电力储能技术发展和应用
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
储能电站技术方案设计
储能电站总体技术方案
2011-12-20 目录 1.概述 (2) 2.设计标准 (3) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (7) 3.3储能子系统 (7) 3.3.1储能电池组 (7) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (8) 3.4并网控制子系统 (11) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (13) 4.储能电站（系统）整体发展前景 (15)
1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配置了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配置在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。
储能在电网发展中的作用
储能在电网发展中的作用 ——Jon Wellinghoff 先生的演讲题目 1.目前世界上有很多种储能技术，可以提供多种服务。 这些技术包括超级电容(Supercapacitors)、超导磁储能(SMES)、铅酸电池(Lead-Acid)、锂电池(Li-Ion)、钠硫电池(NaS)、液流电池(Redox Flow)、飞轮储能(Flywheels)、压缩空气储能(CAES)、抽水蓄能(Pumped Hydro)等。 这些不同技术可以提供多样化供电功率(从kW级到GW级)和供电时长(从秒级到小时级)，可以在UPS 系统(不间断电源系统)、削峰填谷电网输配系统及大容量电力管理系统等三个层面加以应用。在提供大容量能源服务方面，储能技术可以大幅度提升电网供电能力并使电力运营商通过峰谷电价差获利。 另外，储能技术还可以为输电基础设施、配电基础设施、用户能源管理等方面提供诸多辅助服务功能，如：给风光系统补充旋转备用能力、黑启动、配合监管等。 2. 储能技术在电力系统各环节都可以发挥作用。 一是在发电端与传统发电技术配合，提升清洁能源的并网率。在发电端，大容量储能系统可以作为发电厂的辅助服务设施，对太阳能、风电等不稳定电源起到稳压、稳流作用。 二是在输配环节，储能技术可以用在变电站上起到削峰填谷的作用。这一环节的应用在美国正变得日益重要。储能技术可以作为配电网中变电站的技术升级，推迟电网的更新换代，降低成本。 三是在消费环节，在“电表前”和“电表后”，都有储能技术的应用。 3. 在联邦层面，监管政策做出了及时的调整来支持储能设施的应用。 在服务计量方面，不光要计算总共接收到的电量，还要根据反应速度、调频准确度来计算报酬。这一规定主要考虑到储能技术的需求响应速度比常规发电技术要快很多这一特点。能源监管委员会的第719号法规要求独立电力系统运营商(ISO)和区域输电组织(RTO)接受来自需求侧所提供的辅助服务，这使商业和工业用户利用储能设施作为需求侧响应手段成为可能。能源监管委员会的第745号法规则要求电力公司和零售商支付大客户利用储能来替代电网调峰的费用。 4. 在州层面，美国也对储能设施的利用有一定的监管政策激励。 加州电网系统运行商(CAISO)制定了采购灵活电源的政策，鼓励装配和使用具有储能功能的灵活电源，以保证大量清洁能源的并网和有效使用(加州通过立法要求清洁能源的装机在2030年必须达到50% 。)。加州公用事业委员会( CPUC)制定了储能法规(AB2514)，要求加州境内的三家公共电力公司(PG&E，SCE，SGD&E)必须在2020年前采购至少1.325GW的储能设备。这项法规还设立了评估储能服务、成本效益的框架规则，并且制定了可能的电网储能指标。这个法规直接帮助加州上马了一大批储能项目，很多新的储能技术在这些项目中得到了体现。CPUC制定的“自发电奖励激励计划规定”给予储能$2,000/kW补贴，这项补贴每年递减10%。
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
储能技术的三类价值体现
