储能技术分类概述
储能技术分类

储能技术分类
储能技术是指将电能、热能、机械能等不同形式的能源转化成其他形式的能量存储起来,在需要时将其转化成所需要的能量形式释放出去。
简而言之,任何一种以转化的能源形式的储存并释放能量的技术,都属于储能技术。
根据储能技术能量存储原理的不同,储能技术可分为电化学储能、电磁储能以及机械储能。
电化学储能主要是通过氧化还原化学反应进行能量的存储和释放,这类储能技术运用非常广泛,主要产品有铅酸电池、锂电池、镍镉电池、镍氢电池、钠硫电池、液流电池。
电磁储能主要是靠建立磁场或者电场存储电能,主要产品有超导磁储能、超级电容器。
机械储能是将电能转换为机械能的形式存储,主要产品有抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能。
下表中将几种储能的特点进行了对比:。
储能技术分类介绍及其应用

储能技术分类介绍及其应用储能技术是指将能源转化为其它形式并储存起来以备后续使用的技术。
它可以在能源供应端和需求端之间提供平衡,并解决可再生能源波动性和间断性等问题。
目前,储能技术主要分为以下几类:1.电化学储能技术:电化学储能技术是目前应用最广泛的储能技术之一、它将电能转化为化学能并储存起来,当需要时再将化学能转化为电能。
常见的电化学储能技术包括铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等。
这些技术在电动车、太阳能和风能等领域得到了广泛应用。
2.机械储能技术:机械储能技术是将能量通过机械方式转化并储存起来。
常见的机械储能技术包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。
抽水蓄能利用低峰时段抽水将水储存在高处,需要时再通过下放水来驱动涡轮发电机发电。
压缩空气储能则是利用低峰时段将空气压缩并存储,需要时再通过膨胀来驱动涡轮发电机发电。
飞轮储能将能量存储在旋转的飞轮中,需要时再通过刹车器慢慢释放来产生电能。
3.热储能技术:热储能技术是将能源转化为热能并储存起来的技术。
常见的热储能技术包括蓄热材料储能和地下热储能等。
蓄热材料储能通过将多余的热量储存在蓄热材料中,需要时再以热能形式释放出来。
地下热储能则是将热能储存在地底下,通过从地下取热来满足供热需求。
4.化学储能技术:化学储能技术将能源通过化学反应转化为化学能并储存起来。
常见的化学储能技术包括氢气储能、燃料电池和氨能储能等。
氢气储能通过将电力或其他形式的能量利用电解水的方式将水分解为氢和氧,需要时再利用氢气发电。
燃料电池则是利用反应氢气和氧气产生电能的技术。
这些储能技术在能源系统中发挥着重要的作用,可以提高能源供应的可靠性和可持续性。
它们可以帮助平衡电网负荷,提供应急备用电源,调峰填谷,提升能源效率,减少能源浪费,增加可再生能源的利用率等。
同时,储能技术还可以促进电动车的发展,提升电力系统的稳定性,降低碳排放等。
总之,储能技术在能源领域具有重要的应用前景和发展潜力。
随着可再生能源的快速发展和智能电网的推进,储能技术将在未来起到更加重要的作用,促进能源领域的可持续发展。
储能行业概念界定及分类

储能行业概念界定及分类
储能行业是指利用各种技术手段将能源从一个时间段存储到另一
个时间段的产业。
储能行业的主要目的是解决能源供需不平衡、提高
能源利用率以及提供能源备份等方面的问题。
根据储能技术的类型和应用领域,储能行业可以分为以下几个类别:
1. 系统级储能:包括大规模储能系统,如电网级储能系统和分
布式储能系统。
电网级储能系统主要用于电力系统的峰谷电平衡和调
节功率质量,常用的技术包括抽水蓄能、压缩空气储能和电池储能等。
