離子電池超級電容器飛輪儲能鋅溴液流電池鉛酸電池抽水蓄能壓縮空氣1.1.5能量儲存方法鈉硫電池鋰離子電池超級電容器飛輪儲能鋅溴液流電池鉛酸電池抽水16電能可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢能、動能、電磁能等形態(tài)存儲，按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲能四大類型物理儲能抽水蓄能壓縮空氣儲能飛輪儲能電磁儲能電化學(xué)儲能相變儲能超導(dǎo)儲能超級電容儲能高能密度電容儲能鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲能冰蓄冷儲能水合物儲能相變材料儲能1.1.5能量儲存方法電能可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢能、動能、電磁能等形態(tài)存儲，按照其具17儲能技術(shù)——抽水儲能優(yōu)點：技術(shù)成熟，容量大；缺點：受地理限制，能量損失大，投資周期長。儲能技術(shù)——抽水儲能優(yōu)點：技術(shù)成熟，容量大；18儲能技術(shù)——壓縮空氣儲能優(yōu)點：技術(shù)相對成熟，大規(guī)模儲能；缺點：響應(yīng)速度慢，需要特殊地理環(huán)境。儲能技術(shù)——壓縮空氣儲能優(yōu)點：技術(shù)相對成熟，大規(guī)模儲能；19儲能技術(shù)——飛輪儲能

優(yōu)勢效率：70%-90%；能量密度：最高130Wh/kg；輸出功率：kW-MW，由電動/發(fā)電機和電力變換裝置決定；響應(yīng)速度：5-25ms，5-15s達到額定輸出；壽命：大于20年；工作溫度：-40℃～50℃低維護、環(huán)境友好

限制系統(tǒng)復(fù)雜；有高速轉(zhuǎn)動部件；軸承待機損耗問題儲能技術(shù)——飛輪儲能優(yōu)勢限制20Beaconpower50kWh/100kW的飛輪儲能示范電站8個6kWh/15kW飛輪單體MW級飛輪儲能示范電站25kWh/100kW飛輪單體儲能技術(shù)——飛輪儲能Beaconpower50kWh/100kW的飛輪儲能示21儲能技術(shù)—鈉硫熔融電池不足：高溫運行，啟動慢；費用較高；材料腐蝕、安全性較差。優(yōu)點：高比功率；高比能量；轉(zhuǎn)換率高。日本獨家生產(chǎn)，上海重新研制34MW鈉硫電池儲能電站儲能技術(shù)—鈉硫熔融電池不足：優(yōu)點：日本獨家生產(chǎn)，上海重新研制22儲能技術(shù)—超級電容器

