全球储能技术发展现状与应用情况

全球储能技术发展现状与应用情况

一、储能技术分类、技术原理、主要特征

针对电储能的储能技术主要分为三类:电化学储能(如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、锂离子电池、镍镉电池、超级电容器等) 、物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)和电磁储能(如超导电磁储能等)。

也可以分为功率型和能量型，功率型的特点是功率密度大、充放电次数多、响应速度快、能量密度小的特点，例如飞轮、超级电容、超导；能量型的特点是能量密度大、响应时间长、充放电次数少、功率密度低等特点。例如蓄电池。

从目前的情况来看，两种储能设备混用会产生更大的效果,混用比单一使用更有利于降低成本。（最近的一篇论文介绍的模型计算结果是在微网中使用超级电容和蓄电池两种混合储能成本是单一储能成本的33.8%。）

（一）电化学储能技术

1、钠硫电池

钠硫电池的正极活性物质是液态的硫（S）；负极活性物质是液态金属钠（Na），中间是多孔性陶瓷隔板。它利用熔融状态的金属钠和硫磺在300℃以上高温条件下，进行氧化-还原反应，完成充放电过程。

钠硫电池的主要特点是能量密度大（是铅蓄电池的3倍）、充电

效率高（可达到80%）、可大电流、高功率放电、循环寿命比铅蓄电池长。然而钠硫电池在工作过程中需要保持高温，有一定安全隐患。由于钠硫电池中所用的储能介质金属钠和硫磺均为易燃、易爆物质，对电池材料要求十分苛刻，目前只有日本（NGK）公司实现产品的产业化生产。

图1 钠硫电池储能系统原理

（来源：美国储能协会）

2、液流电池

液流氧化还原电池(Redox flow cell energy storage systems)，简称液流蓄电站或液流电池，与通常蓄电池活性物质包含在阳极和阴极内不同，液流电池作为氧化-还原电对的活性物质分别溶解于装在两个大储液罐中的溶液里，各用一个泵使溶液流经液流电池堆中高选择性离子交换膜的两侧，在其多孔炭毡电极上发生还原和氧化反应。电池堆通过双极板串联，结构类似于燃料电池。目前还发展有在一个或两个电极上发生金属离子(及非金属离子)溶解/沉积反应的液流电池。

由于液流电池的储能容量由储存槽中的电解液容积决定，而输出功率取决于电池的反应面积，通过调整电池堆中单电池的串连数量和

电极面积，能够满足额定放电功率要求。两者可以独立设计，因此系统设计的灵活性大，受设置场地限制小。液流电池中的电化学反应是在液相中完成，充放电过程仅仅改变电解质离子状态，不会引起电极结构变化，此化学反应为可逆，理论上可以进行无限次任意程度的充放电循环，极大延长电池的使用寿命。

液流电池已有全钒、钒溴、多硫化钠/溴等多个体系，其中全钒液流电池具有能量效率高、蓄电容量大、能够100%深度放电、可实现快速充放电，寿命长等优点。全钒液流电池的正、负极活性物质均为钒，只是价态不同，经过优化的全钒液流电池系统能量效率可达75～85%，充放电循环次数超过10000次，其性能远远高于传统二次电池，通常液流电池主要指全钒液流电池。

图2 液流电池储能系统原理

（来源：美国储能协会）

3、锂离子电池

锂离子电池负极一般是碳素材料，正极是含锂的过渡金属氧化物

LiCoO2（钴酸锂）或尖晶石LiMn2O4、LiFePO4等，电解质是锂盐的有机溶液或聚合物。充电时，正极中的锂离子脱离LiCoO2或LiMn2O4晶体，经过电解质嵌入碳材料负极，放电时则相反。锂离子电池效率高、能量密度高，具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点，小容量锂离子电池已广泛用于便携式设备的电源。但是，目前锂离子电池在大尺寸制造、循环性能等方面存在一定问题，传统锂离子电池在某些特殊条件，如高温，短路，过充，强外力破坏等条件下可能会发生起火，过热等安全问题，传统锂离子电池循环寿命一般在400―500次（80％剩余），对于储能电站来讲，这样的循环寿命显然不能满足要求。过充控制的特殊封装要求高，价格昂贵，因此对于用于电站储能等大规模储能应用受到限制，急待突破提高。

图3 锂离子电池储能系统原理

（来源：美国储能协会）

4、铅酸电池

铅酸蓄电池主要特点是采用稀硫酸做电解液，用二氧化铅和绒状铅分别作为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池。

铅酸电池已有一百多年的历史，具有成本低、技术成熟、储能容量大等优点，主要应用于电力系统的备载容量、频率控制，不断电系统。它的缺点是储存能量密度低、可充放电次数少、制造过程中存在一定污染。

图4 铅酸电池大规模示范应用案例

（来源：美国储能协会）

5、镍镉电池

镍镉蓄电池的正极材料为氢氧化亚镍和石墨粉的混合物，负极材料为海绵状镉粉和氧化镉粉，电解液通常为氢氧化钠或氢氧化钾溶液。

镍镉蓄电池充电后，正极板上的活性物质变为氢氧化镍〔Ni(OH)2〕，负极板上的活性物质变为金属镉；镍镉电池放电后，正极板上的活性物质变为氢氧化亚镍，负极板上的活性物质变为氢氧化镉。

镍镉电池可重复500次以上的充放电，经济耐用，内阻很小，可实现快速充电，又可为负载提供大电流，而且放电时电压变化很小，是一种比较理想的直流供电电池。镍镉电池的缺点在于它的记忆效应，而且镉材料资源短缺，价格十分昂贵。

6、超级电容器

超级电容器是根据电化学双电层理论研制而成，充电时处于理想极化状态的电极表面，电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使其附于电极表面，形成双电荷层，构成双电层电容。

超级电容器优势在于与电池相比，内阻低；充放电速度快，可提供强大的脉冲功率，最大充放电电流可以达到1000A；循环寿命长，最高可达50万次；工作温度范围宽可在-30℃-70℃环境下工作；与环境友好。由于使用中电压随着放电线性下降，与电池相比能量密度低，单体工作电压低，自放电率较高；所以目前超级电容器在电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量峰值功率场合，如大功率直流电机的启动支撑、稳态电压恢复器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。

图5 超级电容器的结构和原理

（来源：中科院电工研究所）

（二）物理储能技术

1、抽水蓄能

抽水蓄能技术是指在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池

水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期，水泵变成发电的水轮机，释放上池水库中的水发电。抽水蓄能电站是现在最常用的大规模蓄(电) 能方法。

抽水蓄能电站优点是：规模大, 可达百万千瓦以上；抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70% - 85%之间，主要用于电力系统的削峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。

抽水蓄能电站局限性是要有合适的场地和水源，以适合修建水库；一次投入的建造费用过高，建设周期较长；响应速度慢；当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。

2、压缩空气储能

压缩空气储能技术是在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩的空气推动燃气轮机发电。

压缩空气技术的优点是省去燃气轮机前置的空气压缩段, 可使气轮发电机增加电能输出几十个百分点。压缩空气储能规模大、运行成本低。

压缩空气储能的局限性是也要有合适的场地, 其对地质条件要求高；一次投入的费用高, 并且必须与不装前置空气压缩段的燃气轮机相配合使用, 故这种储能方式应用不多

图6 压缩空气储能系统原理

（来源：美国储能协会）

3、飞轮蓄能

飞轮蓄能利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成机械能储存起来，在需要时飞轮带动发电机发电。

飞轮系统运行于真空度较高的环境中，其特点是没有摩擦损耗、风阻小、效率高、寿命长、对环境没有影响，几乎不需要维护，适用于电网调频和电能质量保障。飞轮蓄能的缺点是能量密度比较低；系统复杂；对转子、轴承要求比较高。保证系统安全性方面的费用很高，在小型场合还无法体现其优势，目前主要应用于为蓄电池系统作补充。

图7 飞轮储能系统原理

（来源：美国储能协会）

三超导电磁储能

超导磁储能系统（SMES）利用超导体制成的线圈将电磁能直接储

存起来，需要时再将电磁能返回电网或其它负载。SMES技术包含超导磁体技术与电力电子技术两个主要方面，是二者的有机结合。超导磁体单元通过超导电感形成能源存贮环节；电力电子单元则通过多种变换形式，将储存的有功功率向电网释放，或将电网功率转储在储能电感中。

超导储能在功率输送时无需能源形式的转换，具有响应速度快(ms级)，转换效率高(≥96%)、比容量(1-10 Wh/kg)/比功率(104-105kW/kg)大等优点，可以实现与电力系统的实时大规模能量交换和功率补偿，对电网的电压跌落、谐波等进行灵活智能补偿，或提供稳定的短时大功率供电。可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节、提高系统稳定性和功率输送能力的要求。但和其他储能技术相比，超导电磁储能系统仍很昂贵，除了超导本身的费用外，维持系统低温导致维修频率提高以及产生的费用也相当可观。