分布式储能系统主要用于改善分布式能源的可再生能源渗透率,常用
的技术包括锂电池储能、超级电容储能和燃料电池储能等。
2. 交通储能:包括电动车辆和充电设施的储能系统。
交通储能
主要用于提供交通工具的动力,常用的技术包括锂离子电池、超级电
容储能和氢燃料电池等。
3. 工业储能:包括工业设备和工业生产过程的储能系统。
工业
储能主要用于储存和释放工业过程中的能量,以提高能源利用效率和
优化工业过程。
常用的技术包括超级电容储能、电池储能和压缩空气
储能等。
4. 家庭储能:包括家庭生活和家庭电力系统的储能系统。
家庭
储能主要用于解决家庭能源供需不平衡和减少能源消耗,常用的技术
包括锂离子电池、太阳能储能和风力储能等。
总结起来,储能行业可以分为系统级储能、交通储能、工业储能
和家庭储能等几个类别,每个类别都有不同的储能技术和应用场景。
随着可再生能源的快速发展和能源转型的推进,储能行业的发展前景
十分广阔。
干货!储能技术的分类

干货!储能技术的分类21世纪是一个社会文明高速发展的时代,科技在这个时代取得了前所未有的长足进步。
从智能AI到寻常的万家灯火,现代城市的正常运转和人们的衣食住行都离不开能源的支持。
但传统能源日益枯竭,能源的紧缺和分布不均已然成为各个国家不得不面临的重要问题。
为应对气候变化,实现可持续发展,中国提出了3060双碳目标,可再生能源的蓬勃发展为我们实现3060 双碳目标提供了可能。
而推动可再生能源从替代能源成为主体能源离不开储能,储能是促进能源转型的关键技术。
储能,是通过特定的装置或物理介质将不同形式的能量通过不同方式储存起来,以便以后再需要时利用的技术。
现有的储能技术一般分为五种,即机械储能、电磁储能、电化学储能、热储能和化学储能。
每种不同的储能技术又包含更多不同的应用形式。
机械储能机械储能的应用形式为抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。
抽水蓄能是指在电网低谷时,将水从低位水库抽到高位水库储能,在电网峰荷时,将高水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电。
它的优点是规模大,能量储存集中,技术成熟;负荷响应速度快,调节能力好。
缺点主要是需要上池和下池;建造比较依赖地理条件,有一定的难度和局限性;与负荷中心有一定距离,需长距离输电。
抽水蓄能是最主要的储能方式,截至2020年底,抽水蓄能的累计装机规模最大,为31.79GW。
压缩空气储能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空气推动汽轮机发电的储能方式。
其优点有削峰填谷;可再生能源消纳;可作为紧急备用电源。
缺点是选择合适地点非常有限;需要燃气轮机配合;全过程效率低。
飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转,在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。
其优点是运行寿命长;功率密度高;维护少、稳定性好;响应速度快(毫秒级)。
缺点是能量密度低,只可持续几秒到几分钟;自放电率高。
储能技术分类介绍及其应用

储能技术分类介绍及其应用第一章储能技术分类介绍1.1储能技术的定义储能技术是指使能量转化为在自然条件下比较稳定的存在形态,再通过介质或者设备把能量存储起来以备在需要时利用的技术。
1.2储能技术分类储能技术作为未来推动新能源产业发展的前瞻性技术,目前已发展出十数种技术类型。
储能技术按照储存介质进行分类,可以分为机械类储能、电气类储能、电化学类储能、相变储能和化学类储能五大类型。