優(yōu)點：循環(huán)壽命若干萬次，比功率高；缺點：比容量小；單位能量投資高；關(guān)鍵：開拓毫秒-秒級的應(yīng)用、降低成本儲能技術(shù)—超級電容器 優(yōu)點：循環(huán)壽命若干萬次，比功率高；23超級電容器用于電力機車節(jié)電功率300kW；儲能量850Wh；組成：雙向DC/DC，640支超級電容器，2.5V/2600F；重量477kg；體積1900×950×455mm車載儲能裝置龐巴迪Mitrac節(jié)電裝置超級電容器用于電力機車節(jié)電功率300kW；龐巴迪Mitra24儲能技術(shù)—鋰離子電池優(yōu)點：高比能量；高比功率；高能量轉(zhuǎn)換效率；長循環(huán)壽命不足：有的體系安全性較差；價格還不夠低鋰離子動力電池，是電動汽車產(chǎn)業(yè)興起的關(guān)鍵磷酸亞鐵鋰、鈦酸鋰等新材料的開發(fā)和應(yīng)用，大大改善了鋰離子電池的安全性能和循環(huán)壽命，從而可能將鋰離子電池用于更大規(guī)模的儲能儲能技術(shù)—鋰離子電池優(yōu)點：不足：鋰離子動力電池，是電動汽車產(chǎn)25儲能技術(shù)—液流電池全礬液流電池與風(fēng)電場聯(lián)合運行儲能系統(tǒng)6MW/6MWh儲能技術(shù)—液流電池全礬液流電池與風(fēng)電場聯(lián)合運行26儲能技術(shù)——混合儲能目前的各種儲能技術(shù)各具優(yōu)缺點，單一的儲能技術(shù)很難在技術(shù)性和經(jīng)濟性上適應(yīng)所有的應(yīng)用需求。將性能互補性強的兩種或兩種以上儲能技術(shù)混合使用，可以取得良好的應(yīng)用效果，混合儲能可以是儲能器件的內(nèi)部混合，也可以是系統(tǒng)級的混合。對于微電網(wǎng)，可以將功率型的儲能和能量型的儲能技術(shù)混合使用，同時實現(xiàn)對系統(tǒng)的能量管理和穩(wěn)定控制，提高微電網(wǎng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。儲能技術(shù)——混合儲能目前的各種儲能技術(shù)各具優(yōu)缺點，單一的儲能271.1.6儲存技術(shù)對比1.1.6儲存技術(shù)對比28儲能類型典型額定功率額定容量特點應(yīng)用場合機械儲能抽水儲能100~2000MW4~10小時適用于大規(guī)模，技術(shù)成熟。響應(yīng)慢，需要地理資源日負(fù)荷調(diào)節(jié)，頻率控制和系統(tǒng)備用壓縮空氣10~300MW1~20小時適用于大規(guī)模。響應(yīng)慢，需要地理資源。調(diào)峰、調(diào)頻、系統(tǒng)備用、風(fēng)電儲備飛輪儲能5Kw~10MW1秒~30分鐘比功率較大。成本高，噪音大。調(diào)峰、頻率控制、UPS和電能質(zhì)量電磁儲能超導(dǎo)儲能10Kw~50MW2秒~5分響應(yīng)快，比功率高。成本高，維護困難。輸配電穩(wěn)定、抑制振蕩高能電容1~10MW1~10秒響應(yīng)快，比功率高。比能量低。輸電系統(tǒng)穩(wěn)定、電能質(zhì)量控制超級電容10kW~1MW1~30秒響應(yīng)快，比功率高。成本高、出能量低。可應(yīng)用于定制電力及FACTS1.1.6儲存技術(shù)對比儲能類型典型額定功率額定容量特點應(yīng)用場合機械儲能抽水儲能1029儲能類型典型額定功率額定容量特點應(yīng)用場合電化學(xué)儲能鉛酸電池kW~50MW分鐘~小時技術(shù)成熟，成本低。壽命短，環(huán)保問題。電能質(zhì)量、電站備用、黑啟動液流電池5kW~100MW1~20小時壽命長，可深放，適于組合，效率高，環(huán)保性好。但能量密度稍低電能質(zhì)量、備用電源、調(diào)峰填谷、能量管理、可再生儲能、EPS鈉硫電池100kW~100MW數(shù)小時比能量和比功率較高。高溫條件、運行安全問題有待改進。電能質(zhì)量、備用電源、調(diào)峰填谷、能量管理、可再生儲能、EPS鋰電池kW~MW分鐘~小時比能量高。成組壽命、安全問題有待改進。電能質(zhì)量、備用電源、UPS1.1.6儲存技術(shù)對比儲能類型典型額定功率額定容量特點應(yīng)用場合電化學(xué)儲能鉛酸電池k30天然冰，冬季由湖泊和河流采取，儲存于絕熱良好的庫房，用于保存食物、冷卻飲料等。19世紀(jì)化學(xué)電池在1896年世界首臺電熱能儲能系統(tǒng)，壓縮空氣、高溫?zé)崴?qū)動的街車20世紀(jì)70年代，單井承壓含水層季節(jié)性蓄能當(dāng)前：雙井(Ref.Paper:地下含水層儲能技術(shù)的應(yīng)用條件及其關(guān)鍵科學(xué)問題)1.2儲能技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與展望1.2.1儲能技術(shù)發(fā)展的歷史天然冰，冬季由湖泊和河流采取，儲存于絕熱良好的庫房，用于保存31承壓含水層儲熱(冷)系統(tǒng)由冷井、熱井、井間管道與換熱器組成。為避免冷熱“短路”的相互影響，交替作為取水井和回灌井的冷井與熱井，間距至少為15mm~20mm。含水層儲存的是低品位的冷與熱，大多數(shù)儲熱(冷)系統(tǒng)回灌水的溫度，冬季為6℃~9℃，夏季為15℃~25℃。承壓含水層儲熱(冷)系統(tǒng)由冷井、熱井、井間管道與換熱器組成。32世界最早投入運行的抽水蓄能電廠為瑞士Schaffhausen電站，設(shè)2座常規(guī)機組和2座泵機，裝機2000kw,從1909年開始迄今仍在運行中。20世紀(jì)60、70年代后發(fā)展迅速。廣州抽水蓄能電廠總裝機容量240萬千瓦。近年來，我國電力蓄能技術(shù)發(fā)展迅速，全國已有20多個省市應(yīng)用了電力蓄冷、蓄熱技術(shù)，累計可轉(zhuǎn)移高峰負(fù)荷80萬千瓦，按冰冷空調(diào)和蓄熱電鍋爐平均移峰成本約1500元/kW和900元/kW計算，已節(jié)省電力投資50多億元。

