5-储能技术的发展历史及在智能电网中利用的前景研究-郭少雄

智能电网研讨课课程论文

储能技术的发展历史及在智能电网中利

用的前景研究

任课教师：汤奕

学生：郭少雄（16011220）

章守宇（16011221）

朱启凌（16011116）

王小虎（16011209）

2014-11

储能技术的发展历史及在智能电网中利用

的前景研究

郭少雄，章守宇，朱启凌，王小虎

（东南大学电气工程学院）

摘要：现今世界电网发展迅速，智能电网的建设已经成为主流。为更好的利用能源，组建更为先进的智能电网，能源的存储显得尤为重要。到目前为止，人们已经探索和开发了多种形式的电能存储方式，主要分为机械储能，电磁储能，电化学储能和相变储能。每种储能各有其发展历程，运用场合，以及在智能电网发展中的应用前景。

关键字：智能电网，储能方式，发展，历史，前景

1 智能电网与储能方式

1.1 智能电网概念

随着经济社会的不断发展，各个行业对电力的依赖也不断增强，对供电可靠性及电能质量的要求日益提高。电网作为电力输送的核心载体，是国家综合运输体系的重要组成部分各国都对电网提出了更高的要求。在此背景下，智能电网的概念被提了出来。

由于国情不同，各国在智能电网的建设上面也有差异。中国国家电网提出的坚强智能电网的概念是：以特高压电网为骨干网架、各级电网协调发展的坚强电网为基础，以通信信息平台为支撑，具有信息化、自动化、互动化特征，包含发电、输电、变电、配电、用电和调度各个环节，覆盖所有电压等级，实现“电力流、信息流、业务流”的高度一体化融合的现代电网。

1.2 储能技术在智能电网中的作用

在构建智能电网的关键技术中，储能是其中之一。储能技术尤其是大规模储能技术有着诸多优点，使其可以在智能电网的发电、输电、配电等环节得到广泛应用。具体来讲，大规模储能技术将产生的作用有如下几点：第一，平滑间歇性电源功率波动，促进可再生能源的集约化开发利用。新能源如风电的利用目前处在快速增长期，大规模储能装置可以提供快速的有功支撑，增强电网调频。调峰能力，大幅度地提高电网接纳可再生能源如光伏发电的能力，促进可再生能源的集约化开发利用；

第二，大规模储能技术在智能电网中的应用可以减小负荷峰谷差，提高设备利用率。储能装置如果能在低负荷期大规模存储电能，在负荷高峰时段再将其释放出来，即可缓解电力使用不均衡的情况，提高系统效率与设备利用率；

第三，储能技术可以增加设备容量，提高电网安全稳定性和供电质量。当电网受到大的扰动时，储能装置可以迅速吸放能量，使调节装置有时间调整，避免失稳。当系统停电时，储能装置可以起到不间断电源的作用，避免停电带来的损失。

2 各储能方式具体介绍及分析

2.1机械储能

2.1.1抽水蓄能

抽水蓄能电站是一种利用水的势能进行储能的手段。抽水蓄能电站又称作蓄能式水电站，当电力生产过剩时，剩电便会给予电动抽水泵，把水输送至地势较高的蓄水库，待电力需求增加时，把水闸放开，水便从高处的蓄水库依地势流往原来电抽水泵的位置，借水势能推动水道间的涡轮重新发电，达到蓄能之效。抽水蓄能电站在应用时必须配备上、下游两个水库。一些高坝水电站具有储水容量，可以将其用作抽水蓄能电站进行电力调度。利用矿井或者其他洞穴实现地下抽水储能在技术上也是可行的，海洋有时也可以当作下游水库用，1999年日本建成了第一座利用海水的抽水蓄能电站。