图1.2-1 储能技术分类示意图1.2.1 机械类储能机械储能是电能与机械能之间的相互转换。
机械储能寿命一般较长,容量较大。
目前机械储能技术主要包括:抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能等。
不同机械储能有着较明显的技术特性上的差别。
1.2.1.1 抽水蓄能1、技术原理抽水储能是在电力系统中应用最为广泛的一种储能技术,其配备上、下游两个水库,负荷低谷时段抽水储能设备工作在电动机状态,将下游水库的水抽到上游水库保存,负荷高峰时抽水储能设备工作于发电机的状态,利用储存在上游水库中的水发电。
抽水蓄能电站根据上水库有无天然径流汇入,分为纯抽水蓄能电站、混合抽水蓄能电站和调水式抽水蓄能电站。
图1.2-2 抽水蓄能电站原理示意图2、技术特点和应用(1)储能容量大。
抽水储能电站特别适合大容量开发,装机规模可以达到1000MW以上,目前世界最大的抽水蓄能电站为我国的丰宁蓄能电站,完全建成后总装机容量将达到3600MW。
抽水储能的抽水或者放水发电的时间可以从几小时到几天不等,储能总规模远大于其他所有储能设备,是目前世界上规模最大的电力系统储能技术,主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。
(2)技术成熟可靠。
抽水蓄能电站发展历史悠久,在世界各国得到广泛的发展应用,技术成熟可靠。
我国抽水蓄能电站虽起步晚,但由于常规水电开发技术基础雄厚,起点较高,蓄能电站发展较迅速,同时规划建设有序,建设水平目前已居世界先进水平。
(3)循环次数多,使用寿命长。
储能的概念和分类

储能的概念和分类储能的概念和分类储能的概念储能是指将电力或其他形式的能量在一段时间内保存起来,以备之后使用的过程。
在能源转换和利用过程中,储能技术可以平衡能量供需,提高能源利用率并减少对传统能源的依赖。
储能的分类1.化学储能–化学电池:将电能转化为化学能并储存,如锂离子电池、铅酸蓄电池等。
–氢能储存:通过氢气与氧气反应产生水,将能量储存于水分子中,再利用水电解产生氢气释放能量。
2.电磁储能–超级电容器:利用电极间电荷吸附和电离来储存电能。
–电感储能:将电能储存于电感中,通过改变磁场产生感应电流放出能量。
3.机械储能–重力势能储存:将电能转化为重物的高位势能,如重物下降时释放电能。
–弹性势能储存:将电能转化为弹簧或其他弹性材料的应变能,如弹簧弯曲储存能量。
4.热储能–蓄冷储能:利用低温物质吸收热量并将其储存,在需要时释放冷量。
–热储能床:通过储存高温物质的热量来储存能量,再通过释放热量产生电能。
5.光能储能–光储能电池:通过将太阳光转化为电能并储存,如太阳能电池板。
–光热储能:将太阳能转化为热能并储存,如太阳能热水器。
6.压缩空气储能–压缩空气储能:将电能用于压缩空气并将其储存,再通过释放压缩空气产生电能。
以上分类只是对储能技术的一种常见划分,实际上还有许多其他分类方法。
不同的储能技术适用于不同的场景和需求,选择合适的储能技术对于提高能源利用效率和发展可再生能源具有重要意义。
7.地热储能–地热水储能:通过地下热水储存地热能量,再通过传热系统利用地热能进行供暖或发电。
–地热岩储能:将热水注入地热岩层中,储存热能,并在需要时通过热交换器释放热量。
8.化学合成燃料储能–氢能储存:将电能用于制取氢气,并将氢气储存于氢气罐中,在需要时通过氢燃料电池释放能量。
–合成气体储存:将电能利用水电解制取氢气和氧气,再通过合成气体制造燃料,储存能量并用于发电或其他用途。
9.超导储能–超导储能:通过液氮或液氦将电能储存在超导线圈中,实现超低温超导状态以减少电阻,提高储能效率。
新型储能政策分类