图8 超导电磁储能原理

（来源：中科院电工研究所）

根据上述分析，各类储能技术的特征汇总如下表：

表1 储能技术分类及特征

二、全球储能技术发展现状及应用情况

储能技术在包括电力系统在内的多个领域具有广泛的用途，采用这些技术可以更好地实现电力系统的能量管理和系统安全，尤其是在可再生能源和分布式发电领域，这种作用尤为明显，在传统的发电和

输配电网络中，储能技术将可能发挥着变革性的作用。近年来，众多国家都在加大对储能技术，尤其对电化学储能技术的研发投资力度，而世界范围内的电力工业重组与能源结构调整也给储能技术带来了新的发展机遇。

（一）电化学储能技术发展现状及应用情况

1、钠硫电池

钠硫电池最早是美国福特(Ford)公司于1967年首先发明公布的，到20世纪80年代中期，日本的京瓷（NGK）公司开始与日本东京电力公司合作开发钠硫电池作为储能电池，NGK公司利用其在陶瓷领域独特的技术优势，成功开发出比能量密度高达160kWh/m3的钠硫电池，利用熔融状态的金属钠和硫磺在300℃以上高温条件下，进行氧化－还原反应，完成充放电过程。1992年，世界上第一座钠硫电池储能系统开始在日本示范运行；2002年，NGK公司开始钠硫电池的商业化生产与供应，到2002年底，日本已有超过50座钠硫电池储能站进入示范运行；2004年7月，世界上最大的钠硫电池储电站（9.6MW/57.6MWh）在日本Hitachi自动化系统工厂正式投入运行。

钠硫电池能量密度高，便于模块化制造、运输与安装，适用于城市变电站及特殊负荷，已被视为新兴的、高效的且具广阔发展前景的大规模电力储能电池。但是，目前钠硫电池技术和应用开发技术主要由日本NGK公司垄断，世界其它国家对钠硫电池的研发甚少。

据统计，截止2007年底，日本NGK公司已有超过100座钠硫电池储能站在全球运行中，电池量已超过100MW，同时开始向海外输出。

其中500kW以上的有59项，用于电网调峰占63％；调峰＋紧急状态供电占24％；不间断电源13％。

日本京瓷（NGK）公司1995-2007年钠硫电池示范项目摘录见附件1。

总安装功率：270 MW

图9 1992-2007年日本NGK公司钠硫电池安装情况

（来源：日本NGK公司）

2、液流电池

液流电池也被视为新兴的、高效的、具有广阔发展前景的大规模电力储能电池。液流电池是1974年Thaller, L. H.（NASA Lewis Research Center, Cleveland, United States ）提出的一种电化学储能装置。经过30多年的研究与发展，世界各国研究者已经研究出全钒体系、锌-溴体系、多硫化钠-溴体系等多个体系的液流电池，其中研究开发比较成熟、现已进入示范运行的液流电池体系有全钒液流蓄电系统（VRB）和多硫化钠/溴液流蓄电（PSB）系统，尤其是全钒液流电池已有大量应用案例，随着容量和规模的扩大、集成技术的日益成熟，全钒液流电池的储能成本将进一步降低。

全钒液流蓄电系统（VRB），1986年澳大利亚新南威尔士大学

Maria教授提出钒电池原理，并申请了专利。全钒液流蓄电系统进入产业化研发和应用的全球主要有两大公司：日本住友电工（SEI）和加拿大VRB能源系统公司。

自1985年起，日本住友电工与关西电力公司开始合作开发全钒液流储能电池系统，并于1989年建成用于电站调峰的60kW钒电池组；于1995年开发出20kW的电池模块；此后又合作建成了450kW/1MWh 和100kW/800kWh等全钒液流储能电池系统，用于平衡负载和电站调峰的示范运行。住友电工制造的25kW的全钒电池模块在实验室中已正常运行8年，循环次数超过16000次。在日本政府的新能源开发机构(NEDO)的资助下，2001年3月在北海道建设了170kW/1020kWh的风电储能装置，并荣获2001年度日本“能源与资源技术进步”奖。目前，在日本共有15套全钒液流储能电池系统进行示范运行，其中位于北海道的30MW的风电场，使用了4MW/6MWh储能电池，最大输出功率可达6MW，成为世界上最大的全钒液流电池储能系统，已经运行27万次循环。日本已具备了先进的制造全钒液流储能电池系统的技术，并且在离子交换膜和电解质溶液的制备技术，以及电池模块的设计制备等方面处于世界领先地位。

加拿大VRB Power System公司（简称“VRB Power”公司），成立于1999年，是一家专注于“全钒液流氧化还原储能系统” (简称“VRB-ESS”)产品研发领先的上市公司，该公司于2001年在南非建成了250kW的全钒液流电池系统，2004年为美国太平洋电力建造了250kW/2MWh的全钒液流电池系统，用于电站调峰以及犹他州东南部

地区供电。此后，该公司陆续收购了澳大利亚Pinnacle公司和日本SEI公司的全球钒电池技术专利和特许权，以及RWE npower公司Regenesys electricity storage technology（简称“RNG-ESS”系统）的知识产权及相关资产后，并先后开发出三代商用钒电池储能产品。而且在电堆构造设计、关键材料评价体系建立，系统集成等方面取得了突破性的进展，成为全球唯一一家有商用产品开发经验的钒电池公司，建立了覆盖全球80多个国家的液流电池专利体系。截至2008年底，VRB Power在全球范围内成功实施和运营40多个“VRB-ESS”储能项目，其中近20个为大型“VRB-ESS”储能系统。

2009年1月，总部设在中国北京的北京普能世纪科技有限公司（Prudent Energy）成功收购了加拿大VRB Power公司的资产、知识产权和生产技能，吸收了来自VRB公司的经验与知识的积累,包括来自于Regenesys 和日本住友Sumitomo在液流电池产业中长达15年的研究成果，其在全球超过30个成功实施案例及15个专利，覆盖全球23个主要国家。

除了日本和加拿大对全钒液流电池的研究外，西欧一些国家，如德国、奥地利、葡萄牙和英国等国家也在开展全钒液流蓄电系统的研究，并计划将其应用于光伏发电和风能发电的蓄电系统。

目前国际上VRB公司主要有：Sumitomo Electric Industries Ltd (日本)；Pinnacle’s parent Company (澳大利亚）；VRB Power Systems Inc. (加拿大）；Refuel Inc. (英国)；Cell Strom Inc. (奥地利)；北京普能世纪科技有限公司（中国）等。

英国Innogy公司于上世纪九十年代初开始研究多硫化钠/溴液流蓄电（PSB）系统，曾先后开发出5kW、20kW、100kW三个系列的电池模块，经串、并联组合出多种功率的蓄电系统，并于2001年和2002年分别在英国和美国各建造了120 MWh储能电站，用于电站调峰和UPS；美国电网大停电事故后，为美国密西西比的哥伦比亚空军基地建造了世界上第二座PSB蓄电系统，蓄电规模达到120MWh、功率12MW，耗资2500万美元，2004年投入使用，可为该空军基地在非常时期提供24小时的电能；Innogy还为Eltra公司在丹麦的一个沿海风能电站建造PSB蓄电系统，2005年投入使用。但据最近消息，Innogy公司2000年建造2002年投入运行的15MW的蓄电站已停止运行，主要原因是溴气对建筑结构有腐蚀作用。

近20年来，全钒液流电池作为液流电池的主要产品发展比较迅速，美国、日本、欧洲等国家相继将全钒液流电池储能系统用于电站调峰、风能/光伏发电相配套的发电系统。其中商业示范项目最多的国家是日本，应用在可再生能源发电、电网调峰、平衡负载和小型备用电站，功率从20kW至6MW，能量效率超过70％。

世界主要全钒液流电池储能系统应用案例列表见附件2。

3、锂离子电池

锂离子电池比能量/比功率高、自放电小，但由于工艺和环境温度差异等因素的影响，作为大规模储能系统应用指标往往达不到单体水平，使用寿命较单体缩短数倍甚至十几倍，然而锂离子电池是近年技术进步最快的电池。

锂离子电池的关键材料是电极材料、隔膜和电解液。决定充放电性能的正极材料已经可以做到30纳米以内，从100纳米到50纳米，只经历了不到1年时间。美国麻省理工学院的研究人员已经将电池的充电时间缩短至1分钟以内。依托美国麻省理工学院的美国A123公司利用其开发出的性能更高的纳米级磷酸铁锂，已使电池的导电性、安全性和功率性能有了极大提高，电池成本也下降了近30%。在电池隔膜方面，目前主要有干法和湿法两种生产锂离子电池隔膜的技术，决定隔膜性能的指标主要是厚度、孔隙率、防短路等。目前，日本旭化成、东燃、美国Celgard等是全球主要隔膜供应商，产品占高端隔膜市场的95%以上。