储能技术的三类价值体现 在过去相当长一段时间，储能在电网的应用技术主要是抽水蓄能，应用领域主要是移峰填谷、调频及辅助服务等。近年来，随着新能源发电技术的发展，风电、太阳能光伏发电等波动性电源接入电网的规模不断扩大，以及分布式电源在配网应用规模的扩大，储能及其在电网的应用领域和应用技术都发生了很大变化。储能技术类型不断增多，应用范围也在扩大，本文就从储能技术的类型与应用范围谈起。 储能技术即能量存储和再利用的技术，按其基本原理分类，可分为物理储能、化学储能以及一些前沿储能技术，其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能等，化学储能有铅炭电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池、超级电容器等，液态金属电池、铝空气电池、锌空气电池等属于比较前沿的技术。不同的储能技术其特征和应用范围也有所区别。单从储能技术评价指标来看，就包括功率规模、持续时间、能量密度、功率密度、循环效率、寿命、自放电率、能量成本、功率成本、技术成熟度、环境影响等。可以说，没有一种单一储能技术可以适应所有的储能需求，应按需选择合适的储能技术或技术组合。 1、储能技术简介 1.1抽水蓄能电站 抽水蓄能使用两个不同水位的水库。谷负荷时，将下位水库中的水抽入上位水库;峰负荷时，利用反向水流发电。抽水储能电站的最大特点是储存能量大，可按任意容量建造，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，其效率在70%——85%。 1.2压缩空气储能 压缩空气储能系统主要由两部分组成：一是充气压缩循环，二是排气膨胀循环。在夜间负荷低谷时段，电动机—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;白天负荷高峰时段，电动机—发电机组作为发电机工作，储存的压缩空气先经过回热器预热，再与燃料在燃烧室里混合燃烧后，进入膨胀系统中(如驱动燃气轮机)发电。 1.3飞轮储能系统 飞轮储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。近年来，一些新技术和新材料的应用，使飞轮储能技术取得了突破性进展，例如：磁悬浮技术、真空技术、高性能永磁技术和高温超导技术
储能技术分类概述
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、
储能技术及其在现代电力系统中的应用
储能技术及其在现代电力系统中的应用 内容摘要 从电力系统安全高效运行的角度论述了电能存储技术的重要性，介绍了目前常用的几种储能技术的发展现状，指出了该领域当前的热点研究问题。 现代电力系统中的新问题 安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。近年来，随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行，电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化，一些新的矛盾日显突出，主要的问题有：①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。⑤电力企业市场化促使用户则需要能量管理技术的支持。⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。 2000年到2001年初，美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力，出现了电力价格大范围波动以及多次停电事故；我国自2002年以来，已连续四年出现多个省市拉闸限电的状况；在世界上的其他国家和地区，也不同程度地出现了电力供应短缺的现象。系统供电能力，尤其是在输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长，估计这种状况还会在一段时间内长期存在，对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。 加强电网建设（新建输电线路和常规发电厂），努力提高电网输送功率的能力，可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。但是，由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约，电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐，同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题；另一方面，随着电力企业的重组，为了获取最大利益，企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率，而不是投资建设新的输电线路和发电厂。