世界最早投入運行的抽水蓄能電廠為瑞士Schaffhausen33

儲能技術(shù)將在能源系統(tǒng)、可再生能源（單個或集成）技術(shù)及輸送中發(fā)揮作用；它的發(fā)展，必須和現(xiàn)有的過容電站或應(yīng)急發(fā)電廠相適應(yīng)。為了減少溫室氣體排放，降低一次能源的消耗，促成可再生能源在持續(xù)供給電力中份額的不斷增加，為偏遠地區(qū)提供廉價、可靠的電力，儲能至關(guān)重要。

1.2.2儲能技術(shù)發(fā)展的前景1.2.2儲能技術(shù)發(fā)展的前景34提高電池的能源密度和壽命，開發(fā)新材料和材料改性，改進現(xiàn)有制造工藝和操作條件。針對便攜式應(yīng)用系統(tǒng)，研究的重點是開發(fā)鋰離子、鋰聚合物和鎳氫電池。針對電動和混合動力汽車，重點研究NiMH、鋰離子、鋰聚”合物電池，提高能量和動力密度。開發(fā)超級電容器，降低成本、改進生產(chǎn)工藝、降低內(nèi)部電阻是關(guān)鍵。冷、熱儲能技術(shù)的研究目標(biāo)應(yīng)該綜合不同用途，采取更有效的辦法，例如提高或降低溫度水平；重點開發(fā)新材料，如相變材料。1.2.3需要研究的課題提高電池的能源密度和壽命，開發(fā)新材料和材料改性，改進現(xiàn)有制造35蓄能原理與應(yīng)用鄭州輕工業(yè)學(xué)院能源與動力工程學(xué)院2016.03鄭州蓄能原理與應(yīng)用鄭州輕工業(yè)學(xué)院能源與動力工程學(xué)院

中國能源發(fā)展戰(zhàn)略

基本框架

節(jié)能效率優(yōu)先，

環(huán)境發(fā)展協(xié)調(diào)，

內(nèi)外開發(fā)并舉；

以煤炭為主體、

電力為中心，

油氣和新能源全面發(fā)展；

以能源可持續(xù)發(fā)展和有效利用，

支持經(jīng)濟社會的可持續(xù)發(fā)展。

前言中國能源發(fā)展戰(zhàn)略前言37前言

解決新能源發(fā)展瓶頸：波動性和間歇性；

削峰填谷：合理調(diào)配使用電能；

滿足時代發(fā)展需求：新技術(shù)革新推動分布式能源發(fā)展：提高能源綜合利用效率；前言解決新能源發(fā)展瓶頸：波動性和間歇性；38主要章節(jié)1、緒論

2、儲能技術(shù)原理

3、相變儲能材料的基本特性

4、冰蓄冷空調(diào)技術(shù)及應(yīng)用

5、電能儲存技術(shù)及應(yīng)用

6、熱能儲存技術(shù)及應(yīng)用

7、氣體水合物儲能技術(shù)及應(yīng)用

8、化學(xué)儲能技術(shù)及應(yīng)用

9、其他儲能技術(shù)及應(yīng)用主要章節(jié)1、緒論39第一章緒論1儲能技術(shù)及其應(yīng)用簡介2儲能技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r與展望了解儲能基本概念和儲能技術(shù)的應(yīng)用場合。掌握能量儲存主要方法和儲能系統(tǒng)的評價指標(biāo)。了解儲能技術(shù)發(fā)展的歷史及前景。第一章緒論40一次能源二次能源可再生能源化石燃料核能能源分類熱能電能合成燃料能源定義一次能源二次能源可再生能源化石燃料核能能熱能電能41一次能源核裂變能常規(guī)能源新能源化石燃料固體燃料液體燃料氣體燃料生物質(zhì)能可再生能源水能太陽能風(fēng)能地?zé)崮芎Ｑ竽芎四芎司圩兡苣茉炊x一核裂變能常規(guī)能源新能源化石燃料固體燃料液體燃料氣體燃料生物42電能汽、熱水二甲醚(CH3OCH3)、乙醇氫能熱能......二次能源最重要應(yīng)用最廣電能汽、熱水二甲醚(CH3OCH3)、乙醇氫能熱431.1儲能技術(shù)及其應(yīng)用