第一座抽水蓄能电站于1882年诞生在瑞士的苏黎世，其出现已经有了一百多年的历史。1933年出现了可逆机组，现在出现了转速可调机组以提高能量的效率。抽水蓄能电站可以按照任意容量建造，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，其效率在70%至85%之间。我国的抽水蓄能电站的研究开发始于20世纪60年代后期，于1968年和1973年先后建成岗南和密云两座小型混合式抽水蓄能电站，装机容量分别为11MW和22MW。20世纪80年代。我国电网规模不断扩大，广东、华北和华东等地电网由于可供开发的水电很少，电网缺少经济的调峰手段，电网调峰矛盾日益突出，缺电局面由电量缺乏转变为调峰容量也缺乏。在这种条件下，修建抽水蓄能电站成为了解决调峰问题的思路方向。随着电网经济运行和电源结构调整的要求，国家有关部门组织开展了较大范围的抽水蓄能电站资源普查和规划选点，制定了抽水蓄能电站发展规划，抽水蓄能电站的建设步伐得以加快。20世纪90年代，国民经济快速发展，抽水蓄能电站迎来发展高潮。截止2012年底我国抽水蓄能电站建设共34座，总装机容量为2960.75万千瓦，总投产容量为2066.75万千瓦，总在建容量为894万千瓦。

抽水蓄能有如下几个特点：

容量的增幅比较大，发展迅速。抽水蓄能电站的容量主要受水库库容的限制，其建设受到一定地理条件的约束，储存效率约为70-85%。世界上抽水蓄能电站的迅速发展是在上个世纪60年代以后的事，我国虽然起步较晚但发展迅速，截止2005年底全国抽水蓄能电站装机容量年均增长率高于世界抽水蓄能电站的年均增长率。

设计、施工经验与管理经验较为成熟。我国在以往建设经验的基础上，引进国外先进技术与管理经验，通过一批抽水蓄能电站的实践，在技术上取得了丰硕成果，并于1995年3月成立了电网调峰与抽水蓄能专业委员会。

在电网中发挥重要作用。抽水蓄能电站启动迅速，运行灵活可靠，除调峰填谷外，还适合承担调频、调相、事故备用等任务，节省了电网总体燃料，降低了电网成本，提高了电网可靠性。

抽水储能是在电力系统中得到最为广泛应用的一种储能技术，其主要应用领域包括能量管理、频率控制以及提供系统的备用容量。目前，全世界共有超过90GW的抽水储能机组投入运行，约占全球总装机容量的3%。限制抽水蓄能电站更广泛应用的一个重要制约因素是建设工期长，工程投资较大。

2.1.2压缩空气蓄能(CAES)

压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，也就是将电动发电机组作为电动机工作，驱动压缩机将空气压入空气储存库，可以是报废矿井、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空气，使其进入膨胀系统中驱动燃气轮机发电。

1949年利用压缩空气储能被提出以后，国内外进行了大量相关研究。1978年第一台商业运行的压缩空气储能机组在德国Hundo rf诞生，1991年第二座压缩空气储能电站在美国McIntosh投入运行，这台机组能够在14分钟内并网。第三台商业运行的CAES，也是目前世界上最大容量的CAES，计划建在Ohio州的Norton，整个电站装机容量为2700MW，共有9台机组，压缩空气储存在一个现有的位于地下2200ft深的石灰石矿井里。截止目前，只有少数几个国家建成过压缩空气储能示范性电站，但由于受到地理条件限制，技术上也很复杂，因此进展不大。

为了输出西北丰富的风能资源，我国一直迫切需要配备大规模的储能装置。但很多地区并不具备建设抽水蓄能电站的自然条件，这就需要其他的储能手段。然而压缩空气储能在我国是颇为陌生的，几乎没有产业基础。但我国在理论研究方面一直没有停止步伐。近日，中国科学院工程热物理研究所提出并拥有完全自主知识产权的超临界压缩空气储能技术，具有效率高、储能密度大等优点，解决了传统压缩空气储能系统受地理条件限制和需要消耗化石燃料等问题。不同于传统压缩空气储能系统，超临界压缩空气储能系统关键特征之一在于，系统采用高压蓄冷蓄热