新型储能政策分类
新型储能政策可以根据储能技术、政策目标和政策措施等方面进行分类。
下面是几种常见的分类方式:
1. 储能技术分类:
- 电池储能:例如锂离子电池、钠离子电池和铅碳酸盐电池等;
- 超级电容器储能:利用电荷分离的原理储存电能;
- 氢能储能:通过将电能转化为氢气,并在需要时再转化为
电能;
- 压缩空气储能:利用储存的压缩空气来产生电能;
- 热能储能:例如有机盐储热、岩石储热等。
2. 政策目标分类:
- 提升能源供应安全:通过储能技术的应用解决能源供应的
不稳定性和间歇性;
- 智能电网发展:推动智能电网建设,提高电力系统的灵活
性和可调度性;
- 降低碳排放:利用可再生能源与储能技术相结合,减少化
石燃料的使用,降低碳排放;
- 增强能源效率:通过储能技术利用能源的高效转化和利用,提高能源利用效率。
3. 政策措施分类:
- 补贴政策:对新型储能技术项目提供资金补贴或税收减免
等形式的经济激励;
- 立法和规范:制定相关法律、法规和行业标准,推动储能
技术的发展和应用;
- 研发和示范项目:支持储能技术的研发创新和示范应用,加强技术研究与产业化推广;
- 电力市场改革:改革电力市场机制,为储能技术的参与提供更为公平和灵活的条件;
- 负责任采购:政府部门、大型企业和公共机构通过采购储能设备来支持市场发展,推动成本下降和规模效应。
这些分类方式可以根据实际需要进行组合和拓展,以更全面地了解和研究新型储能政策。
储能技术在智能电网中的应用与发展

储能技术在智能电网中的应用与发展在当今社会,随着能源需求的不断增长和对环境问题的日益关注,智能电网的发展成为了能源领域的重要方向。
储能技术作为智能电网中的关键组成部分,发挥着越来越重要的作用。
它不仅能够提高电网的稳定性和可靠性,还能促进可再生能源的大规模接入和有效利用。
一、储能技术的基本概念和分类储能技术,简单来说,就是将能量以某种形式存储起来,在需要的时候再释放出来的技术。
目前常见的储能技术主要包括机械储能、电化学储能、电磁储能和相变储能等。
机械储能中,抽水蓄能是最为成熟和广泛应用的技术。
它利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库,在电力负荷高峰期再放水至下水库发电。
压缩空气储能则是通过压缩空气来储存能量,在需要时释放推动涡轮机发电。
电化学储能主要包括锂离子电池、铅酸电池、钠硫电池等。
锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等优点,在电动汽车和便携式电子设备中得到了广泛应用,近年来也在智能电网储能领域逐渐崭露头角。
铅酸电池技术成熟、成本较低,但能量密度和循环寿命相对较低。
钠硫电池具有较高的能量密度和功率密度,但工作温度较高,对安全性要求较高。
电磁储能包括超级电容器和超导磁储能。
超级电容器具有功率密度高、充放电速度快的特点,适用于短时间、大功率的储能需求。
超导磁储能则利用超导线圈产生的磁场来储存能量,具有响应速度快、效率高的优点。
相变储能通过物质在相变过程中的吸放热来实现能量的储存和释放,如冰蓄冷技术等。
二、储能技术在智能电网中的应用1、平滑可再生能源输出可再生能源如太阳能和风能具有间歇性和波动性的特点,其发电功率不稳定。
储能技术可以将可再生能源在发电高峰期产生的多余电能储存起来,在发电低谷期释放,从而平滑其输出功率,提高电网对可再生能源的接纳能力。
2、负荷削峰填谷在用电高峰期,电网负荷较大,容易出现供电紧张的情况。
储能系统可以在低谷电价时段充电,在高峰电价时段放电,实现负荷的削峰填谷,降低用户的用电成本,同时减轻电网的供电压力。