1.1.1什么是儲能?儲能(energystorage)，又稱蓄能，是指使能量轉(zhuǎn)化為在自然條件下比較穩(wěn)定的存在形態(tài)的過程。它包括自然的和人為的兩類：自然的儲能，如植物通過光合作用，把太陽輻射能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來；人為的儲能，如旋緊機械鐘表的發(fā)條，把機械功轉(zhuǎn)化為勢能儲存起來。按照儲存狀態(tài)下能量的形態(tài)，可分為機械儲能、化學(xué)儲能、電磁儲能（或蓄電），風(fēng)能儲存、水能儲存等；和熱有關(guān)能量儲存，稱為蓄熱。1.1儲能技術(shù)及其應(yīng)用1.1.1什么是儲能?44儲能技術(shù)特指通過機械的、電磁的、電化學(xué)電等方法，將能量存儲起來，在需要的時候，再通過機械的、電磁的、電化學(xué)的方法轉(zhuǎn)變?yōu)橄鄳?yīng)的可用能量的技術(shù)。儲能技術(shù)有如下廣泛的用途：①防止能量品質(zhì)的自動惡化。（水、風(fēng)流動與方向）②改善能源轉(zhuǎn)換過程的性能。（自然界一些能源具有良好儲存性，但在化石燃料轉(zhuǎn)化為電能時，電網(wǎng)峰谷差、部分負(fù)荷運行）：需要大容量、高效率的電能儲存技術(shù)調(diào)峰。③為了方便經(jīng)濟地使用能量，也要用到儲能技術(shù)。（蓄電池充電、放電）1.1.2什么是儲能技術(shù)？儲能技術(shù)特指通過機械的、電磁的、電化學(xué)電等方法，將能量存儲45④為了降低污染、保護環(huán)境也需要儲能技術(shù)。（氫能）⑤新能源利用中，也需要發(fā)展儲能技術(shù)。太陽能、風(fēng)能、海洋能等發(fā)電裝置，在能量輸入、輸出之間必須布置蓄能裝置，穩(wěn)定輸出。加慣性輪的機械儲能、太陽能儲熱箱等。1.1.2什么是儲能技術(shù)？④為了降低污染、保護環(huán)境也需要儲能技術(shù)。（氫能）1.1.2461.1.2儲能技術(shù)特點儲能就是在能量富余的時候，利用特殊裝置把能量儲存起來，并在能量不足時釋放出來，從而調(diào)節(jié)能量供求在時間和強度上的不匹配?？梢栽O(shè)置可儲蓄能量的中間環(huán)節(jié)，類似穩(wěn)壓器。儲能系統(tǒng)本身并不節(jié)約能源，他們的引入主要在于能夠提高能源利用體系的效率，促進新能源如太陽能和風(fēng)能的發(fā)展，以及對廢熱的利用。1.1.2儲能技術(shù)特點儲能就是在能量富余的時候，利用特殊裝47

特點：①化學(xué)能的優(yōu)點是便于儲存和輸送；②電能的優(yōu)點是可適用于各種用途，但儲存困難：③熱能約占最終能源消耗的60%，但它是一種質(zhì)量最差的能的形態(tài)，在儲存和輸送方面也不太適宜。儲存技術(shù)選擇，性能判斷考慮因素：①能的輸入、輸出形態(tài)；②儲能密度；③儲能時的能量損失程度；④儲能期限；⑤能的輸出和輸入的難易程度；⑥安全性；⑦達到一定的輸入、輸出值所需的時間即響應(yīng)性；⑧耐久性；⑨經(jīng)濟性。