装置实现压缩热和低温冷能的回收与再利用，从而明显提高了系统效率。

2.1.3飞轮蓄能

飞轮储能是通过加速转子（飞轮）至极高的速度，将能量以旋转动能的形式储存于系统中。当释放能量时，根据能量守恒原理，飞轮的旋转速度会降低；而向系统中贮存能量时，飞轮的旋转速度则会相应地升高。典型的飞轮储能系统包括一个减少摩擦力的真空室，内部配有由轴承支撑的转子，以及与之连接的一体化电动机和发电机。其中的轴承可以是滚珠、磁悬浮轴承等。飞轮采用碳纤维强化树脂复合材料以达到更高的强度和更轻的质量。

最早的UPS采用的是机械储能方式，就是一个带有大飞轮的发电机组。直到20世纪60~70年代，才由美国宇航局研究中心开始把飞轮作为蓄能电池应用在卫星上。到了90年代后，由于高强度碳素纤维复合材料的出现，大大增加了单位质量中的动能储量;磁悬浮技术和高温超导技术的研究进展迅速，利用磁悬浮和真空技术，使飞轮转子的摩擦损耗和风损耗都降到了最低限度;以及电子电力技术的新进展，给飞轮储能技术带来了巨大的发展空间。飞轮储能供电效率高，其在高速旋转过程中储能与放电过程都可以准确监控与计算，可靠性几近完美，且其设备寿命长，对环境没有不良影响。

由于拥有极具优势的特点，飞轮储能技术的未来发展空间非常大，相关研究也一直没有停止。2014年7月下旬举行的“日本尖端技术展2014”上，发那科展出了可以对机床最大供电作削峰的储能装置ECF(M)。当冲压机等瞬时耗电量大的设备需要超过电源设备容量的电力时，可从ECF(M)“借电”来削峰。2014年6月，国家电网公司科技部在京组织召开了“飞轮储能关键技术研究及实验验证”科技项目验收会。项目研究工作历时3年多，由中国电科院与华中科技大学共同完成，是公司首次开展飞轮储能相关技术研究。项目主要开展飞轮储能在电力系统中的应用以及飞轮储能实验样机的研制，研究方面涵盖了电力系统、材料、流体力学、机械、电机、电力电子等多个学科为飞轮储能技术在电网中的应用和推广奠定了基础，为提高电力系统的经济稳定运行水平、改善可再生能源接入系统条件及改善用户电能质量方面提供一种有效的技术手段。

2.2电磁储能

2.2.1超导磁储能(SMES)

超导磁储能是利用超导磁体将电磁能直接储存起来，需要时再将电磁能返回电网或者其他负载的一种储能方式。SMES一般有超导磁体、低温系统、磁体保护系统、功率调节系统和监控系统几个主要部分组成。

1）超导磁体是SMES系统的核心，它在通过直流电流时没有焦耳损耗。超导导线可传输的平均电流密度比一般常规导体要高1~2个数量级，因此，超导磁体可以达到很高的储能密度，约为10J/m。

2）低温系统维持超导磁体处于超导态所必需的低温环境。超导磁体的冷却方式一般为浸泡式，即将超导磁体直接至于低温液体中。对于低温超导磁体，低温多采用液氦。对于大型超导磁体，为提高冷却能力和效率，可采用超流氦冷却。随着技术的进步，采用大功率制冷机直接冷却超导磁体可成为一种现实的方案，但目前的技术水平，还难以实现大型超导磁体的冷却。

3）功率调节系统控制超导磁体和电网之间的能量转换，是储能元件与系统之间进行功率交换的桥梁。目前，功率调节系统一般采用基于全控型开关器件的PWM变流器，它能够在四象限快速、独立的控制有功和无功功率，具有谐波含量低、动态响应速度快等特点。

4）监控系统由信号采集、控制器两部分构成，其主要任务是从系统提取信息，根据系统需要控制SMES的功率输出。信号采集部分检测电力系及SMES的各种技术参量，并提供基本电气数据给控制器进行电力系统状态分析。控制器根据电力系统的状态计算功率需求，然后通过变流器调节磁体两端的电压，对磁体进行充、放电。

1969年Ferrier提出了利用超导电感储存电能的概念。20世纪70年代初，威斯康辛大学应用超导中心利用一个由超导电感线圈和三相AC/DC格里茨桥路组成的电能储存