因此，单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。 长期以来，世界各国电力系统一直遵循着一种大电网、大机组的发展方向，按照集中输配电模式运行。在这种运行模式下，输电网相当于一个电能集中容器，系统中所有发电厂向该容器注入电能，用户通过配电网络从该容器中取用电能。对于这种集中式输配电模式，由于互联大系统中的电力负荷与区域交换功率的连续增长，远距离大容量输送电能不可避免，这在很大程度上增加了电力系统运行的复杂程度，降低了系统运行的安全性。 目前，电力系统还缺乏高效的有功功率调节方法和设备，当前采用的主要方法是发电机容量备用（包括旋转备用和冷备用），这使得有功功率调控点很难完全按系统稳定和经济运行的要求布置。某些情况下，即使系统有充足的备用容量，如果电网发生故障导致输电能力下降，而备用机组又远离负荷中心，备用容量的电力就难以及时输送到负荷中心，无法保证系统的稳定性。因此，在传统电力系统中，当系统中出现故障或者大扰动时，同步发电机并不总是能够足够快地响应该扰动以保持系统功率平衡和稳定，这时只能依靠切负荷或者切除发电机来维持系统的稳定。但是，在大电网互联的模式下，局部的扰动可能会造成对整个电网稳定运行的极大冲击，严重时会发生系统连锁性故障甚至系统崩溃。美国和加拿大2003年8月14日发生的大停电事故就是一个惨痛的教训。如果具有有效的有功和无功控制手段，快速地平衡掉系统中由于事故产生的不平衡功率，就有可能减小甚至消除系统受到扰动时对电网的冲击。 在现代电力系统中，用户对于电能质量和供电可靠性的要求越来越高。冲击过电压、电压凹陷、电压闪变与波动以及谐波电压畸变都不同程度地威胁着用户设备特别是敏感性负荷的正常运行。电力市场化的推行也促使电力供应商和用户一起共同寻求新的能量管理技术支
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。
我国电力系统对大规模储能的需求分析
我国电力系统对大规模储能的需求分析 摘要：电化学储能作为一种调节速度快、布置灵活、建设周期短的调节资源日 益受到人们的关注和重视。推动 GW 级电化学储能建设应用，构建更加灵活高效的电力系统，是保障“十四五”以及未来新能源健康发展和电力系统稳定运行的 必然要求。本文所研究的大规模储能指的是技术上的电化学储能，所提及 的储能电站指的工程上的电化学储能电站。 关键词：电力系统；大规模储能；需求分析 常见储能技术 （1）物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等，其中最成熟的也是最普及 的是抽水储能，其主要的应用场景是在电力系统中参与削峰填谷、调频调相等。抽水储能的 时间长短各异，从几个小时一直到几天，其能量转换效率为 70%~85% 之间。但抽水储能电 站也有其不利因素，其建设受到地形的限制因素较多，建设周期也因地形地貌而异，一般周 期都较长。当用电的区域与抽水蓄能电站相距较远时，其效率也得不到保证，过程中的消耗 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。飞轮储能是将电能转化成机械能，以能量转换的方式将能量储存起来，在需要时飞 轮运转使发电机发电产生电能。飞轮储能的有点是寿命较长且无污染，但是其可发出的能量 密度较低，可以考虑作为蓄电池方式的补充方案进行建设。（2）化学储能的方式是现有的 几种储能方式中最多的。在化学储能范围内其技术水平和应用的条件也各有不同。首先，蓄电池储能是最成熟，最被广泛大众所应用的技术，根据其化学组成部分的不同可分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等。铅酸电池的技术在现阶段已经成熟， 可以作为大容量大规模储能系统，其单位成本和储能成本都很低，安全性可靠性也十分优秀，已经与小型的风力、光伏发电系统和中小型的分布式发电系统中得到了应用，但是铅酸电池 有一个致命弱点就是铅是重金属，会对环境造成污染，不符合当下绿色能源、清洁能源的发 展趋势，所以其不具备未来的发展空间，仅能在现阶段小范围使用。锂离子、钠硫、镍氢电池等这些蓄电池存在着其制造成本过高的问题，作为大规模的储能电站还不成熟，产品的性 能目前尚无法满足储能的要求，其经济性也无法实现商业化运营。