1.1.3能量儲存方法特點：①化學(xué)能的優(yōu)點是便于儲存和輸送；②電能的優(yōu)點是可適48按照儲存能量的形態(tài)儲能方法可分為如下4類：①機械儲能：以動能形式儲存能量，如沖壓機床所用的飛輪；以勢能形式儲能，如機械鐘表的發(fā)條、壓縮空氣、水電站的蓄水庫、汽錘等。②蓄熱：以物質(zhì)內(nèi)能方式儲存能量的屬于蓄熱，以任何方式儲存熱量的也屬于蓄熱。一般把物質(zhì)內(nèi)能隨溫度升高而增大的部分稱為顯熱，把相變的熱效應(yīng)稱為潛熱，把化學(xué)反應(yīng)的熱效應(yīng)稱為化學(xué)反應(yīng)熱，把溶液濃度變化的熱效應(yīng)稱為溶解熱或稀釋熱。③化學(xué)儲能：在正向化學(xué)反應(yīng)中吸收能量，把能量儲存在化學(xué)反應(yīng)的產(chǎn)品中；在逆向反應(yīng)中則釋放出能量；蓄電池。④電磁儲能：把能量保存在電場、磁場或交變等電磁場內(nèi)。1.1.3能量儲存方法按照儲存能量的形態(tài)儲能方法可分為如下4類：1.1.3能量儲49在對儲能過程進行分析時，為了確定研究對象而劃出的部分物體或空間范圍，稱為儲能系統(tǒng)。包括能量和物質(zhì)的輸入和輸出設(shè)備、能量的轉(zhuǎn)換和儲存設(shè)備。儲能系統(tǒng)往往涉及多種能量、多種設(shè)備、多種物質(zhì)、多個過程，是隨時間變化的復(fù)雜能量系統(tǒng)，需要多項指標(biāo)來描述它的性能。常用的評價指標(biāo)有儲能密度、儲能功率、蓄能效率以及儲能價格、對環(huán)境的影響等。按儲能周期，分為短期（<1h）、中期（1h至1周）、長期（>1周）1.1.4儲能系統(tǒng)的評價指標(biāo)在對儲能過程進行分析時，為了確定研究對象而劃出的部分物體或空50鈉硫電池鋰離子電池超級電容器飛輪儲能鋅溴液流電池鉛酸電池抽水蓄能壓縮空氣1.1.5能量儲存方法鈉硫電池鋰離子電池超級電容器飛輪儲能鋅溴液流電池鉛酸電池抽水51電能可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢能、動能、電磁能等形態(tài)存儲，按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲能四大類型物理儲能抽水蓄能壓縮空氣儲能飛輪儲能電磁儲能電化學(xué)儲能相變儲能超導(dǎo)儲能超級電容儲能高能密度電容儲能鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲能冰蓄冷儲能水合物儲能相變材料儲能1.1.5能量儲存方法電能可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢能、動能、電磁能等形態(tài)存儲，按照其具52儲能技術(shù)——抽水儲能優(yōu)點：技術(shù)成熟，容量大；缺點：受地理限制，能量損失大，投資周期長。儲能技術(shù)——抽水儲能優(yōu)點：技術(shù)成熟，容量大；53儲能技術(shù)——壓縮空氣儲能優(yōu)點：技術(shù)相對成熟，大規(guī)模儲能；缺點：響應(yīng)速度慢，需要特殊地理環(huán)境。儲能技術(shù)——壓縮空氣儲能優(yōu)點：技術(shù)相對成熟，大規(guī)模儲能；54儲能技術(shù)——飛輪儲能

優(yōu)勢效率：70%-90%；能量密度：最高130Wh/kg；輸出功率：kW-MW，由電動/發(fā)電機和電力變換裝置決定；響應(yīng)速度：5-25ms，5-15s達到額定輸出；壽命：大于20年；工作溫度：-40℃～50℃低維護、環(huán)境友好

限制系統(tǒng)復(fù)雜；有高速轉(zhuǎn)動部件；軸承待機損耗問題儲能技術(shù)——飛輪儲能優(yōu)勢限制55Beaconpower50kWh/100kW的飛輪儲能示范電站8個6kWh/15kW飛輪單體MW級飛輪儲能示范電站25kWh/100kW飛輪單體儲能技術(shù)——飛輪儲能Beaconpower50kWh/100kW的飛輪儲能示56儲能技術(shù)—鈉硫熔融電池不足：高溫運行，啟動慢；費用較高；材料腐蝕、安全性較差。優(yōu)點：高比功率；高比能量；轉(zhuǎn)換率高。日本獨家生產(chǎn)，上海重新研制34MW鈉硫電池儲能電站儲能技術(shù)—鈉硫熔融電池不足：優(yōu)點：日本獨家生產(chǎn)，上海重新研制57儲能技術(shù)—超級電容器