近几年来，随着价廉、高安全的镍钴锰酸锂、改性尖晶石锰酸锂和磷酸铁锂等新型正极材料的产业化，高功率型锂离子电池技术也得到迅速发展，大规模锂离子储能技术也已进入示范应用阶段，特别是动力型锂离子电池已在电动工具、电动自行车(BEB)、混合电动车(HEV)等领域进入商业化应用，并且近年美国、中国等已还在开展大功率锂电池在储能电站中的应用。目前，世界上运行的最大锂离子储能系统是A123公司投资建设的装机容量为2MW储能电站。2009年，中国比亚迪公司的1MW锂离子电池储能电站已建成并开始试运行；美国AEP 公司将于2010年建成以锂离子电池进行储能的3MW社区储能系统（CES）。

4、铅酸电池

铅酸电池是最成熟的蓄电池技术，已历经140多年的发展，在镉

-镍电池、氢-镍电池、锂离子电池等新型电池相继上市的几十年中，目前铅酸电池仍占据半数以上的市场份额。除因铅酸电池技术成熟、价格低廉、安全性高等传统的突出优点外，与铅酸电池近些年在竞争中发展了许多新技术密切相关，如全密封式、管式、水平式等新结构；新组分铅合金电极，促进比能量逐渐提高，成为目前大功率蓄电池中使用比例最高、价格最便宜的电池产品。当前使用最广泛的是阀控式密封铅蓄电池（VRLA）和胶体密封铅蓄电池。它们已逐步取代原先的自由电解液式的铅蓄电池，容量范围可从数十mAh到上万Ah。

铅酸电池储能系统在发电厂、变电站充当备用电源已使用多年，并在维持电力系统安全、稳定和可靠运行方面发挥了极其重要的作用。日本NEDO资助铅酸电池与光伏发电配合使用的示范项目，总储能容量为4.95MW。

资料来源：中国电力科学院

5、镍镉电池

镍镉电池效率比较高，但随着充放电次数的增加容量将会减少，荷电保持能力仍有待提高。此外，因为存在重金属污染已被欧盟组织限用。目前在阿拉斯加Golden Valley运行的的镍镉储能系统配置为4MW×15分钟。

6、超级电容储能

超级电容器历经三代及数十年的发展，已经形成电容量0.5-1000F、工作电压12－400V、最大放电电流400－2000A系列产品，储能系统最大储能量达到8.3kWh。但是,超级电容器价格较为昂贵，在电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和主要用于高峰值功率、低容量的场合，以满足用户对于电能质量和供电可靠性的越来越高的要求。目前正在开发基于活性碳双层电极与锂离子插入式电极的第四代超级电容器。

目前，西门子公司开发的储能量达到5.8kWh、最大功率1MW 的超级电容器储能系统，成功安装在德国科隆市750 V直流地铁配电网中，该系统由4800支2600F/2.5 V超级电容器组成，重量2t，体积2m3，超级电容器组储能效率为95%；美国TVA电力公司成功开发的200kW 超级电容器储能系统，用于大功率直流电机的启动支撑。（二）抽水蓄能及其它储能技术发展现状及应用情况

1、抽水蓄能电站

美、日、欧洲等国家和地区在20世纪60－70年代进入抽水蓄能电站建设的高峰期。目前，抽水蓄能已成为电力系统中实现“调峰填

谷”、最为广泛应用的一种储能技术和有效手段，已形成了规范的设计和施工标准。普遍采用的机组为水泵水轮机与水轮发电电动机组成的二机式可逆机组，施工采用沥青混凝土面板防渗、HT-100高强度钢结构、斜井全断面隧洞掘进机开挖、钢岔管考虑围岩分担内水压力、上水库和地下厂房信息化施工等先进技术。为提高整体经济性，抽水蓄能电站的机组正在向高水头、高转速、大容量方向发展，立足于对振动、空蚀、变形、止水和磁特性的研究和实现自动频率控制等。限制抽水蓄能电站更为广泛应用的一个重要制约因素是建设工期长，工程投资巨大，受地形条件的限制。

目前，世界范围内抽水蓄能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3％。美国和西欧经济发达国家抽水蓄能机组容量占世界抽水蓄能电站总装机容量55％以上，表1-3中显示了近十年来投入运行的8个大型抽水蓄能电站的情况。

资料来源：中国电力科学院

2、压缩空气储能

压缩空气储能的建设投资和发电成本均低于抽水蓄能电站，利用渠式超导热管技术可使系统换能效率达到90％，大规模化和复合发

电技术将进一步降低成本。但因其能量密度低，受岩层等地形条件的限制，影响了应用的发展。近年随着分布式电力系统的发展，人们对于8-12MW微型压缩空气储能系统（micro-CAES）开始关注，如利用压力罐存放压缩空气，但其成本比较高。

世界上第一个商业化压缩空气储能电站（CAES）为1978年建于德国Hundorf，机组为290MW，换能效率77％，运行至今累计启动超过7000次，主要用于热备用和平滑负荷。1991年建于美国亚拉巴马州的压缩空气储能系统是一个优秀的成功案例，它把压缩空气储存在地下450米的废盐矿中，用110兆瓦的汽轮机连续提供26小时的压缩空气，能在14分钟内并网。日本于1998年在北海道三井砂川矿，利用矿坑做储气库，2001年开始运行，输出功率为2MW。ABB公司在瑞士建的大规模联合循环CAES电站，输出功率442MW，运行时间为8小时。2005年美国Ridge和EI Paso能源公司在Texas开始建造的Markham电站，容量为540MW。此外，俄罗斯、法国、意大利、卢森堡、以色列等国也长期致力于CAES的开发。

3、飞轮储能

随着高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、大功率电力电子交流技术、电磁和超导磁悬浮轴承技术的发展，飞轮储能技术已经形成系列产品，目前高温超导磁悬浮轴承摩擦系数达到10-7级量。在此基础上，1MWh超导飞轮已经于1997年研制成功，并应用在航空及UPS领域。

国际上大多数飞轮储能系统用于短时间供电支撑，如：1999年欧洲Urenc Power公司利用高强度碳纤维和玻璃纤维复合材料制作飞

浅谈先进储能技术及其发展前景

Technological Development of Enterprise ■湖南省科学技术信息研究所胡丹 随着风能、太阳能等可再生能源的普及应用、新能源汽车产业的发展及智能电网的建设，各种储能技术成为万众瞩目的焦点。大规模储能技术作为支撑可再生能源普及的战略性新兴技术，得到世界各国政府和企业的广泛关注与高度重视。同时，储能技术由于其巨大的市场潜力，也迅速受到了风投基金的青睐。本文将对先进储能技术的现状和前景加以介绍。 迄今为止，人们已经开发出多种储能技术，主要分为机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能４个大类。机械储能主要包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能；化学储能主要包括铅酸电池、液流储能电池、镍氢电池、锂离子电池和钠硫电池；电磁储能主要包括超导储能和超级电容器储能，如超导电磁储能；相变储能主要是冰蓄冷技术。本文所研究的先进储能技术以新能源汽车与智能电网储能应用领域为划分基础，主要包括镍氢电池、锂离子电池、燃料电池、超级电容器与液流电池。 1镍氢电池 镍氢电池是目前镍系电池技术路线最先进的电池之一，由氢离子和金属镍合成。其优点在于电量储 备比镍镉电池多３０％，比镍镉电池更轻，使用寿命更长，并且对环境无污染。镍氢电池的价格更贵，与镍氢电池相比，性能稍差。 近年来镍氢电池技术发展迅速，尤其是Ｎｉ－ＭＨ电池正极材料技术和Ｎｉ－ＭＨ电池负极储氢材料技术。 1.1Ni-MH电池正极材料技术 Ｎｉ－ＭＨ电池正极材料主要是镍电极，自１８８７年首次将镍电极运用于碱性电池以来，其发展经历了袋式镍电极、烧结式镍电极和泡沫式镍电极等形式。主要成分均为氢氧化镍，按照镍电极的晶体结构可以分为α－Ｎｉ（ＯＨ）２和β－Ｎｉ（ＯＨ）２，对应的充电态分别为γ－ＮｉＯＯＨ和β－ＮｉＯＯＨ。球形β－Ｎｉ（ＯＨ）２具有较高的储能导电性能，对于β－Ｎｉ（ＯＨ） ２ 的改性技术主要包括引入钴、锂、镉、锌、稀土系元素进行掺杂，也可以通过纳米 材料与普通球形Ｎｉ（ＯＨ） ２ 进行混合。 而正极材料的制备技术则主要包括烧结式氧化镍工艺、发泡镍填充工艺和纤维镍填充工艺。填充法一般制作简单，所需设备较少，制成的极板具有更高的比容量，但大量生产存在工艺性和性能均衡的问题；烧结式氧化镍基体浸渍活性物质的方法虽然需要 浅谈先进储能技术及其发展前景 透视