最后超级电容是 1970 年 来开始产生的储能器件，其原理是使用特殊的电极材料和电解质，这种超级电容是普通的 20-1000 倍，其优点是容量巨大，而且还保留了传统的电容器的释放能量快的特点，目前已 经不断应用于高山气象站、边防哨所等电源供应场合。 我国电力系统对大规模储能的需求分析 特高压电网过渡期面临的问题 随着大容量直流、高比例新能源的发展，我国电源、电网格局都发生了重大变化。以低 惯量、弱支撑为特征的新能源机组在电网中的比例不断增加，跨区输送的大容量直流替代了 受端电网的部分常规电源，导致电网中传统的同步发电机组占比逐渐降低，同步电网的惯量支撑和一次调频能力不断下降，频率的支撑和调节能力难以应对大容量直流闭锁造成的功率 不平衡量冲击，造成频率跌落深度增大，频率恢复困难，系统安全稳定受到威胁。在跨大区 交直流混联电网中，跨区直流的闭锁还可能引发大区间交流联络线上的大规模潮流转移，造成跨区同步互联电网之间的失稳和解列事故。2015 年 9 月 19 日锦 苏特高压直流发生双极闭锁，引起华东电网瞬时损失功率 490 万千瓦 ( 设计容量 720 万 千瓦 )，当日负荷水平 1.5 亿千瓦，网内开机容量
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
电力储能产业
电力储能产业 Revised as of 23 November 2020
电力储能产业上市公司 1.阳光电源 是一家专注于太阳能、风能、储能等新能源电源设备的研发、生产、销售和服务的国家重点高新技术企业。主要产品有光伏逆变器、风能变流器、储能系统、电动车电机控制器，并致力于提供全球一流的光伏电站解决方案、储能及微电网解决方案。其中光伏电站解决方案包括：荒漠电站、屋顶电站、山丘电站。能及微电网解决方案主要有储能并网系统、光储微电网系统、燃料节约系统，主要应用与厂矿、企业、村落、通讯基站、光伏、风能发电站、地铁、港口医院等。 太阳能光伏逆变器产品继续稳居国内市场占有率第一，光伏电站系统集成业务也快速发展。 公司布局储能电源领域公司与三星SDI株式会社与2014年11月在韩国釜山签订了正式的合资合约，双方将在合肥建立合资公司，携手开展电力用储能系统相关产品的研制、生产和销售。依据计划，双方将在合肥高新区新设立储能电池和储能电源两个合资公司，分别从事电力用锂离子储能电池包的开发、生产、销售和分销，及电力设施用变流设备和一体化储能系统的开发、生产、销售和分销。双方约定，将充分利用各自优势，强强联合，共同开拓电力储能市场，并致力于成为全球领先的储能产品及系统解决方案供应商。 2.南都能源 公司主营业务为通信后备电源、动力电源、储能电源、系统集成及相关产品的研发、制造、销售和服务；主导产品为阀控密封蓄电池、锂离子电池、燃料电池及相关材料。产品广泛应用于通信、电力、铁路等基础性产业；太阳能、风能、智能电网、电动汽车、储能电站等战略性新兴产业；电动自行车电池、通讯终端应用电池等民生产业。 公司战略目标：致力于成为全球的通信后备电源、储能应用电源、动力电源和新能源应用领域系统解决方案的领导者。在储能应用领域，拥有大型储能、离网储能、分布式储能的系统设计及集成技术；在动力应用领域，拥有电动汽车、电动叉车、电动自行车等车用超级电池、锂离子电池技术；在通信应用领域，拥有IDC等交
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
详解智能电网中的6种储能技术
详解智能电网中的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，
储能电站总体技术方案
储能电站总体技术方案 2011-12-20
目录 1.概述 (3) 2.设计标准 (4) 3.储能电站（配合光伏并网发电）方案 (6) 3.1系统架构 (6) 3.2光伏发电子系统 (7) 3.3储能子系统 (7) 3.3.1储能电池组 (8) 3.3.2 电池管理系统(BMS) (9) 3.4并网控制子系统 (12) 3.5储能电站联合控制调度子系统 (14) 4.储能电站（系统）整体发展前景 (16)