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储能技术分类概述(一)储能的定义及分类1.储能的定义储能是通过特定的装臵或物理介质将不同形式的能量通过不同方式储存起来,以便以后在需要时利用的技术。
储能主要是指电能的储存。
储能又是石油油藏中的一个名词,代表储层储存油气的能力。
储能本身不是新兴的技术,但从产业角度来说却是刚刚出现,正处在起步阶段。
广义的电力储能技术是指为实现电力与热能、化学能、机械能等能量之间的单向或双向存储设备,所有能量的存储都可以称为储能。
传统意义的电力储能可定义为实现电力存储和双向转换的技术,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导磁储能、电池储能等,利用这些储能技术,电能以机械能、电磁场、化学能等形式存储下来,并适时反馈回电力网络。
能源互联网中的电力储能不仅包含实现电能双向转换的设备,还应包含电能与其他能量形式的单向存储与转换设备。
在能源互联网背景下,广义的电力储能技术可定义为实现电力与热能、化学能、机械能等能量之间的单向或双向存储设备。
如图1所示,电化学储能、储热、氢储能、电动汽车等储能技术围绕电力供应,实现了电网、交通网、天然气管网、供热供冷网的“互联”。
其中,电化学储能和电动汽车实现了电力双向转换,用双框线标出,其余用单框线标出,图中箭头的方向表示能量流动的方向,FCEV表示燃料电池电动汽车,BEV表示电化学电池电动汽车。
图 1:能源互联网中的电力储能技术除储能设备外,还包含了热电联供机组、燃料电池、热泵、制氢等能源转换设备。
储能和能源转换设备共同建立了多能源网络的耦合关系。
在实际应用中,二者常进行一体化设计,难以区分,因此本文将具有储能能力的电力转换设备也纳入广义电力储能的范畴。
图中,通过新能源发电实现风、光、潮汐、地热等主要一次能源向电能的转换。
在电网传输和消纳能力的限制下,部分新能源发电将通过制氢、制热等方式进行转换,部分新能源发电以电化学储能等双向电力储能设备存储并适时返回电网。
在各电力储能技术的支撑下,新能源发电与热电联供机组、燃料电池、热泵等转换设备协调运行,实现了新能源高效利用目标下,以电能为核心的多能源生产和消费的匹配。
2.储能按技术原理分类按照技术原理划分,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(如铅蓄电池、液流电池、钠硫电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。
其中:最成熟的是抽水蓄能、铅蓄电池;正处于示范推广阶段的是飞轮储能、压缩空气储能、锂电池;发展处于初期的技术有铝空气电池、液流电池、钠硫电池、固态电池、燃料电池、超导磁蓄能、超级电容等。
表 1:各类储能的特点(1)物理储能a.抽水储能抽水蓄能电站配备上、下游两个水库,负荷低谷电能富余时,将下游水库的水抽到上游水库保存;负荷高峰电能缺口时,利用储存在上游水库中的水发电。
抽水蓄能是目前存储大规模电力技术最成熟、成本效益最好的储能技术,也是当前惟一广泛采用的大规模能量存储技术,世界总装机容量已超过150,000 MW。
图 2:抽水蓄能工作原理抽水蓄能电站将电网负荷低时的多余电能转变为电网高峰时期的高价值电能,适用于调频、调相,稳定电力系统的周波和电压,并且宜为备用电源,效率较高,储能容量大。
缺点是其受地理条件、转化效率等方面的制约较大,响应时间是分钟级,应对电网负荷波动能力较差,同时投资周期较大,抽蓄损耗和线路损耗均较大。
抽水蓄能电站能够用于黑启动、控制电网频率、提供备用容量和提高火电站和核电站的运行效率等方面。