飞轮储能技术的现状和发展前景

飞轮储能技术的现状和发展前景 飞轮储能系统(FESS)又称飞轮电池或机械电池,由于它与化学电池相比所具有 的巨大优势和未来市场的巨大潜力,引起了人们的密切关注。它结合了当今最新的磁悬浮技术、高速电机技术、电力电子技术和新材料技术,使得飞轮储存的能量有了质的飞跃,再加上真空技术的应用,使得各种损耗也非常小。 飞轮电池的发展开始于20 世纪70 年代,当时正处于石油禁运和天然气危机时期。此时,美国能量研究发展署(ERDA) 及其后的美国能源部(DoE) 资助飞轮系统的应用开发,包括电动汽车的超级飞轮的研究。 Lewis 研究中心(LeRC) 在ERDA 的 协助和美国航空航天局(NASA) 的资助下专门研究用于真空下的机械轴承和用于复合车辆的飞轮系统的传动系统。NASA 同时也资助Goddard 空间飞行中心(GSFC) 研究适用于飞行器动量飞轮的电磁轴承。80 年代,DoE 削减了飞轮储能研究的资助,但NASA 继续资助GSFC 研究卫星飞轮系统的电磁轴承,同时还资助了Langley 研 究中心(LaRC) 及Marshall 空间飞行中心(MSFC) 关于组合能量储存和姿态控制的动量飞轮构形的研究。 近10 年来,一大批新型复合材料和新技术的诞生和发展,如高强度的碳素纤维 复合材料(抗拉强度高达8. 27 GPa) 、磁悬浮技术和高温超导技术、高速电机/ 发电机技术以及电力电子技术等,使得飞轮能够储存大量的能量,给飞轮的应用带来了新的活力。它可应用于国防工业(如卫星、电磁炮和电热化学枪、作战侦察车辆等) 、汽车工业(电动汽车) 、电力行业(如电力质量和电力负载调节等) 、医疗和电信业(作UPS 用) 等1NASA 的应用有航天器(宇宙飞船) 、发射装置、飞行器动力系统、不间断电源(UPS) 和宇宙漫步者。

储能技术应用和发展前景

储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微电网以及电动汽车发展必不可少的支撑技术，可以有效地实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，可以提高电力设备运行效率、降低供电成本，还可以作为促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。智能电网的构建促进储能技术升级、推动储能需求尤其是大规模储能需求的快速增长，从而带来相应的投资机会。 随着储能技术的大量应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制方面带来变革。储能技术关系到国计民生，具有越来越重要的经济价值和社会价值，目前储能在中国的发展刚刚起步。国家应该尽快研究储能技术的相关产业标准，加强储能技术基础研究的投入，切实鼓励技术创新，掌握自主知识产权；从规模储能技术发展起始阶段就重视环境因素，防治环境污染；充分发挥储能在节能减排方面的作用，把对新能源的鼓励政策延伸到储能环节。 近年来，我国电网峰谷差逐年增大，多数电网的高峰负荷增长幅度在10%左右，甚至更高。而低谷负荷的增长幅度则维持在5%甚至更低。峰谷差的增加幅度大于负荷的增长幅度，在电网中引入储能系统成为了实现电网调峰的迫切需求。 储能技术拥有广泛的应用前景，但实现规模化储能当前仍是一个世界性难题。目前，我国约有40个储能示范项目，而规模在1000千瓦级的项目为数不多。这些储能项目多起到示范、探索性作用，并不具备产业化意义。 储能产业的发展机遇

由于我国的能源中心和电力负荷中心距离跨度大，电力系统一直遵循着大电网、大电机的发展方向，按照集中输配电模式运行，随着可再生能源发电的飞速发展和社会对电能质量要求的不断提高，储能技术应用前景广阔。储能技术主要的应用方向有：风力发电与光伏发电互补系统组成的局域网，用于偏远地区供电、工厂及办公楼供电；通信系统中作为不间断电源和应急电能系统；风力发电和光伏发电系统的并网电能质量调整；作为大规模电力存储和负荷调峰手段；电动汽车储能装置；作为国家重要部门的大型后备电源等。随着储能技术的不断进步，安全性好、效率高、清洁环保、寿命长、成本低、能量密度大的储能技术将不断涌现，必将带动整个电力行业产业链的快速发展，创造巨大的经济效益和社会效益。 国家电网公司近期确定的智能电网重点投资领域中包括了大量储能应用领域，如发电领域的风力发电和光伏发电中应用储能技术项目，配电领域储能技术，电动汽车充放电技术等。无论是风电还是太阳能发电，其自身都具有随机性和间歇性特征，其装机容量的快速增长必对电网调峰和系统安全带来不利影响，所以，必须要有可靠的储能技术作为支撑和缓冲。先进储能技术能够在很大程度上解决新能源发电的波动性问题，使风电及太阳能发电大规模的安全并入电网。 并网逆变器作为光伏电池与电网的接口装置，将光伏电池的直流电能转换成交流电能并传输到电网上，在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用。并网逆变器性能对于系统的效率、可靠性，系统的寿命及降低光伏发电成本至关重要。 储能技术发展有利于推进风电就地消纳，在当前产业梯度转移的大背景下，可考虑在大型风电基地附近布局供热、高耗能产业，同时加快建立风电场与这些大电力用户和电力系统的协调运行机制。国家电网近期确定的智能电网重点投资

储能技术研究进展

储能技术研究进展 能源短缺和环境恶化是全球性问题，开发可再生能源，实现能源优化配置， 发展低碳经济，是世界各国的共同选择。但是，可再生能源受天气及时间段的影响较大，具有明显的不稳定、不连续和不可控性。需要开发配套的电能储存装置，来保证发电、供电的连续性和稳定性。国外有关研究表明，如果风电装机占装机总量的比例在10%以内，依靠传统电网技术以及增加水电、燃气机组等手段基本可以保证电网安全。但如果所占比例达到20%甚至更高，电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并人常规电网。 现有的储能技术主要包括物理储能、电化学储能、电磁储能、氢储能、相变 储能和热化学储能等类型。其中，物理储能、电化学储能、电磁储能和氢储能主 要储存电能，物理储能包括抽水储能、压缩空气储能级飞轮储能等；电化学储能包括铅酸、锂离子、镍镉、液流和钠硫等电池储能；电磁储能包括超导储能和超 级电容储能；为了实现氢储能完整的转换链，就要从氢气的制取、储存、发电等 方面整体规划，在关键技术上进一步突破。而相变储能和热化学储能主要储存热能或由电能转化的热能，相变储能按材料的组成成分可分为无机类、有机类（包括高分子类）以及复合类储能材料；热化学储能基于热化学反应，而热化学反应体系主要包括金属氢化物体系、氧化还原体系、有机体系、无机氢氧化物体系以及氨分解体系。 1. 物理储能 物理储能一般用于大规模储能领域，主要包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等，其中抽水储能是主要的储能方式。物理储能是利用天然的资源来实现的一种储能方式，因此更加环保、绿色，而且具有规模大、循环奉命长和运行费 用低等优点。缺点是建设局限性较大，其储能实施的地理条件和场地有特殊要求。而且因为其一次性投资较高，一般不适用于小规模且较小功率的离网发电系统。1.1 抽水储能 目前在电力系统中应用最广泛的一种物理储能技术，即为抽水储能。它是一种间接的储能方式，用来解决电网高峰与低谷之间的供需矛盾。水库中的水被下半夜过剩的电力驱动水从下水库抽到上水库储存起来，然后在第二天白天和前半夜将水闸打开，放出的水用来发电，并流入到下水库。即使在转化间会有一部分能量因此而流失，但在低谷时压荷、停机等情况下，使用抽水储能电站仍然比增建煤电发电设备来满足高峰用电而来得便宜，具有更佳的效果。除此以外，抽水

全球储能技术发展现状与应用情况

全球储能技术发展现状与应用情况 一、储能技术分类、技术原理、主要特征 针对电储能的储能技术主要分为三类:电化学储能(如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、锂离子电池、镍镉电池、超级电容器等) 、物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)和电磁储能(如超导电磁储能等)。 也可以分为功率型和能量型，功率型的特点是功率密度大、充放电次数多、响应速度快、能量密度小的特点，例如飞轮、超级电容、超导；能量型的特点是能量密度大、响应时间长、充放电次数少、功率密度低等特点。例如蓄电池。 从目前的情况来看，两种储能设备混用会产生更大的效果,混用比单一使用更有利于降低成本。（最近的一篇论文介绍的模型计算结果是在微网中使用超级电容和蓄电池两种混合储能成本是单一储能成本的33.8%。） （一）电化学储能技术 1、钠硫电池 钠硫电池的正极活性物质是液态的硫（S）；负极活性物质是液态金属钠（Na），中间是多孔性瓷隔板。它利用熔融状态的金属钠和硫磺在300℃以上高温条件下，进行氧化-还原反应，完成充放电过程。 钠硫电池的主要特点是能量密度大（是铅蓄电池的3倍）、充电效率高（可达到80%）、可大电流、高功率放电、循环寿命比铅蓄电