系统，对格里茨桥在能量储存单元与电力系统相互影响中的作用进行了详细分析和研究，发现装置的快速响应特性对于抑制电力系统振荡非常有效，开创了超导储能在电力系统应用的先河。1988年，SI公司开始进行中小容量和可移动SMES的开发和商业化，以解决供电网和特殊工业用户的电能质量问题。此后，ASC公司在SI的基础上，又提出了分布式SMES(D-SMES)等概念，并对诸如改善配电网的电能质量、为对电能质量敏感的工业生产基地提供高质量不间断电源以及提高供电网电压稳定性问题进行了研究。美国、德国和日本等都提出研制微型SMES，这种SMES可为大型计算中心、高层建筑及重要负荷提供高质量、不间断的电源，同时也可用于补偿大型电动机、电焊机、电弧炉、轧机等波动负载引起的电压波动，它还可用作太阳能和风力发电的储能等。在国内，中国科学院电工研究所、中国科学院合肥分院等离子体物理研究所等单位很早就开始了超导磁体的研究工作。2005年华中科技大学研制成功了35kJ/7.5kW直接冷却高温超导SMES实验样机。中科院电工所提出了基于超导储能的限流器方案并研制了实验样机，2006年又启动了1MJ/0.5MV A高温超导SMES的研究项目。

超导磁储能最初被提出的时候，着重的是其储能能力，期望可以作为一种平衡电力系统日负荷曲线的储能装置。随着技术的发展，SMES已不仅仅是一个储能装置，而是一个可以参与电力系统运行和控制的有功、无功功率源，它可以主动参与电力系统的功率补偿，从而提高电力系统的稳定性和功率传输能力，改善电能质量。几十年的发展已经是SMES开始进入电力系统试运行，也有了部分商业化产品。

超导磁储能有如下几项特点：

1）储能密度高，可以做成较大的功率系统；

2）响应速度快，是一个可灵活调控的有功功率源，可以主动参与系统的动态行为，既能调节系统阻尼力矩又能调节同步力矩，因而对解决系统滑行失步和振荡失步均有作用，并能在扰动消除后缩短暂态过渡过程，使系统迅速恢复稳态。

3）损耗小，能连转换效率高，可以达到95%。其高效储能与快速功率调节能力可用来储存应急备用电力，并在风能、太阳能等可再生能源发电系统中平滑输出功率波动，有效抑制这类电源引起的电压波动和闪变等电能质量问题，提高并网运行的可控性与稳定性，还可以改善微网的并网特性、提高微网的孤岛运行性能。

目前SMES仍很昂贵，除了超导体本身的费用外，维持低温所需要的费用也相当可观。然而，如果将SMES线圈与现有的柔性交流输电装置相结合可以降低变流单元的费用，这部分费用一般在整个SMES成本中占最大份额。已有的研究结果表明，对输配电应用而言，微型(<0.1MW?h)和中型(0.1-100MW?h)SMES系统可能更为经济。使用高温超导体可以降储能系统对于低温和制冷条件要求，从而使SMES的成本进一步降低。目前，在世界范围内有许多SMES工程正在进行或者处于研制阶段。

2.2.2超级电容器储能

所谓超级电容器就是有超大电容量的电容器，又叫双电层电容器(Electrical Double-Layer Capacitor)、黄金电容、法拉电容，是介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能元件。它的电介质具有极高的介电常数，表面积更大，耐压能力更高，因此可以制成体积较小的法拉级电容器，比一般电容器的数量大了几个数量级。例如，陶瓷超级电容器具有相当高的耐压水平(大约1kV)和绝缘强度，这使它们成为未来储能应用的很好候选方案。

超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容器的两个极板上时，与普通电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面上形成相反的电荷，以平衡电解液的内电场，这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容量非常大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，超级电容器为正常工作状态，如电容器两端电压超过

电解液的氧化还原电极电位时，电解液将分解，为非正常状态。由于随着超级电容器放电，正、负极板上的电荷被外电路泄放，电解液的界面上的电荷相应减少。由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没有化学反应。因此性能是稳定的，与利用化学反应的蓄电池是不同的。

