电力储能技术介绍和比较
新能源电力系统中的储能技术
新能源电力系统中的储能技术摘要：本文以储能技术为研究背景，对该技术在新能源电力系统中的应用要点进行探究。
首先阐述了储能技术的应用意义，其次分析储能技术在新能源电力系统的具体内容。
希望论述后，可给相关人员提供一些参考。
关键词：新能源；电力系统；储能技术引言随着现代科学技术高速发展，新能源使用的范围不断的扩大，对于电力领域的发展有着直接的影响，但是可再生资源存在间歇性、稳定性较差的情况，所以使用受到很大的限制。
为了消除这些问题，需要加强新能源技术的储能技术应用，将不稳定的能源转化为可控的新能源形式，促进新能源利用率的提升。
1储能技术应用于新能源电力系统的意义1.1保持电力系统稳定性新能源从各个方面来说，使用的时间都比较短，经验也不足，所以在新能源系统运行的过程中，存在稳定性较差的情况，容易出现很多的问题，对于整个电力系统产生较大的影响。
因此，要加强储能技术的研发和应用，促进能源自我调节和应用，更好的满足当前电力系统功能性的要求，促进电力系统运行稳定性提升。
1.2保障电力系统的经济效益有些风电系统在运行的过程中，因为技术水平受到限制，运转的过程中会存在能耗增大的情况，产生较大的损失和影响，而通过应用储能技术，工作人员可以采用抽水储能以及大容量压缩空气等方式，优化风电系统的组成，防止发生问题，促进综合效益的提升。
1.3对电力机组进行保护加强储能技术的应用，发挥出在新能源技术应用的效果，技术人员通过储能技术可以提高系统的反应能力，实现电力系统资源优化配置，促进风力发电机组的正常运行，同时还能吸收更多的能量，促进系统运行效果的提升，保持电力系统更加稳定的运行。
2新能源电力系统中的储能技术2.1压缩空气储能技术在目前应用的新型储能技术中，空气压缩储能技术不断的发展，单体容量超过百兆瓦储能技术，储能效率不断的提高，该特点除了空气储能技术具备之外，抽水蓄能技术也逐步的发展，其能量存储时间长、效率低、发电成本低、资源消耗好，尤其是模块化、智能化技术的应用，压缩空气能技术在应用之下可以平衡电力条件，促进发电频率的调节，应用到规模比较集中的新能源发电中，有着非常明显的优势。
储能技术的种类及其特点
储能技术的种类及其特点储能技术是指将能量储存起来，以便在需要时释放出来的技术。
随着可再生能源的快速发展和能源需求的增加，储能技术成为解决能源供应和需求矛盾的重要手段。
目前，常见的储能技术主要有以下几种，并且每种技术都具有独特的特点和应用场景。
1.电化学储能技术电化学储能技术是指通过电化学反应将能量储存于化学物质中，常见的代表有锂离子电池、钠离子电池以及流电池等。
其特点是能量密度高、比较安全可靠、循环寿命较长。
由于这些特点，电化学储能技术在便携电子设备、电动汽车和可再生能源储能等领域有着广泛的应用。
2.热储能技术热储能技术是指利用高温或低温储存热能，例如蓄热水箱、热泵和蓄电疗法等。
其特点是具有较高的能量密度、高效利用热量、可在长时间内存储能量。
热储能技术广泛应用于供热、制冷和工业生产等领域，能够提高能源利用效率和节约能源。
3.势能储能技术势能储能技术是指通过改变物体的位置或高度来储存能量，例如抽水蓄能、压缩空气储能和重力储能等。
其特点是具有较高的能量密度、大容量储能、使用寿命长。
势能储能技术适用于电力储能和供电平衡，可以调节电网的负荷平衡，提高电能利用率。
4.动能储能技术动能储能技术是指将能量储存于物体的运动中，例如飞轮储能、电能储能等。
其特点是储能效率高、响应时间快、对环境污染小。
动能储能技术主要应用于需要快速释放能量的场景，如频繁启动的机械设备、备用电源等。
除了以上几种常见的储能技术，还有其他一些新型储能技术正在研究和发展中，如超级电容器、纳米技术储能、生物质储能等。
这些新技术具有更高的能量密度、更高的效率和更长的寿命，具备更广泛的应用前景。
综上所述，不同的储能技术各有特点，能够满足不同领域的能源需求。
随着科技的不断进步和创新，储能技术的发展将为能源领域提供更多可持续、高效的解决方案。
电力系统的6种储能技术
电力系统的6种储能技术储能技术在包括电力系统在内的多个领域中具有广泛的用途，近年来世界范围内的电力工业重组给各种各样的储能技术带来了新的发展机遇，采用这些技术可以更好地实现电力系统的能量管理，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，这些新技术同样可以得到应用。
以下简要介绍各种储能技术的基本原理及其发展现状。
1 抽水储能抽水蓄能电站在应用时必须配备上、下游两个水库。