池长。然而钠硫电池在工作过程中需要保持高温，有一定安全隐患。由于钠硫电池中所用的储能介质金属钠和硫磺均为易燃、易爆物质，对电池材料要求十分苛刻，目前只有日本（NGK）公司实现产品的产业化生产。 图1 钠硫电池储能系统原理 （来源：美国储能协会） 2、液流电池 液流氧化还原电池(Redox flow cell energy storage systems)，简称液流蓄电站或液流电池，与通常蓄电池活性物质包含在阳极和阴极不同，液流电池作为氧化-还原电对的活性物质分别溶解于装在两个大储液罐中的溶液里，各用一个泵使溶液流经液流电池堆中高选择性离子交换膜的两侧，在其多孔炭毡电极上发生还原和氧化反应。电池堆通过双极板串联，结构类似于燃料电池。目前还发展有在一个或两个电极上发生金属离子(及非金属离子)溶解/沉积反应的液流电池。 由于液流电池的储能容量由储存槽中的电解液容积决定，而输出功率取决于电池的反应面积，通过调整电池堆中单电池的串连数量和电极面积，能够满足额定放电功率要求。两者可以独立设计，因此系

新能源储能系统发展现状及未来发展趋势

新能源储能系统发展现状及未来发展趋势 目录 第一章新能源储能系统相关论述 (1) 新能源相关论述 (1) 新能源定义 (1) 新能源分类 (1) 储能技术相关论述 (1) 储能技术的定义 (1) 储能技术的分类 (1) 第二章国内外新能源储能系统的发展动态分析 (2) 日本新能源储能系统的发展动态分析 (2) 新能源储能电池的发展现状及未来发展趋势 (2) 新能源储能系统的未来发展趋势 (3) 新能源储能系统在实际中的应用 (3) 美国在新能源储能系统的应用中漫漫求索 (4) 政策与投资力度 (4) 储能技术的经济性瓶颈 (5) 我国新能源储能系统的现状 (5) 储能是构建智能电网的关键环节 (6) 商业模式不成熟制约储能发展 (6) 第三章国内外在相关新能源储能技术上的发展现状 (8) 新能源储能系统的实际应用 (8) 创能、节能与储能的完美搭配 (9) 国内新能源储能技术瓶颈解析 (10) 新能源科技发展的核心—储能技术 (10) 新能源无"仓库储能"的尴尬 (10) 储能技术的突破效应 (11) "不能等肚子饿了才去种麦子" (12) 第四章新能源储能系统的发展趋势 (13) 日本新能源储能系统的发展趋势 (13) 储能电池的发展趋势 (13) 我国新能源储能系统的发展趋势 (13) 我国智能电网带动储能产业发展态势研究分析 (13) 新能源并网储能市场发展前景预测分析 (14)

第一章新能源储能系统相关论述 新能源相关论述 新能源定义 新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能。 新能源分类 新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。 储能技术相关论述 储能技术的定义 储能技术是将电力转化成其他形式的能量储存起来，并在需要的时候以电的形式释放。 储能技术的分类 目前全球储能技术主要有物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器等）和电磁储能（如超导电磁储能等）三大类。目前技术进步最快的是化学储能，其中钠硫、液流及锂离子电池技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面取得重大突破，产业化应用的条件日趋成熟。

全球储能技术的发展现状及前景分析

全球储能技术的发展现状及前景分析 北极星储能网讯:一直以来，储能技术的研究和发展备受各国能源、交通、电力、电讯等部门的高度关注，尤其对发展新能源产业具有重大意义。受 环境约束，各国纷纷大力提倡发展新能源，然而由于新能源发电具有不稳定性 和间歇性,大规模开发和利用将使供需矛盾更加突出,全球弃风、弃光问题普遍存在，严重制约了新能源的发展。因此，储能技术的突破和创新就成为新能源能 否顺利发展的关键。从某种意义上说，储能技术应用的程度将决定新能源的发 展水平。 （一）全球各储能技术装机情况 近年来，储能市场一直保持较快增长。据美国能源部全球储能数据库（DOEGlobalEnergyStorageDatabase）2016 年8 月16 日的更新数据显示，全球累计运行的储能项目装机规模167.24GW（共1227 个在运项目），其中抽水蓄能161.23GW（316 个在运项目）、储热3.05GW（190 个在运项目）、其他机械储能1.57GW（49 个在运项目）、电化学储能1.38GW（665 个在运项目）、储氢 0.01GW（7 个在运项目），具体见全球累计运行的储能项目装机量以抽水蓄能占 比最大，约占全球的96%。按照总装机量，中国成为装机位列第一的国家，日 本和美国次之，三国装机分别为32.1GW、28.5GW 和24.1GW，共占全球装机 总量的50%。全球累计运行储能项目装机排名前十的主要是亚洲和欧洲国家， 详见表1。 （二）全球储能技术区域分布情况 全球的储能项目装机主要分布在亚洲、欧洲和北美，见按照储能技术类 型分布来看，抽水蓄能装机占比最大，主要分布在中国、日本和美国。与2014

储能技术应用和发展前景

储能技术应用和发展前景 深圳市中美通用电池有限公司网址:WWW+中美通用电池首字母+COM General Electronics Battery Co., Ltd. 网址:WWW+中美通用电池首字母+COM 储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微电网以及电动汽车发展必不可少的支撑技术，可以有效地实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，可以提高电力设备运行效率、降低供电成本，还可以作为促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。智能电网的构建促进储能技术升级、推动储能需求尤其是大规模储能需求的快速增长，从而带来相应的投资机会。 随着储能技术的大量应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制方面带来变革。储能技术关系到国计民生，具有越来越重要的经济价值和社会价值，目前储能在中国的发展刚刚起步。国家应该尽快研究储能技术的相关产业标准，加强储能技术基础研究的投入，切实鼓励技术创新，掌握自主知识产权;从规模储能技术发展起始阶段就重视环境因素，防治环境污染;充分发挥储能在节能减排方面的作用，把对新能源的鼓励政策延伸到储能环节。 近年来，我国电网峰谷差逐年增大，多数电网的高峰负荷增长幅度在10%左右，甚至更高。而低谷负荷的增长幅度则维持在5%甚至更低。峰谷差的增加幅度大于负荷的增长幅度，在电网中引入储能系统成为了实现电网调峰的迫切需求。 储能技术拥有广泛的应用前景，但实现规模化储能当前仍是一个世界性难题。目前，我国约有40个储能示范项目，而规模在1000千瓦级的项目为数不多。这些储能项目多起到示范、探索性作用，并不具备产业化意义。 储能产业的发展机遇