目前，超级电容大多用于高峰值功率、低容量的场合。由于能在充满电的浮充状态下正常工作十年以上，因此超级电容器可以在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。超级电容器安装简单，体积小，并可在各种环境下运行，现在已经可为低功率水平的应用提供商业服务。

在微电网中，由负荷或者微电源导致的电能质量问题往往具有持续时间短、出现频繁的特点。相比较而言，作为短期储能装置，超级电容器更为理想。因此，主要考虑超级电容器在微电网中的应用。虽然目前超级电容器价格依然偏高，但随着价格的逐渐下降，超级电容器作为一种高效、实用、环保的能量存储装置，必然会成为理想的选择。从这个方面看，超级电容器储能系统有如下几个应用前景：

1）提供短时供电。微电网往往需要从常规配电网中吸收部分有功功率，因而微电网在从并网模式向孤网模式转换时，会有功率缺额，安装超级电容器储能设备有助于两种模式的平稳过渡。

2）用作能量缓冲装置。超级电容器功率密度大、能量密度高的特性使它成为处理尖峰负荷的最佳选择，而且采用超级电容器只需存储与尖峰负荷相当的能量。若采用蓄电池储能，需要存储几倍于尖峰负荷的能量。在含有如电梯、提升机、地铁电站等恶性负荷的微电网中，配置超级电容器储能单元还可以减少电力驱动系统对微电网的负面冲击影响。

3）改善微电网电能质量。通过逆变器控制单元，可以调节超级电容器储能系统向用户及网络提供的无功及有功，从而达到提高电能质量的目的。由于超级电容器可快速吸收、释放大功率电能，非常适宜将其应用到微电网的电能质量调节装置中，用来解决系统中的一些暂态问题，如针对系统故障引发的瞬时停电、电压骤升、电压骤降等问题，此时利用超级电容器提供快速功率缓冲，吸收或补充电能，提供有功功率支撑进行有功或无功补偿，以稳定、平滑电网电压的波动。对于风力发电、光伏发电等不可控的微电源，发电机输出功率产生的波动会使电能质量下降。该类电源与储能装置的结合是解决诸如电压跌落、涌流和瞬时供电中断等动态电能质量问题的有效手段之一。

2.3电化学储能

电化学储能自从1859年乐克朗谢发明铅酸电池开始，至今在不断发展进步的过程中，包含了材料科技的进步，工艺的改进，以及新材料的改进。突破应用范围，提高能量密度，始终是电化学储能技术的不便追求，各类电化学储能电池在生产和研究中具有不同的创新和应用方向。当前主要的电化学储能电池有铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池。

2.3.1铅酸电池

铅酸电池最早由乐克朗谢于1859年发明，虽然距今已历了近150年的发展，但铅酸电池现今依然用途广泛。在交通、通信、电力、军事等各个领域方面，都都起到了非常重要的作用。

铅酸电池的电极由铅及其氧化物制成，电解液通常采用硫酸溶液。铅酸电池荷电状态下，正极为二氧化铅，负极为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。

由于铅酸电池具有工作电压平稳、使用温度范围宽、充放电次数多、贮存性能好、造价低等优点，因而应用非常广泛。并且，由于历经时间久，技术相对成熟，所以无论是在传统领域或者是一些新兴的应用领域，都占据着主要的地位。

同时，铅酸电池也存在着一定的缺点，包括由于活性物质利用率低所造成的比能量低，循环寿命短，自放电时会产生气体等。这样也使得铅酸电池难以在更大型能量存储环境领域中扩展开来，也是电化学储能的一个通病。

也针对于之前的缺点，铅酸电池也在不断在技术上改进和创新，阀控式铅酸蓄电池则是当今铅蓄电池的发展方向。其基本特点

是使用期间可以做到不用加酸加水维护，而电池也为密封结构，不容易漏酸，也不易排酸雾，盖上设有单向排气阀，阀的作用是当电池内部气体量超高后，排气阀可以自动打开，排出气体，然后自动关阀，防止空气进入电池内部。