在负荷低谷时段，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。
在负荷高峰时，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。
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。
抽水储能最早于19世纪90年代在意大利和瑞士得到应用，1933年出现了可逆机组(包括泵水轮机和电动与发电机)，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。
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 先进蓄电池储能据估计，全球每年对蓄电池的市场需求大约为150亿美元，在工业用蓄电池方面，如：用于UPS、电能质量调节、备用电池等，其市场总量可达50亿美元。
在美国、欧洲以及亚洲，正在组建生产电力系统储能用的高性能蓄电池企业。
在过去的12至18个月里，已有生产能力达每年300MW的蓄电池生产线投入运行。
铅酸电池是最古老、也是最成熟的蓄电池技术。
电力储能原理
电力储能原理近年来，随着能源需求的不断增长和可再生能源的普及应用，电力储能技术逐渐成为解决能源供应不稳定性和电网负荷平衡问题的重要手段。
本文将介绍电力储能的原理以及几种常见的电力储能技术。
一、电力储能原理概述电力储能是指将电能在适当的时间存储起来，然后在需要时释放出来供电使用的技术过程。
其核心原理是将电能转化为另一种形式的能量进行储存，再根据需要将其再次转化为电能供应给用户。
通过电力储能技术，我们可以实现对能量的高效利用，提高电能的可持续性和供应的稳定性。
二、常见的电力储能技术1. 储能电池技术储能电池技术是当前应用最广泛的电力储能技术之一。
常见的储能电池技术包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池等。
其工作原理是通过电化学反应，在充电状态下将电能储存为化学能，然后在需要时通过放电反应将其转化为电能供电。
储能电池技术具有储能效率高、容量大、寿命长等优点，被广泛应用于家庭、商业和工业领域。
2. 储能飞轮技术储能飞轮技术是一种将电能转化为旋转动能进行储存的技术。
其原理是通过电机将电能转化为旋转动能，然后将旋转动能存储在高速旋转的飞轮中，待需要时再通过发电机将旋转动能转化为电能供电。
储能飞轮技术具有响应速度快、寿命长等特点，适用于对瞬时功率需求较大的场景。
3. 储能超级电容器技术储能超级电容器技术是一种利用电场储存电能的技术。
超级电容器具有高电容量、快充放电速度、长循环寿命等特点，可广泛应用于能量储存和瞬时功率补偿等方面。
其工作原理是通过将电荷存储在电介质中的电极上，然后根据需要在电极之间释放电荷，实现电能的储存与释放。
4. 储能压缩空气技术储能压缩空气技术是一种利用压缩空气进行能量储存的技术。
其原理是将电能利用压缩机将空气压缩储存，在需要释放能量时，通过膨胀机将储存的压缩空气释放，通过发电机将膨胀空气转化为电能供应。
储能压缩空气技术具有容量可调节、储能效率高等优点，适用于大规模储能需求。
三、电力储能的应用前景电力储能技术的应用前景广阔。
储能技术的原理与特点介绍以及常用的储能方式
储能技术的原理与特点介绍以及常用的储能方式1.储能技术的原理与特点由储能元件组成的储能装置和由电力电子器件组成的电网接入装置成为储能系统的两大部分。
储能装置重要实现能量的储存、释放或快速功率交换。
电网接入装置实现储能装置与电网之间的能量双向传递与转换，实现电力调峰、能源优化、提高供电可靠性和电力系统稳定性等功能。
储能系统的容量范围比较宽，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，贯穿整个发电、输电、配电、用电系统；大规模电力储能技术的研究和应用才刚起步，是一个全新的课题，也是国内外研究的一个热点领域。
2.常用的储能方式目前，储能技术重要有物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如各类蓄电池、可再生燃料动力电池、液流电池、超级电容器等)和电磁储能(如超导电磁储能等)等。
1)物理储能中最成熟、应用最普遍的是抽水蓄能，重要用于电力系统的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等。
抽水蓄能的释放时间可以从几个小时到几天，其能量转换效率在70%～85%。