新型相变储能技术的应用与发展

０引言 能源是人类赖以生存的基础。目前，随着全球工 业的高速发展，全球能源也日益短缺。矿物能源的枯竭性危机和环境污染问题越来越受到世人关注，提高能源使用效率和开发可再生能源是人类面临的重要课题。 上世纪末相变储热（ＬＴＥＳ）的基础理论和应用技术研究在发达国家（如美国、加拿大、日本、德国等）迅速崛起并得到不断发展。材料科学、太阳能、航天技术、工程热物理、建筑物空调采暖通风及工业废热利用等领域的相互渗透与迅猛发展为ＬＴＥＳ研究和应用创造了条件。ＬＴＥＳ具有储热密度高，储热放热近似等温，过程易控制的特点。潜热储热是有效利用新能源利节能的重要途径。提高储热系统的相变速率，热效率，储热密度和长期稳定型是目前面临的重要课题。研究潜热储热的核心就是研究材料的相变传热过程［１］。 相变储能控温是提高能源利用效率和保护环境的重要技术，常用于缓解能量供求双方在时间、强度及地点上不匹配的有效方式，在太阳能的利用、电力的“移峰填谷”、废热和余热的回收利用，以及工业与民用建筑和空调的节能等领域具有广泛的应用前景，目前已成为世界范围内的研究热点。利用相变材料的相变潜热来实现能量的储存和利用，有助于提高能效和开发可再生能源，是近年来能源科学和材料科学领 域中一个十分活跃的前沿研究方向。 １相变储能控温材料的机理及发展现状 １．１相变储能控温材料的机理 相变储能控温材料是指在其物相变化过程中，可以与外界环境进行能量交换（从外界环境吸收热量或者向外界环境放出热量），从而达到控制环境温度和能量利用的目的的材料。与显热储能相比，相变储能控温具有储能密度高、体积小巧、温度控制恒定、节能效果显著、相变温度选择范围宽、易于控制等优点，在航空航天、太阳能利用、采暖和空调、供电系统优化、医学工程、军事工程、蓄热建筑和极端环境服装等众多领域具有重要的应用价值和广阔的前景。 相变材料从液态向固态转变时，要经历物理状态的变化。在这两种相变过程中，材料要从环境中吸热，反之，向环境放热。在物理状态发生变化时可储存或释放的能量称为相变热，发生相变的温度范围很窄。物理状态发生变化时，材料自身的温度在相变完成前几乎维持不变。大量相变热转移到环境中时，产生了一个宽的温度平台。该温度平台的出现，体现了恒温时间的延长，并可与显热和绝缘材料区分开来（绝缘材料只提供热温度变化梯度）。相变材料在热循环时，储存或释放显热。 相变材料在熔化或凝固过程中虽然温度不变，但吸收或释放的潜热却相当大。目前已知的天然和合成 新型相变储能技术的应用与发展 尚燕１，张雄２ （１．江苏省建筑科学研究院，江苏 南京 ２１０００８；２．同济大学材料科学与工程学院，上海 ２０００９２） 摘要：概括和评述了相变储能复合材料的制备方法及其研究进展，介绍了相变材料在建筑方面的应用，最后，指出当前存在问题以及 目前值得深入研究的课题。 关键词：相变材料；储能；复合材料；应用中图分类号：ＴＵ５９９ 文献标志码：Ａ 文章编号：１６７３－７２３７（２００６）０２－００２１－０６ ＡｐｐｌｉｃａｔｉｏｎａｎｄＤｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔｏｎｔｈｅＴｅｃｈｎｏｌｏｇｙｏｆＰｈａｓｅＣｈａｎｇｅＥｎｅｒｇｙＳｔｏｒａｇｅ ＳＨＡＮＧＹａｎ１，ＺＨＡＮＧＸｉｏｎｇ２ （１．ＪｉａｎｇｓｕＩｎｓｔｉｔｕｔｅｏｆＢｕｉｌｄｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ，Ｎａｎｊｉｎｇ２１０００８，Ｃｈｉｎａ； ２．ＤｅｐａｒｔｍｅｎｔｏｆＭａｔｅｒｉａｌｓＳｃｉｅｎｃｅ＆Ｅｎｇｉｎｅｅｒｉｎｇ，ＴｏｎｇｊｉＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ，Ｓｈａｎｇｈａｉ２０００９２，Ｃｈｉｎａ） Ａｂｓｔｒａｃｔ：Ｔｈｅｐｒｅｐａｒａｔｉｏｎｍｅｔｈｏｄｏｆｃｏｍｐｏｓｉｔｅｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓａｎｄｔｈｅｉｒｒｅｓｅａｒｃｈｄｅｖｅｌｏｐｍｅｎｔａｒｅｒｅｖｉｅｗｅｄ．Ｔｈｅａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎｓｏｆｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓｉｎａｒｃｈｉｔｅｃｔｕｒｅａｒｅａｌｓｏｄｉｓｃｕｓｓｅｄ．Ａｔｌａｓｔ，ｔｈｅｅｘｉｓｔｉｎｇｐｒｏｂｌｅｍｓａｎｄｓｕｂｊｅｃｔｓｄｅｓｅｒｖｉｎｇｔｏｆｕｒｔｈｅｒｓｔｕｄｙａｒｅｉｎｄｉｃａｔｅｄ． Ｋｅｙ ｗｏｒｄｓ：ｐｈａｓｅｃｈａｎｇｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；ｅｎｅｒｇｙｓｔｏｒａｇｅ；ｃｏｍｐｏｓｉｔｅｍａｔｅｒｉａｌｓ；ａｐｐｌｉｃａｔｉｏｎ ■节能技术 ＥＮＥＲＧＹ－ＳＡＶＩＮＧＴＥＣＨＮＯＬＯＧＹ 建筑节能 ２００６年第２期（总第３４卷第１９０期） Ｎｏ．２ｉｎ２００６（ＴｏｔａｌＮｏ．１９０，Ｖｏｌ．３４） ２１

储能技术的发展及分析

【摘要】储能技术已被视为电网运行过程中中的重要组成部分。系统中引入储能环节后可以有效地利用电力设备，降低供电成本，提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动。储能技术的应用将在电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革。 【关键词】储能技术；现状；前景；应用 1 储能技术在电力系统中的应用 储能技术已被视为电网运行过程中“采――发――输――配――用――储”六大环节中的重要组成部分。系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。储能技术的应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革。 2 储能技术原理及特点 储能系统一般由两大部分组成：由储能元件（部件）组成的储能装置；由电力电子器件组成的电网接入系统。主要实现能量的储存、释放或快速功率交换。 储能系统的容量范围宽，从几十千瓦到几百兆瓦；放电时间跨度大，从毫秒级到小时级；应用范围广，贯穿发输变配用电系统。 储能系统的主要作用如下：（1）用于电力调峰，解决用电矛盾；（2）用于用户侧，提高供电可靠性；（3）用于可再生能源优化，推动可再生能源开发应用；（4）用于电力系统稳定控制，提高电网安全性。 大规模储能技术是对传统“即发即用”的电力模式的革命性突破，它可以减少用于发电设备的投资，提高电力设备的利用率，安装在用电设备附近可以降低线损，安装在大城市附近可以提高供电可靠性。 3 储能技术研究现状 电能储存的形式可分为四类：机械储能（如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器等）、电磁储能（如超导电磁储能等）和相变储能（如冰蓄冷等）。 长久以来，电力系统中储能技术的研究集中于大规模储能技术以解决系统调峰问题。近来，储能电池、超级电容器、超导电磁储能和高效率飞轮等中小规模储能技术取得长足的进步，有力拓展了储能技术的应用范围。凭借这些不同规模的储能技术，其应用可贯穿电力系统发输变配用电各个环节，以全面提升电力系统的运行效率、可靠性、电能质量和资产价值。 4 电力储能方式和发展现状 4.1 压缩空气储能电站 4.2 超导磁储能系统 超导磁储能系统（superconducting magnetic energy storage，smes）利用超导体制成的线圈储存磁场能量，功率输送时无需能源形式的转换，具有响应速度快，转换效率高、比容量/比功率大等优点，可以实现与电力系统的实时大容量能量交换和功率补偿。smes可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节、提高系统稳定性和功率输送能力的要求。 4.3 飞轮储能 飞轮储能系统由高速飞轮、轴承支撑系统、电动机/发电机、功率变换器、电子控制系统和真空泵、紧急备用轴承等附加设备组成。谷值负荷时，飞轮储能系统由工频电网提供电能，带动飞轮高速旋转，以动能的形式储存能量；出现峰值负荷时，高速旋转的飞轮作为原动机拖动电机发电，经功率变换器输出电流和电压。飞轮储能功率密度大，效率高，循环使用寿命长，无污染，维护简单，可连续工作，主要用于不间断电源/ 应急电源、电网调峰和频率控制。

熔融盐储能技术及应用现状汇总

熔融盐储能技术及应用现状 随着全球新能源产业的快速发展，风力发电与太阳能等随机性和间歇性很强的发电方式对电网的正常运行管理提出了相当高的挑战，相应地，各类储能（储热）技术也逐渐纳入了人们的视角。熔融盐储能技术是利用硝酸盐等原料作为传热介质，通过新能源发出的热能与熔盐的内能转换来存储或发出能量，一般与太阳能光热发电系统结合，使光热发电系统具备储能和夜间发电能力，满足电网调峰需要，具有很强的经济优势，已经在西班牙、意大利等欧洲地区和部分北美地区等发达国家得到了实际的商业化应用。 一、熔融盐介绍 1.1 熔融盐的特性 熔融盐是盐的熔融态液体，通常说的熔融盐是指无机盐的熔融体，广义上的熔融盐还包括氧化物熔体及熔融有机物。除了单一无机盐外，将同一类熔融盐按照一定比例混合，或者将不同种类的熔融盐按照一定的配方混合，可以形成多种新型混合共晶熔融盐。这些混合熔融盐可以根据成分配比的不同，获得各种熔点和使用温区的熔融盐工质，能够避免硝酸盐使用温度低、氯化盐熔点温度高等缺点，同时保留熔融盐热稳定性和化学稳定性好、饱和蒸汽压低、比热容大等一系列优点，因此在工业上获得了广泛应用。目前，寻找性能优越的混合熔融盐成为熔融盐传热蓄热研究的主要方向之一。 熔融盐有不同于水溶液的诸多性质，主要包括：①熔融盐为离子熔体，通常由阳离子和阴离子组成，具有良好的导电性能，其导电率比电解质溶液高1个数量级；②具有广泛的使用温度范围，通常的熔融盐使用温度在300～1000℃之间，新研发的低熔点混合熔融盐使用温度更是扩大到了60～1000℃；③饱和蒸汽压低，保证了高温下熔融盐设备的安全性；④热容量大；⑤对物质有较高的溶解能力；⑥低粘度；⑦化学稳定性好；⑧原料易获得，价格低廉，与常见的高温传热蓄热介质——导热油和液态金属相比，绝大多数熔融盐的价格都非常低廉，且容易获得。这些优异的特性使熔融盐被广泛用作热介质、化学反应介质以及核反应介质，尤其近些年来在太阳能热发电系统中，熔融盐得到了广泛的应用。