b.压缩空气储能压缩空气储能是一种基于燃气轮机的储能技术,利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气,将空气高压密封在密封空间中,在需要电能时,释放高压空气推动汽轮机发电。
压缩空气储能燃料消耗比调峰用燃气轮机组可以减少1/3,所消耗的燃气要比常规燃气轮机少40%,安全系数高,使用寿命长。
压缩空气储能规模大,仅次于抽水蓄能,场地限制较小,适用于大型电站,,同时建造受地穴、矿井等特殊地形条件的限制;建造成本和运行成本比较低,低于钠硫电池或液流电池,也低于抽水蓄能电站,具有很好的经济性;通过维护使用寿命可达40-50年,压缩空气储能使用的原料是空气,不会燃烧,没有爆炸的危险,不会产生任何有毒有害气体,因此安全性和可靠性高。
由于其储能规模大、成本低,在全球范围内有很大的发展空间。
压缩空气储能由于能够弥补抽水蓄能的先天不足,因此将是有效解决我国大规模储能问题的重要技术选择。
压缩空气储能的缺点主要为两方面:一是效率较低,由于空气受到压缩时温度会升高,空气释放膨胀的过程中温度会降低,因此在压缩空气的过程中,一部分能量以热能的形式散失,在膨胀前需要重新进行加热,且通常以天然气作为加热空气的热源,由此导致储能效率降低;二是依赖大型储气装臵,且依赖燃烧化石燃料,造成污染。
图 3:压缩空气储能工作原理目前美国正计划在俄亥俄州建造世界上最大容量的压缩空气储能电站,总装机容量达到2700 MW。
我国于2003年开始压缩空气储能的研究,哈尔滨电力部门正在利用现有的地道作为贮气室进行研究。
华北电力大学等国内高校正在进行压缩空气系统热力性能计算及其经济分析的研究。
随着分布式能量系统的发展以及减少储气库容积和提高储气压力的需要,8~12 MW微型压缩空气储能系统已经成为当前研究的热点。
c.飞轮储能飞轮储能的原理是将电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来,供电时,将飞轮的动能通过发电机转化为电能输出到外部负载。
飞轮转子是飞轮储能系统中的核心部件之一。
飞轮转子材料一般选用强度很高的玻璃纤维或碳纤维等复合材料,在低速时也可选用高强度钢和铝合金。
飞轮转子的设计力求提高转子的极限角速度,减轻转子质量,最大限度地增大储能量。
轴承系统用于支撑飞轮转子,是制约飞轮转速的关键因素之一。
轴承系统的性能直接影响飞轮储能系统的可靠性、效率和寿命。
目前,轴承系统一般主要采用永磁轴承、电磁轴承、超导悬浮轴承等非接触式磁轴承或其它低摩擦功耗轴承支承飞轮,并对轴承进行机械保护。
图 4:飞轮储能工作原理飞轮储能的主要优点是高充放电率,高循环次数,响应速度快,无污染,维护简单,寿命一般为20年,使用寿命不受充放电深度的影响;相较于其它储能技术飞轮储能几乎无摩擦损耗、风阻小,比功率可达8 kW/kg 以上,远远高于传统电化学储能技术;工况环境适应性好,在-20~50 ℃温度下都能正常工作。
缺点是成本高、能量密度较低,保证系统安全性方面的费用很高,储能损耗较高,不适合用于能量的长期存储。
空载下的相对能量损失大,每小时超过2.5%;飞轮储能理论能量密度高达200~400 Wh/kg,但是在实际应用过程中,受限于材料因素,安全稳定运行的飞轮储能密度通常不高于100 Wh/kg;价格昂贵也是影响飞轮储能大规模推广的重要因素之一。
受益于电力电子技术、磁悬浮技术和高强度碳素纤维技术的进步,飞轮储能技术近年来发展迅速。
据文献国际先进的飞轮储能系统储能效率已经达到了99.4%,可储能100 kWh。
2004年,巴西实现了利用超导与永磁悬浮轴承的飞轮储能,用于电压补偿。
2011年,世界最大的飞轮储能系统完成安装,容量20 MW,采用了当前世界最先进的碳纤维复合飞轮转子技术,吸收并释放1 MW的电能仅需15分钟。