2.3.2镍镉电池

镍镉电池的起源可追溯至19世纪末，当时的托马斯爱迪生发明了用于电动汽车上的镍铁电池。经过一个世纪的发展，镍镉电池因其电池效率高、循环寿命长、能量密度大、体积小、重量轻、结构紧凑，并且不需要维护，并且相较于铅酸电池而言，储能，释放能量的过程中没有气体产生或排出，逐渐在电子领域被更多接受。是最早应用于手机、等电子设备的电池种类，同时也具有较好的大电流放电特性、耐过充放电能力强、维护简单。

然而近年来，由于镍氢电池的迅速发展，以及镍铬电池的金属毒性，镍铬电池本身市场在不断缩小市场增长缺乏动力，也不断被相对先进的镍氢电池以及锂离子电池所取代。

2.3.3镍氢电池

镍氢电池结构以及原理，性能与镍镉电池类似，然而电量储备比镍镉电池多30%，同时其质量比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，对环境的污染也相对较小。故有逐步替代镍铬电池的趋势。但其价格高于镍镉电池。

镍氢电池发展起源于二十世纪九十年代，故其作为一种新型的绿色电池，具有高能量、长寿命、无污染等特点，也成为世界各国竞相发展的高科技产品之一。在八六三计划“镍氢电池产业化”项目的推动下，我国的镍氢电池及相关材料产业实现了从无到有，赶超世界先进水平的奋斗目标。

目前镍氢电池的最主要应用是投放于混合电动车市场。根据2011年资料表明，镍氢电池总市场中混合电动车占56%，零售市场占24%，无绳电话占11%，其他市场为9%。因此可见，镍氢电池相对来说运用于包含较先进科技的精细产品中。在镍氢电池生产技术水平仍然在不断提升的今天，其依然具有较好的发展前景与上升空间。

2.3.4钠硫电池

钠硫电池，以金属钠为负极，硫为正极，陶瓷管为电解质隔膜。

其发展历史很短，最早由美国福特公司于1967年首先发明公布的，至今共有约40年的历史。然而，钠硫电池具有许多优秀的特质，使其在当今非常受到重视。钠硫电池最显著的特点是比能量高，通常能够达到铅酸电池的3-4倍。另外，还具有可大电流、高功率放电的特点。这两点都非常适合其在一些较大能量需求场合作为储能场所。

由于钠硫电池具有高能电池的以上特点，其发展初期，不少国家致力于发展其作为电动汽车用的动力电池，但由于钠硫电池在移动场合下使用时，无论从使用可提供的空间、电池本身的安全等方面均有一定的局限性。所以之后钠硫电池主要作为固定场合下，比如电站储能中投入应用。

同时，钠硫电池也存在一定的问题，包括安全性能问题，寿命问题，温度问题，废旧电池处理问题以及成本问题。这也为其今后发展的方向提供了改进上升的空间。

2.3.5液流电池

电化学液流电池是一种新型电化学储能装置，正负极全使用钒盐溶液的称为全钒液流电池，简称钒电池。

其作为一种新的蓄电池，利用正负极电解液分开，各自循环的一种高性能蓄电池.具有的优点包括，容量高、使用领域广、循环使用寿命长等。

液流电池作为一种较大型蓄电设施，他的储能规模介于电网和各种便携式电池之间，正好可填补大型电网和小型电池间的空白.因而在很多领域可发挥其独特的作用。如液流电池可实现区域供电。这样的特点使其拥有很大的市场空间和发展空间。

但目前,液流电池普遍应用的条件尚不完全具备,对于其中的一些问题，比如高浓度、多价态电解质的溶液化学及其稳定化机制问题，电对在溶液中氧化还原机理问题，集催化、集流、导电等于一体的“一体化”电极

问题，系统的稳定性问题等，仍然有待研究与突破。

2.4相变储能

2.4.1冰蓄冷储能

冰蓄冷储能其发展需求源于当今很多国家在设法降低电网负荷的峰谷差，而空调电耗又是对于电网负荷有很大作用，因此产生了直接利用低能耗、可用电网低谷电的空调设备来进行储能的想法，从而相应的蓄冷技术和系统的研究开发就成了近年来最新兴的储能方式。