抽水蓄能电站的建设周期长且受地形限制，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。
压缩空气储能早在1978年就实现了应用，但由于受地形、地质条件制约，没有大规模推广。
飞轮储能利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化为机械能存储起来，在要时飞轮带动发电机发电。
飞轮储能的特点是寿命长、无污染、维护量小，但能量密度较低，可作为蓄电池系统的补充。
2)化学储能种类比较多，技术发展水平和应用前景也各不相同：(1)蓄电池储能是目前最成熟、最可靠的储能技术，根据所使用化学物质的不同，可以分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等。
铅酸电池具有技术成熟，可制成大容量存储系统，单位能量成本和系统成本低，安全可靠和再利用性好等特点，也是目前最实用的储能系统，已在小型风力发电、光伏发电系统以及中小型分布式发电系统中获得广泛应用，但因铅是重金属污染源，铅酸电池不是未来的发展趋势。
主要长时储能技术成本对比表
主要长时储能技术成本对比表全文共四篇示例，供读者参考第一篇示例：随着可再生能源的不断发展和普及，长时储能技术的需求也逐渐增加。
长时储能技术可以帮助平衡电网的供需关系，提高可再生能源的利用率，降低碳排放量。
在长时储能技术中，常见的技术包括水泵储能、压缩空气储能、液流电池、钠硫电池、钒液流电池等。
这些技术在不同方面具有各自的优势和劣势，成本也有很大的差异。
下面将就主要长时储能技术的成本进行对比。
1. 水泵储能（Pumped Hydro）水泵储能是目前应用最广泛的长时储能技术之一，原理是在电力需求低峰时将水泵抽到高处的水库，电力需求高峰时通过下泵水发电。
水泵储能系统的成本包括水泵、水库、水管、发电设备等。
一般而言，水泵储能的建设成本较高，但运行成本较低，通常在10美元/千瓦时左右。
2. 压缩空气储能（CAES）压缩空气储能是利用电力将空气压缩储存在地下储气库中，然后在需要时释放压缩空气进行发电。
压缩空气储能系统的成本主要包括空气压缩机、蓄能器、发电机等设备。
相较于水泵储能，压缩空气储能的建设成本较低，但运行成本较高，通常在15-25美元/千瓦时之间。
3. 液流电池（Flow Battery）液流电池是将正极和负极两种电解液通过膜隔离储存在两个储液罐内，通过电化学反应实现储能和释能。
液流电池系统的成本主要包括电解液、膜、电池组件等。
液流电池的建设成本相对较高，但是具有较长的使用寿命和较低的维护成本，通常在20-30美元/千瓦时之间。
4. 钠硫电池（NaS）不同的长时储能技术在成本上存在较大的差异。
水泵储能和压缩空气储能的建设成本较低，但运行成本较高；而液流电池、钠硫电池和钒液流电池的建设成本较高，但运行成本相对较低。
在选择长时储能技术时，我们需要综合考虑投资成本、运营成本、使用寿命等因素，选择最适合的技术来满足电网的需求，推动可再生能源的发展。
【以上内容仅供参考】。
第二篇示例：长时储能技术在能源行业中扮演着至关重要的角色，它们可以帮助平衡电网负荷、提高能源利用率并支持再生能源的发展。
储能技术种类和特点
储能技术种类和特点This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020储能技术种类和特点储能技术是通过装置或物理介质将能量储存起来以便以后需要时利用的技术。
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、热储能和化学类储能。
一机械类储能机械类储能的应用形式只要有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。
1.1 抽水蓄能（1）基本原理电网低谷时利用过剩电力将作为液态能量媒体的水从低标高的水库抽到高标高的水库，电网峰荷时高标高水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电。
（2）特点属于大规模、集中式能量储存，技术相当成熟，可用于电网的能量管理和调峰；效率一般约为 65%~75% ，最高可达80%~85%；负荷响应速度快(10%负荷变化需10秒钟)，从全停到满载发电约5分钟，从全停到满载抽水约1分钟；具有日调节能力，适合于配合核电站、大规模风力发电、超大规模太阳能光伏发电。
（3）缺点需要上池和下池；厂址的选择依赖地理条件，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。