新型储能技术发展现状

变电设备SUBSTATION EQUIPMENT [2]B.S.Ram,PhD,CEng ．MlEE.Loss and current distribution in foil winding of transformers[J].IEE Proc,gener,1998：1098-1101.[3]曲德宇，刘文里，韩波．干式变压器绕组温度场的二维数值分析[J].变压器，2011(12)：21-25. [4]路长柏．干式电力变压器理论与计算[M].沈阳：辽宁科学 技术出版社，2003.[5]曲德宇．干式变压器漏磁场及温度场分布的研究[D].哈尔滨：哈尔滨理工大学，2011.[6]赵峰，王凯．大容量变压器局部过热问题分析[J].变压器，2009(7):74-75.[7]柴建云，大型变压器三维涡流漏磁场计算[D].北京：清华大学，1989.[8]程志光，高生，李琳．电气工程涡流问题的分析与验证[M]. 北京：高等教育出版社.2001.[9]颜寒，郭永基，林兆庄．树脂绝缘干式变压器内部温度场分布仿真研究[J]．清华大学学报，1999，39(7)：1-4．[10]王世山，王德林，李彦明．大型有限元软件ANSYS 在电磁 领域的使用[J].高压电器，2002（6）：27-30.收稿日期：2012-11-18 作者简介： 曲德宇（1984-），硕士，从事变电一次设备的状态评价和 故障分析方面的研究。 （责任编辑喻银凤） 在电力系统中，有近百年历史且目前应用最广的储能技术是抽水蓄能储能，其巨大的能量存储能力能够很好地解决电力系统运行中负荷和可再生能源的调峰需求。最近十多年来，多种新型储能技术在全球范围内，尤其是在美国获得了技术及应用上的长足发展。最新发展起来的储能技术包括锂离子电池、飞轮储能、超级电容、钠硫电池、钒液流电池等，这些储能系统在使用寿命、功率和容量的规模化、运行可靠性、系统制造成本等方面已经获得了突破，具备了进入电力行业应用的基础条件。具体而言，当前世界上先进的储能技术具有了如下几个基本特点：一是功率外特性好，以成熟的电力电子技术为基础，实现快速、精确的有功无功灵活的功率输出；二是系统规模大，单个系统规模已经可以达到20MW 以上，目前在美国西弗吉尼亚投运的最大储能项目规模为32MW ；三是运行寿命长，用于电网AGC 调频的储能系统设计寿命已经可以达到10年以上，其中电力电子设备的设计寿命超过15年；四是运行可靠性高，美国纽约州的20MW 飞轮储能系统投运2年以来，系统可用率已达97%以上。 相对于传统发电机组，储能技术最突出的优点是快速精确的功率响应能力。在电力系统运行中， 自动发电控制（AGC ）主要通过实时调节电网中的调频电源的有功出力，实现对电网频率及联络线功率进行控制，解决区域电网的短时随机功率不平衡问题，因此调节速率快、调节精度高的电源能够帮助电网更高效地完成AGC 控制目标。储能系统能够在1s 之内完成AGC 调度指令，与此相对的，由于传 统电源均为具有旋转惯性的机械器件组成，并且将一次能源转换成电能需要经历一系列复杂过程，尤其是火电机组对有功功率的调节响应速度较慢，通常需要1min 以上才能完成调节要求，反应时间相差超过60倍。新型储能技术发展现状42

中国储能技术发展及应用情况

中国储能技术发展及应用情况 ——卢强院士的演讲主题 1. 中国应大规模建设储能项目。 中国现在风电总装机容量已经超过100GW，但是70~80%的风能没有很好利用，特别是后半夜的风能全部放弃，损失的能量即使收回50%，也相当于重建三到四个三峡发电站。虽然大规模储能技术中抽水蓄能是首选，但抽水蓄能严格受到地理条件限制，并存在水库漏水和蒸发等问题。所以不能指望抽水蓄能来解决大量弃风和弃光等问题。 2. 废弃电池污染环境是大规模电池储能发展的主要风险。 现在中国大量用的磷酸铁锂电池寿命太短，浅充浅放为八年，深充深放最多四年，废弃电池对环境造成了大量污染。此外，锂电池的工作环境温度要求严格(温度不超过摄氏27度(正负2~4度)的温度区域才能有效运用)，这也进一步增加了电池的使用成本。 3. 中国可以大规模部署自主研发的非补燃压缩空气储能技术。 该技术的优点是： 1.系统配置灵活，系统效率可以达到70%以上; 2.投资成本低，与抽水蓄能几乎相当; 3.适用于大规模储能和分散式储能，不发电的时候可以调峰使用; 4.碳排放为零; 5.可以提供天然的热、电、冷三联供，不但可以提供不间断热水，而且可以提供2~3摄氏度的制冷环 境用于保鲜水果和粮食，在东北和中国很多地方都可以使用; 6.可以在电压不足时提供自然支撑调压。 由国网公司支持、清华大学研发的“非补燃压缩空气储能”相关技术已经获得中美发明专利受理，一个500kW的示范项目已经在安徽芜湖建成，连续18个月运行效果良好。该项目电对电的转换效率是33%，加上冷热利用的系统效率可达72%。 目前，国网和清华团队正在筹划一个20MW的示范项目，并对该技术进行改良，将“电转电”效率从33%提高到55%，系统效率(热+电+冷)达到80%。

储能技术的发展现状与展望

储能技术的发展现状与展望 发表时间：2019-01-16T14:34:42.493Z 来源：《电力设备》2018年第26期作者：苏佳冯仁军 [导读] 摘要：储能技术是满足可再生能源大规模接入的重要手段，也是分布式能源系统.电动汽车产业的重要组成部分.在能源互联网中具有举足轻重的地位。 （国网新疆电力有限公司哈密供电公司新疆哈密 839000） 摘要：储能技术是满足可再生能源大规模接入的重要手段，也是分布式能源系统.电动汽车产业的重要组成部分.在能源互联网中具有举足轻重的地位。本文阐述了什么是储能技术以及为什么要加大对储能技术的研究，指出了几种储能方式的优、缺点和我国储能产业发展的现状。 关键词：电力储能；储能方式；储能产业；扶持 引言 储能是智能电网、可再生能源高占比能源系统、“互联网+”智慧能源的重要组成部分和关键支撑技术。储能能够为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应支撑等多种服务，是提升传统电力系统灵活性、经济性和安全性的重要手段；储能能够显著提高风、光等可再生能源的消纳水平，支撑分布式电力及微网，是推动主体能源由化石能源向可再生能源更替的关键技术；储能能够促进能源生产消费开放共享和灵活交易、实现多能协同，是构建能源互联网，推动电力体制改革和促进能源新业态发展的核心基础。在当今能源紧张的情况下，储能没有时间和空间上的限制，因此储能技术的研究和发展需要更大的进步。 1储能技术 1.1抽水蓄能电站 抽水蓄能电站的工作原理是在用户用电的低谷的时候运用水泵把水从下游水库抽到上游水库，通过这种方法可以把水的势能存起来;在用户用电量较高时，利用水的重力势能带动水轮机发电。它的优点是：技术成熟，容量可以做到很大，缺点：受地形的影响，远离负荷，输送的损耗大。主要适用于削峰填谷和系统备用。 1.2蓄电池储能 蓄电池蓄能是一种常规的储能技术。蓄电池储能就是通过化学反应实现化学能和电能的相互转换。蓄电池储能具有效率高、动态特性好、能用的年数高、几乎不受地形的影响等优点，其额定功率和额定容量可以独立配置，但其能量密度较低、自漏电率较高。主要适用于电动汽车或当作备用电源等。 （1）钠硫电池 优点是它的比能量高、寿命长、运行的成本低、充电时间短、充放电效率高等。它的缺点是对温度比较敏感、后续处理困难，同时运行时需要保持300℃左右的温度。 （2）液流电池 液流电池的种类主要有铁铬、全钒和多硫化钠/溴电池3种，其中全钒电池用到的最多。它的优点是功率输出比较高、快响应、易于维护、安全稳定等，它的缺点是材料受限、成本高。 （3）锂电池 锂电池大致可分为钴酸锂电池、锰酸锂电池和磷酸锂电池等多种电池体系。锂电池的优点：能量密度高、寿命长、安全性高等。 1.3压缩空气储能 压缩空气储能系统的原理是在用电低谷的时候，用电把空气高压密封在报废的矿井等中，在用户用电高峰的时候，运用这些压缩的空气推动汽轮机发电。其优点是电站的投资和发电成本都低于抽水蓄能电站，安全性和可靠性较高，缺点是能量密度低、受岩层等地理条件的限制。主要用于控制频率。 1.4飞轮储能 飞轮储能的原理是利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能以机械能的形式存起来，在需要用到这部分电能的时候，由飞轮带动发电机发电。其优点：①飞轮系统在高真空度的环境中工作，因此可以认为没有摩擦损耗、风阻小、寿命长。②不会对环境产生任何影响，基本上用不到维护。③效率高，可达到90%以上。缺点是能量密度低，自放电率高。主要用于调峰调频、平滑功率的输出。 1.5超导储能 超导储能的原理是将一个超导体圆环放在磁场中，先把温度降到圆环材料的临界温度下，然后撤掉磁场，由于电磁感应，圆环中就会有感应电流产生，只要温度保持不变电流就会一直存在。由此可见，超导储能是一种理想情况下的储能方式。主要用于提高电能的质量和稳定性。很显然这是一种理想的储能方式。其优点：①功率大、体积小、损耗小。②可以达到很高的储能密度。③反应时间快，毫秒级。其缺点是成本较高，应用受到限制。 2储能技术发展现状 储能技术主要分为物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池等）和电磁储能（如超导电磁储能、超级电容器储能等）三大类。物理储能是目前最为成熟、成本最低、使用规模最大的储能方式，化学储能是应用范围最为广泛、发展潜力最大的储能技术。不同的储能技术目前所处的开发和应用的阶段也不尽相同。从澳大利亚可再生能源署绘制的储能技术成熟度曲线看，水力蓄能是最成熟的技术，全球并网的储能技术应用中，水力蓄能占比达到９９％，其次是气压缩技术、钠硫电池和锂离子电池，其未来的成本有望进一步降低。其中已应用或正处于研发阶段的锂离子电池的种类也各不相同，包括铅酸锂电池、镍钴锰酸锂电池、锂锰氧化物电池、氧化钛酸锂电池、磷酸铁锂电池、锂聚合物电池等。相比其他处于应用阶段的储能技术，锂离子电池储能技术的响应时间更快，能够及时并持续向电网供电，确保电网的稳定性。目前，锂离子电池技术的研究热点在于提高能源密度，从而降低成本，符合商业应用的经济性要求。铅酸蓄电池的制造商正在优化其技术，通过合并电极中的碳，结合超级电容或者其他方式开发“先进铅酸蓄电池”。其他新兴技术包括液态空气储能系统、非／低燃料压缩空气储能、地下水力蓄能和纳米超级电容，这些储能设备具有低成本、充电快、高功率密度、高能效、高可靠性、髙循环次数、低碳以及低放射性等特征。上述储能技术均有各自的技术优势与劣势，因此将不同形式储能技术组合使用，充分利用各自的技术优势优化应用效果正成为业内的另一研究与应用趋势。如超级电容