我国飞轮储能研究起步较晚,目前还只是从事系统基础研究及小容量试点。
飞轮储能技术的发展正朝着大功率、高效率、低损耗和安全可靠的方向发展。
(2)化学储能a.铅蓄电池储能铅蓄电池是世界上最广泛应用的电池之一。
铅蓄电池储能具有成本较低,储能综合效率较高,占地面积较小,循环次数较好,整体应用成本较为低廉;技术成熟,安全性较高;循环次数可达1 000 次左右;效率可达80%~90%,性价比高等优点;同时具有能量密度较低;寿命较短;深度、快速、大功率放电时可用容量大幅下降等不足之处。
目前,铅蓄电池一般主要用于电力系统的事故电源或备用电源,以及汽车起动电源和低速车动力电源领域。
图 5:铅蓄电池工作原理b.液流电池在液流电池中,能量储存在溶解于液态电解质的电活性物中,而液态电解质则储存在电池外部的罐中。
用泵将储存在罐中的电解质打入电池堆栈,并通过电极和薄膜,将电能转换为化学能,或将化学能转换为电能。
液流电池的核心优点是寿命长,循环次数可超过10 000 次。
液流电池的充放电原理是基于化合价的变化,而非普通电池的物理变化,因此其使用寿命极长。
但是另一方面,液流电池的能量密度和功率密度相对较低,而且响应速度较慢。
液流电池有较多体系,其中全钒液流电池目前最受关注。
这种电池技术最早由澳大利亚新南威尔士大学发明,当前在国内外的一些试点工程项目中获得了应用。
图 6:液流电池工作原理液流电池储存的能量多少取决于储存罐的大小,容量可达兆瓦级,可以储存长达数小时至数天的能量,适合用于电力系统中。
目前液流电池的典型功率在10 MW 以上,只适用于大容量、高功率的储能系统。
液流电池目前未能实现大规模商用,主要原因在于自身仍有较多的局限性:一是高温会产生剧毒物质,如在全钒液流电池中,正极液中五价钒离子在温度高于45 ℃的情况下,会析出一种名为五氧化二钒的剧毒物质,该物质沉淀会堵塞流道,包覆碳毡纤维,恶化电池堆栈性能,最终致使电池报废;二是投入成本高,能量密度低;三是电池呈液态,占地面积较大,应用场地较为有限,主要为电网自建。
c.钠硫电池钠硫电池的正极由液态硫组成,负极由液态钠组成,中间隔有陶瓷材料的贝塔氧化铝管。
钠硫电池的运行温度需保持在300 ℃以上,以使电极处于熔融状态。
钠硫电池目前发展的重点是作为固定场合(如电站储能)应用,用于调频、移峰、改善电能质量和可再生能源发电等领域。
图 7:钠硫电池工作原理钠硫电池的主要优点是能量密度高,响应时间短,可以达到毫秒级别;循环周期可达4 500次;一次放电时间可达6~7 h;周期往返效率可达约75%。
钠硫电池主要缺点为由于使用了金属钠,作为在高温条件下运行的易燃金属物,存在一定的安全风险,同时电池的价格相对较高;钠硫电池在移动场合(如电动汽车)使用条件比较苛刻,无论是在可提供的空间方面,还是在电池自身的安全方面,均有一定的局限性。
d.锂离子电池锂电池实际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成。
充电时,锂离子从正极脱嵌,经过电解液进入负极,此时负极处于富锂态,正极处于贫锂态。
放电时则相反,锂离子从负极脱嵌,经过电解液嵌入正极,此时正极处于富锂态,负极处于贫锂态。
锂电池是目前相对成熟技术路线中能量密度最高的实用型电池;转换效率可达到95%及以上;一次放电时间可达数小时;循环次数可达5 000 次及以上,响应快速。
图 8:锂电池工作原理锂电池根据不同的正极材料,主要可以细分为四类:钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池和多元金属复合氧化物电池,多元金属复合氧化物包括三元材料镍钴锰酸锂、镍钴铝酸锂等。