（4）应用目前，抽水蓄能机组在一个国家总装机容量中所占比重的世界平均水平为3%左右。
截至2012年底，全世界储能装置总容量为128GW，其中抽水蓄能为127GW，占99%。
截至2012年年底，我国共有抽水蓄能电站34座，其中，投运26座，投运容量2064.5万千瓦约占全国总装机容量11.4亿千瓦的1.8% 。
（另在建8座，在建容量894万千瓦）1.2 飞轮储能（1）基本原理在一个飞轮储能系统中，电能用于将一个放在真空外壳内的转子即一个大质量的由固体材料制成的圆柱体加速（达几万转/分钟），从而将电能以动能形式储存起来（利用大转轮所储存的惯性能量）。
（2）优点寿命长（15~30年）；效率高（90%）；少维护、稳定性好；较高的功率密度；响应速度快（毫秒级）。
储能技术种类和特点
储能技术种类和特点储能技术是指通过将能源转化成其他形式，并在需要时再将其转化回来，以便于在能源供应不稳定或能源需求峰值时为能源系统提供稳定的能源供应。
储能技术是解决可再生能源波动性和间歇性的关键技术之一、目前，主要的储能技术包括电化学储能、机械储能、热储能以及化学储能。
1.电化学储能技术电化学储能技术是指通过化学反应将电能转化成化学能并储存起来，然后在需要时再将储存的化学能转化回电能。
常见的电化学储能技术包括电池和超级电容器。
电池是最常见的电化学储能技术，其特点是储能密度较高、可循环使用次数多。
电池的结构包括正负极、电解质和隔膜。
常见的电池包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池等。
超级电容器是一种能够快速充放电的电化学储能设备，其特点是充放电速度快、循环寿命长，但储能密度相对较低。
超级电容器主要应用于短期高功率需求的场景，如电动车的起动和制动系统、电网的频率调节等。
2.机械储能技术机械储能技术是指将电能或其他形式的能量转化成机械能，并通过储能装置储存起来，然后在需要时再将机械能转化回电能或其他形式的能量。
常见的机械储能技术包括抽水蓄能、压缩空气能储能和飞轮储能。
抽水蓄能是指在能源供需平衡时，将多余的电能利用起来将水抽到高处，然后在电能供应不足时通过放水发电。
抽水蓄能的特点是储能密度高、可调度性强，但建设成本较高。
压缩空气能储能是将电能转化成压缩空气并储存起来，然后在需要时通过放气过程将压缩空气再转化回电能。
压缩空气能储能的特点是成本较低、可调度性强，但储能效率相对较低。
飞轮储能是将电能转化成机械能并存储在转动的飞轮中，然后在需要时通过释放储存的机械能将其转化回电能。
飞轮储能的特点是快速响应速度、高效能量转化，但建设和维护成本较高。
3.热储能技术热储能技术是指将电能或其他形式的能量转化成热能并储存起来，然后在需要时再将热能转化回电能或其他形式的能量。
常见的热储能技术包括储热材料、储热水箱和地热储能。
储热材料是指通过物质的相变或化学反应将电能或其他形式的能量转化成热能，并储存在材料中。
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ü 在燃气轮机发电过程中，燃料的 2/3 用于空气压缩，其燃料消耗可以减少 1/3，所消耗的燃气要比常规燃气轮机 少 40%，同时可以降低投资费用、减 少排放。
冰蓄冷储能
不同应用场合对 能量和功率密度的
要求是不同的
P.S.：以下主要介绍大规模电力储能技术
抽水蓄能电站
1
原理
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
应用
抽水储能是在电力系统中应用最为广泛的一种储能 技术，其主要应用领域包括调峰填谷、调频、调相、 紧急事故备用、黑启动和提供系统的备用容量，还 可以提高系统中火电站和核电站的运行效率
从几小时到几天，综合效率在70%~85%之间
压缩空气蓄能电站
1
原理 应用
压缩空气储能电站（compressed air energy storage, CAES）是一种调峰用燃气轮机发电厂， 主要利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，并 将其储藏在典型压力 7.5 MPa 的高压密封设施内， 在用电高峰释放出来驱动燃气轮机发电。
ü CAES 建设投资和发电成本均低于抽 水蓄能电站，但其能量密度低，并受 岩层等地形条件的限制。
ü 地下储气站有多种模式，其中最理想 的是水封恒压储气站，能保持输出恒 压气体，保障燃气轮机稳定运行。
100 MW 级燃气轮机技术成熟，利用渠
氏超导热管技术可使系统换能效率达到
发
90%。大容量化和复合发电化将进一发展现状 2 电力储能技术的应用 3 钒电池的技术特点及应用