简单地说，冰蓄冷技术就是利用夜间电网低谷时间，利用低价电制冰蓄冷将冷量储存起来，白天用电高峰时溶水，与冷冻机组共同供冷，而在白天空调高峰负荷时，将所蓄冰冷量释放满足空调高峰负荷需要的一种技术。

冰蓄冷储能技术最初于上世纪初在美国研制并开始应用，但开始并不普及。直到八十年代世界性的能源危机，冰蓄冷的节能优势才被世人所瞩目，而得到广泛的推广使用。我国从九十年代开始引进国外冰蓄冷技术，为节约能量做出了卓越的贡献。根据资料，最早实施的再运营项目使用冰蓄冷技术后，每年能为用户节省空调运行费用117.7万元，节约费用比率为36.6%，为国家电网转移高峰电力338万kWH，为国家减少1129吨电力燃煤，为环境减1238万m3的废气排放。

为进一步提高这种储能方式的效率以及可利用性，制冰方法可谓该蓄能方式的核心所在。更加科学，节能的制冰方式，无疑提升了能量的利用率，减小损耗，使冰蓄冷储能更易被投入到更多的场合。现有的制冰方式主要包括静态制冰法和动态制冰法。此外，储存冰技术，运输冰技术，融冰技术也都将影响这项技术的未来。

总体而言，对于种类繁多的冰蓄冷储能系统有必要建立客观的综合评价体系。包括冰的管道运输；发展在线的、非接触式的IPF测定法，开发廉价但精度较高的探头；从综合角度出发构筑有关的冰蓄冷系统化技术；综合提高热利用效率；以及从环保角度的一些考虑，都是值得研究的课题。冰蓄冷储能作为当今较为清洁高效的储能系统，

仍有非常大的发展空间。

2.4.2热电相变蓄热储能

相对于冰蓄冷储能，则有热电相变蓄热

储能。蓄热储能技术同样是提高能源利用率

的科学方式。也同样利用到电力的“移峰填谷”的概念。当今的主要蓄热方式包括显热

蓄热，潜热蓄热和化学反应蓄热几种方式。

显热蓄热方式简单利用物质的温度升高来进

行能量存储；潜热蓄热则是利用物质在物态

变化的过程中的吸热放热来进行能量的存储

与释放。

热点相变蓄热储能依然处在发展的初

期，在材料上以及形式上都还有很大的空间

可以发展。当今世界能源形势日益紧张，蓄

热储能技术将展现广阔的前景。

3 各储能方式的对比结论

以上介绍的四大类储能技术各有各的优缺点，因此在应用时绝不能想以一种技术覆盖所有问题，而应根据具体的需求特点，采用合适的储能方式。

抽水储能与压缩空气储能放电时间较长，适用于大规模储能但受到地理条件限制。飞轮储能放电时间短且成本高，但是寿命长无污染。超导磁储能与超级电容器储能响应快，比功率高，但放电时间相对短，适合于输配电稳定、震荡抑制。电化学储能方式不同种类电池有各自特点，但放电时间都较长且技术成熟，但部分电池存在环保、安全方面的问题，主要应用于备用电源、平滑可再生能源功率波动与电能质量控制。相变储能可以解决能量供给在时间和空间上失衡的矛盾，有着广阔的研究前景。

参考文献

[1]董全峰，张华明，金明刚．液流电池研究进展

[J]．电化学．2005，11(3)．

[2]张寅平，邱国权．冰蓄冷研究的现状与展望

[J]．中国科学技术大学．

[3]曾令可，刘艳春，宋婧．蓄热储能相变复合材

料的研究及其进展[J]．材料研究与应

用．2008，12(4)．

[4]刘振亚．智能电网知识读本[M]．北京：中国

电力出版社，2010：87-103．

[5]刘振亚．智能电网技术[M]．北京：中国电力

出版社，2010：113-125．