優(yōu)點：循環(huán)壽命若干萬次，比功率高；缺點：比容量?。粏挝荒芰客顿Y高；關(guān)鍵：開拓毫秒-秒級的應(yīng)用、降低成本儲能技術(shù)—超級電容器 優(yōu)點：循環(huán)壽命若干萬次，比功率高；58超級電容器用于電力機車節(jié)電功率300kW；儲能量850Wh；組成：雙向DC/DC，640支超級電容器，2.5V/2600F；重量477kg；體積1900×950×455mm車載儲能裝置龐巴迪Mitrac節(jié)電裝置超級電容器用于電力機車節(jié)電功率300kW；龐巴迪Mitra59儲能技術(shù)—鋰離子電池優(yōu)點：高比能量；高比功率；高能量轉(zhuǎn)換效率；長循環(huán)壽命不足：有的體系安全性較差；價格還不夠低鋰離子動力電池，是電動汽車產(chǎn)業(yè)興起的關(guān)鍵磷酸亞鐵鋰、鈦酸鋰等新材料的開發(fā)和應(yīng)用，大大改善了鋰離子電池的安全性能和循環(huán)壽命，從而可能將鋰離子電池用于更大規(guī)模的儲能儲能技術(shù)—鋰離子電池優(yōu)點：不足：鋰離子動力電池，是電動汽車產(chǎn)60儲能技術(shù)—液流電池全礬液流電池與風(fēng)電場聯(lián)合運行儲能系統(tǒng)6MW/6MWh儲能技術(shù)—液流電池全礬液流電池與風(fēng)電場聯(lián)合運行61儲能技術(shù)——混合儲能目前的各種儲能技術(shù)各具優(yōu)缺點，單一的儲能技術(shù)很難在技術(shù)性和經(jīng)濟性上適應(yīng)所有的應(yīng)用需求。將性能互補性強的兩種或兩種以上儲能技術(shù)混合使用，可以取得良好的應(yīng)用效果，混合儲能可以是儲能器件的內(nèi)部混合，也可以是系統(tǒng)級的混合。對于微電網(wǎng)，可以將功率型的儲能和能量型的儲能技術(shù)混合使用，同時實現(xiàn)對系統(tǒng)的能量管理和穩(wěn)定控制，提高微電網(wǎng)的穩(wěn)定性和經(jīng)濟性。儲能技術(shù)——混合儲能目前的各種儲能技術(shù)各具優(yōu)缺點，單一的儲能621.1.6儲存技術(shù)對比1.1.6儲存技術(shù)對比63儲能類型典型額定功率額定容量特點應(yīng)用場合機械儲能抽水儲能100~2000MW4~10小時適用于大規(guī)模，技術(shù)成熟。響應(yīng)慢，需要地理資源日負(fù)荷調(diào)節(jié)，頻率控制和系統(tǒng)備用壓縮空氣10~300MW1~20小時適用于大規(guī)模。響應(yīng)慢，需要地理資源。調(diào)峰、調(diào)頻、系統(tǒng)備用、風(fēng)電儲備飛輪儲能5Kw~10MW1秒~30分鐘比功率較大。成本高，噪音大。調(diào)峰、頻率控制、UPS和電能質(zhì)量電磁儲能超導(dǎo)儲能10Kw~50MW2秒~5分響應(yīng)快，比功率高。成本高，維護困難。輸配電穩(wěn)定、抑制振蕩高能電容1~10MW1~10秒響應(yīng)快，比功率高。比能量低。輸電系統(tǒng)穩(wěn)定、電能質(zhì)量控制超級電容10kW~1MW1~30秒響應(yīng)快，比功率高。成本高、出能量低?？蓱?yīng)用于定制電力及FACTS1.1.6儲存技術(shù)對比儲能類型典型額定功率額定容量特點應(yīng)用場合機械儲能抽水儲能1064儲能類型典型額定功率額定容量特點應(yīng)用場合電化學(xué)儲能鉛酸電池kW~50MW分鐘~小時技術(shù)成熟，成本低。壽命短，環(huán)保問題。電能質(zhì)量、電站備用、黑啟動液流電池5kW~100MW1~20小時壽命長，可深放，適于組合，效率高，環(huán)保性好。但能量密度稍低電能質(zhì)量、備用電源、調(diào)峰填谷、能量管理、可再生儲能、EPS鈉硫電池100kW~100MW數(shù)小時比能量和比功率較高。高溫條件、運行安全問題