大规模储能蓄电的作用
1
用于调节可再生能源发电系统供电的连续性和稳定性 用于电网的“削峰填谷” 用于用电大户的“谷电”蓄电 用于重要部门和重要设施的应急电源及备用电源 用于“非并网”风电直接利用中的调节电源
各电池储能系统比较
1
部分 电池 储能 系统 性能 比较
铅酸电池在高温下寿命缩短，与镍
镍镉等电池效率高、循环寿
镉电池类似，具有较低的比能量和
命长，但随着充放电次数的
比功率，但价格便宜，构造成本低，
增加容量会减少，荷电保持
原理
根据电化学双电层理论，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。由于电荷层间距极小并采用特殊电极结 构，电极表面积成万倍增加，产生极大的电容量
应用
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电能质量高峰值功率场 合，如大功率直流电机的启动支撑、动态电压恢复 器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平
应用
发展 方向
飞轮储能功率密度大于 5kW/kg，能量密度超过 20Wh/kg，效率在 90%以上，循环使用寿命长达 20a，工作温区-40~50℃，无噪音、无污染、维护 简单，主要用于不间断电源(UPS)/应急电源(EPS)、 电网调峰和频率控制。
随着对飞轮转子设计、轴承支撑系统和电能转化系 统的深入研究，高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、 大功率电力电子变流技术、电磁和超导磁悬浮轴承 技术极大地促进了储能飞轮的发展。磁浮轴承的应 用、飞轮的大型化以及高速旋转化合轴承载荷密度 的进一步提高，将使飞轮储能的应用更加广泛。
超导磁储能系统与超级电容器储能
1
超导磁储能系统(SMES)
超级电容器储能
原理
超导磁储能系统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(ms级)，转换效率高(≥96%)，比容量(1~10 Wh/kg)/比功率(10⁴~10⁵ kW/kg)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
储能技术的分类
1
电能可以转换 为化学能、势 能、动能、电 磁能等形态存 储，按照其具 体方式可分为 物理、电磁、 电化学和相变 储能四大类型
物理储能
抽水蓄能 压缩空气储能 飞轮储能
电磁储能
超导储能 超级电容储能 高能密度电容 储能
电化学储能
相变储能
铅酸、镍氢、 镍镉、锂离子、 钠硫和液流等 电池储能
展
降低成本。随着分布式能量系统的发展
方
以及减小储气库容积和提高储气压力至
向
10~14 MPa 的需要，8~12 MW 微型 压缩空气蓄能系统（micro-CAES）已成
为人们关注的热点。
飞轮储能
1
原理
飞轮储能装置主要包括3个核心部分：飞轮、电机和 电力电子装置。他将外界输入的电能通过电动机转化 为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能的时候， 又通过发电机将飞轮的动能转化为电能，输出到外部 负载，要求空闲运转时候损耗非常小。
上水库有无天然径流汇入
机组向高水头、高转速、大容量方向发
纯抽水 蓄能电站
混合抽水 蓄能电站
调水式抽水 蓄能电站
按一定容量建设，储存能量的释放时间可以
发
展，今后的重点将立足于对振动、空蚀、
展
变形、止水和磁特性的研究，着眼于运 行的可靠性和稳定性，在水头变幅不大
方
和供电质量要求较高的情况下使用连续
向
调速机组，实现自动频率控制。
应用
SMES技术相对简单，没有旋转机械部件和动密封 问题。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
发展
目前 1~5 MJ/MW 低温SMES装置已形成产品， 100MJ 装置已投入高压输电网运行， 5GWh 装置 已通过可行性分析和技术论证。SMES的发展重点 在于高温超导涂层导体研发适于液氮温区运行的MJ 级系统，解决高场磁体绕组力学支撑问题等
发展
超级电容器已经历了三代发展，形成电容量 0.5 ~ 1000F、工作电压 12~400V、最大放电流 400 ~ 2000A 系列产品，储能系统最大储能量达到 30MJ。 基于活性碳双层电极与锂离子插入式电极的第四代 产品正在开发中
各电池储能系统的基本特性
1
电力 储能 系统 可利 用的 主要 电池