1.概述 大容量电池储能系统在电力系统中的应用已有20多年的历史，早期主要用于孤立电网的调频、热备用、调压和备份等。电池储能系统在新能源并网中的应用，国外也已开展了一定的研究。上世纪90年代末德国在Herne 1MW的光伏电站和Bocholt 2MW的风电场分别配臵了容量为1.2MWh的电池储能系统，提供削峰、不中断供电和改善电能质量功能。从2003年开始，日本在Hokkaido 30.6MW风电场安装了6MW /6MWh 的全钒液流电池（VRB）储能系统，用于平抑输出功率波动。2009年英国EDF电网将600kW/200kWh锂离子电池储能系统配臵在东部一个11KV配电网STATCOM中，用于潮流和电压控制，有功和无功控制。 总体来说，储能电站（系统）在电网中的应用目的主要考虑“负荷调节、配合新能源接入、弥补线损、功率补偿、提高电能质量、孤网运行、削峰填谷”等几大功能应用。比如：削峰填谷，改善电网运行曲线，通俗一点解释，储能电站就像一个储电银行，可以把用电低谷期富余的电储存起来，在用电高峰的时候再拿出来用，这样就减少了电能的浪费；此外储能电站还能减少线损，增加线路和设备使用寿命；优化系统电源布局，改善电能质量。而储能电站的绿色优势则主要体现在：科学安全，建设周期短；绿色环保，促进环境友好；集约用地，减少资源消耗等方面。
储能技术在电网中的应用发展
近几十年来，储能技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。储能技术在电力系统中的应用，主要集中在可再生能源发电移峰、分布式能源及微电网、电力辅助服务、电力质量调频、电动汽车充换电等方面，是解决新能源电力储存的关键技术。 电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态进行存储，按照具体的技术类型可分为物理储能、电化学储能、电磁储能和相变储能等。其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能;电磁储能包括超导、超级电容和高能密度电容储能;电化学储能包括铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能;相变储能包括冰蓄冷储能等。 物理储能是当前并网型储能的主导技术 抽水蓄能是当前最主要的电力储能技术。抽水储能电站配备上、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处于发电机的状态，利用储存在上游水库中的水发电。 目前，世界范围内抽水蓄能电站主要集中分布在美国、日本和西欧等国家和地区，并网总装机容量超过7000 万千瓦，约占全球发电装机容量的1.2%。而美国、日本和西欧等经济发达国家抽水蓄能机组容量占到了世界抽水蓄能电站总装机容量的70%以上。近年来，世界大型抽水蓄能电站的应用案例主要有日本神流川电站(装机282 万千瓦)，美国落基山电站(装机76 万千瓦)，德国金谷电站(装机106 万千瓦)。 压缩空气储能也是一种物理储能形式。储能时，压缩机将空气压缩并存于储气室中，储存室一般由钢瓶、岩洞、废弃矿洞充当。释能时，高压空气从储气室释放，做功发电。目前全球压缩空气储能装机约40 万千瓦。压缩空气储能技术研究始于20世纪40 年代，70 年代后，德、美等国相继投运压缩空气储能系统，将几十至一百多个大气压的空气储存于矿洞或地下洞穴，释能时采用天然气补燃的方式通过燃气轮机发电，效率为42%~54%。压缩空气储能技术术比较成熟，但大规模的应用需要洞穴储气，选址有一定困难，2000 年后全球无新增商业化运营的案例。 电化学储能发展快速 锂离子电池储能是应用最广泛的并网型电化学储能。近几年来，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、混合电动车等领域进入商业化应用。此外，美国、中国等国近年还在开展大功率锂电池在储能电站中的应用研究和实践。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 2 兆瓦的储能电站。截至2014 年年底，全球并网型锂离子储能装机容量约为29.3 万千瓦，其中美国锂离子电池装机规模最大，达11 万千瓦。 液流氧化还原电池，简称液流蓄电站或液流电池，被视为新兴、高效，并具有广阔发展前景的大规模电力储能电池。经过30 多年相关技术和材料的研究与发展，液流氧化还原电池商业示范项目最多的国家是日本，主要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中，功率从20 千万至6 兆瓦，能量效率超过70%。截至2014 年年底，我国液流电池装机容量超过1 万千瓦。
新能源电力系统中的储能技术研究综述 杨杰