2018年全球及中国储能行业运行现状及前景分析,储能行业主要以抽水蓄能为主「图」

2018年全球及中国储能行业运行现状及前景分析，储能行业主要以抽水蓄能为主「图」 一、储能行业概述 储能即是将电能转化为其他形式的能量储存起来。储能的基本方法是先将电力转化为其他形式的能量存放在储能装置中，并在需要时释放；根据能量转化的特点可以将电能转化为动能、势能和化学能等。储能的目的主要是实现电力在供应端、输送端以及用户端的稳定运行，具体应用场景包括：1）应用于电网的削峰填谷、平滑负荷、快速调整电网频率等领域，提高电网运行的稳定性和可靠性；2）应用于新能源发电领域降低光伏和风力等发电系统瞬时变化大对电网的冲击，减少“弃光、弃风”的现象；3）应用于新能源汽车充电站，降低新能源汽车大规模瞬时充电对电网的冲击，还可以享受波峰波谷的电价差。 目前市场上主要的储能类型包括物理储能和电化学储能。根据能量转换方式的不同可以将储能分为物理储能、电化学储能和其他储能方式。 储能的主要类型分析 资料来源：公开资料整理 二、全球储能市场发展

全球储能市场持续稳定发展，累计装机规模已达179.1GW。储能产业兴起较早且发展稳定，截止2010年底储能累计装机规模已经达到135GW；2010-2015年期间的由于受到整体经济低迷影响，整体装机量增速放缓，截止2015年累计装机规模达到144.8GW；2016-2018年由于受到成本下降和政策推动的双重刺激，储能行业快速发展，截止2018年底累计装机规模达到179.1GW。 2014-2018年全球储能累计装机规模 资料来源：公开资料整理 截止2018年底全球的装机规模中，抽水蓄能占比达到94.3%，占据绝对的主导地位；电化学储能达到3.7%，熔融盐蓄热、压缩空气等其他储能方式作为储能市场多元组成的一部分占比较低，各自占比仅为1.5%和0.2%。 2018年全球储能装机结构

规模化储能技术典型示范应用的现状分析与启示_胡娟

2015年4月Power System Technology Apr. 2015 文章编号：1000-3673（2015）04-0879-07 中图分类号：TM 91 文献标志码：A 学科代码：470·4054 规模化储能技术典型示范应用的现状分析与启示 胡娟，杨水丽，侯朝勇，许守平，惠东 （中国电力科学研究院，北京市海淀区100192） Present Condition Analysis on Typical Demonstration Application of Large-Scale Energy Storage Technology and Its Enlightenment HU Juan, YANG Shuili, HOU Chaoyong, XU Shouping, HUI Dong (China Electric Power Research Institute, Haidian District, Beijing 100192, China) ABSTRACT:As the supporting technology and the key impetus for structural adjustment of energy resources and energy conservation and emission reduction, large-scale energy storage technology presents wide application prospects in the fields of power generation, transmission and distribution, power demand side, auxiliary service and grid integration of renewable energy sources. Hundreds of multi-type energy storage demonstration projects with capacities in MWs have been carried out home and abroad, and the related scope includes renewable energy sources, distributed generation and microgrid, power transmission and distribution, auxiliary services etc.. Through analyzing the basic situation of the existed large-scale energy storage demonstration projects, the technology type of energy storage and the focused application scope in academic and engineering study are discussed. From the prospective of the demonstration functions, main techniques and the funding, the technology concerns and the demands of different application modes on the performances of energy storage technologies are summarized. The promotion effect of related policies on energy storage technology is analyzed. Meanwhile, based on the previous analysis, the direction of industrialization development of energy storage in China is given. KEY WORDS:large-scale energy storage technology; demonstration application; electrochemical energy storage; phase-change energy storage; mechanical energy storage; electromagnetic energy storage 摘要：规模化储能技术作为能源结构调整与节能减排的支撑技术和关键推手，在发输配电、电力需求侧、辅助服务以及新能源接入等领域有着广阔的应用前景。国内外开展并建成了数百项MW级及以上的多种新型储能示范工程，应用领域涉及可再生能源、分布式发电与微网、输配电以及辅 基金项目：国家电网公司科技项目“面向电力系统调频需求的储能系统优化配置及运行方法研究”。助服务等。文中通过对国内外已建规模化储能示范的基本概况分析，重点讨论实现规模化示范应用的储能技术类型以及学术界和工程界聚焦的应用领域；从示范功能、主要技术以及资助情况等角度，梳理不同应用模式对储能技术的性能需求与技术关注点；基于储能相关政策解析，分析其对储能技术实现规模化应用的促进与推动作用。同时，给出了上述分析结果对我国储能产业化发展的启示。 关键词：规模化储能技术；示范应用；电化学储能；相变储能；机械储能；电磁储能 DOI：10.13335/j.1000-3673.pst.2015.04.001 0 引言 储能技术对于全球节能减排与优化能源结构的目标实现有着积极的推动作用，尤其随着可再生能源接入比例的增大、智能电网概念的提出、政府的支持与资本的追逐，规模化储能技术应用的市场前景逐渐显现[1-3]。其应用贯穿于电力系统的发、输、供、配、用各个环节[4-6]，用于提高新能源发电利用率与接入能力，实现绿色节能目标；缓解高峰负荷供电需求，提高现有电网及其设备的运行效率，延缓和减少电源与电网建设；提高电能质量和用电效率，保障电网的优质、安全、可靠供电和高效用电的需求，促进电网的结构形态、规划设计、调度管理、运行控制与使用方式等的优化与改善。 储能技术对电网的影响在深度与广度上均较深远[7-8]。近年来，国内外工程界和学术界的研究热度持续增长，成果频出[9-13]。储能技术迅猛发展，已由小容量小规模的研究与示范向大容量与规模化发展。美国、日本、欧盟与中国等国家从资金支持研发与示范、制定相关储能政策等方面促进与推动储能技术的产业化发展。 目前，除技术最成熟、应用最广泛的抽水蓄能外，国内外开展了多种新型储能技术的研究探索[14-16]，