新能源电力系统中的储能技术研究综述杨杰 发表时间：2017-08-31T10:12:25.407Z 来源：《电力设备》2017年第12期作者：杨杰 [导读] 摘要：能源紧缺问题是我国经济发展中面临的主要问题之一，而新能源的开发和运用，在现阶段已经成为了国际认可的能源紧缺问题解决途径。 （南京紫泉电力设计咨询有限公司江苏南京 210000） 摘要：能源紧缺问题是我国经济发展中面临的主要问题之一，而新能源的开发和运用，在现阶段已经成为了国际认可的能源紧缺问题解决途径。电力领域是目前新能源运用的主要领域，为保证能源运行的稳定性，电力企业也积极开发运用各种储能技术，以提升新能源利用率，改善电能质量，实现系能源电力企业的健康发展。本文主要分析了储能技术在新能源电力系统中应用面临的难题，以及风能和光伏并网中储能技术的合理运用。 关键词：新能源；电力系统；储能技术 1储能技术的概述 人们所说的储能，通常指的是电能的存储，是一种通过利用化学或者物理方法将产生的能量存储起来，并在需要时释放的一种技术。储能技术主要应用于电力系统、清洁能源汽车、轨道交通等领域。近两年，随着有关储能产业政策的频频出台、国内外资本的不断涌入，以及企业在储能技术领域的持续探索，储能产业正迎着朝阳蓄势待发。现阶段电力发展系统的发展已经完全不同于传统的在化石能源的基础上发展起来的电力系统，而是出现更多的新型技术的发电措施，例如风能、太阳能、地热能等等形式的发电，这些发电技术都属于新能源发电技术。但是这些技术的应用还不够成熟，不仅有着一定的局限性，并且难于完全由人类控制，间断性和不稳定性较强，对于电网的安全运行也存在一定的威胁。由此，大规模的储能技术就显示出相当的现实意义，它可以帮助削减甚至消除新能源发电技术的波动、随机性，提高新能源的利用率，促使电力系统的稳定安全发展，增强其与其他能源的竞争力。储能技术无论是在电力系统的发电、输电还是在配电的各个阶段都能够发挥出不可替代的作用，这不仅可以使得高峰时期供电的负荷有所下降，并且可以提电力系统中电网设备的利用率和整个系统的工作效率，如此就可以大大地降低电网故障出现的几率，还能够一定程度地提升电能质量，更加合理地满足用电需求促进能源利用的形式转变。 2新能源电力系统中储能技术应用面临的难题 在“十三五”规划中，储能技术被编入《国家应对气候变化规划》中，在重点发展的低碳技术方面，太阳能、风能发电及大规模可再生能源储能和并网技术也被列入其中。新能源本身具有一定的波动性和随机性，在应用过程中，极易造成电力系统运行不稳定的情况。尤其是一些电网相对薄弱的地区，新能源的这些特征会大大影响电压和频率的稳定性。同时，新能源电力系统中的一些电子器件也会产生谐波等问题，降低电能质量。由此可见，风能和太阳能源在运用的过程中，其不确定性是储能技术应用需要面对并解决的主要问题，相关人员必须不断加强对储能技术的开发运用，对其能量储存及转换功能进行优化，改善电源出力特征，以提升电能质量，实现新能源的有效运用。 3新能源电力系统中的储能技术的合理运用 3.1 风能电力系统中储能技术的合理运用 系统瞬时功率平衡水平对于新能源电力系统的稳定运行具有重要作用，储能技术的运用，能够充分满足有功功率及无功功率需求，从而实现对系统这一水平的优化，以保证其稳定运行。例如风能电力系统中的电压稳定性问题，可以采用超导储能技术。这一技术的运用能够针对系统中的风速扰动及联络线短路问题进行解决。据仿真表明，运用超导储能技术后，出现网络故障后，依然能够实现风电场的稳定，在风速扰动的情况下，也可以实现风电场平滑输出。该技术主要运用在并网型风力发电系统中，通过对 SMES 模型等的构建，以及对最优反馈矩阵的计算，能够发现，在储能技术运用下，输出电压的稳定性得到了巨大的改善。再例如风能电力系统中的频率稳定性问题，也可以通过储能技术进行解决。这一问题的解决，主要集中在平滑风电输出功率方面。据仿真证明，飞轮储能系统在这一部分运用中能够发挥巨大的作用，可以通过其充放电操作，实现这一问题的有效解决。同时，SMES 装置的运用，也能够按照系统负荷变动对处理进行适当的调整，以维护风能电力系统中频率的稳定性，改善系统旋转备用不足情况。风电出力缺乏可控性是影响风能电力系统稳定的根本原因，储能技术的运用，具有平滑风电出力的功能，能够提升风能的可调度性。在平抑风电出力波动中，可以运用串并联型超级电容器储能系统的电路拓扑，具仿真表明，串并联补偿能够有效平滑风电出力，抑制电压暂降，对风能的不确定性进行改善，从而增强风电场的稳定性。同时，也可以在基于全功率变频器的永磁同步风电机组的直流母线上并联飞轮储能装置。通过这一技术的运用，实现模糊控制，能够达到稳定风电机组输出功率的目的。 3.2 光伏并网中储能技术的合理运用 在光伏并网中，主要存在的问题也是系统瞬时功率的平衡水平问题，通过储能技术的运用，能够对这一问题进行有效解决。在储能技术的实际运用中，可以通过无源式并联储能方案的应用，在光伏系统负载功率等脉动形势下，平滑蓄电池充放电电流。这一方法主要适用于独立光伏系统。同时，在这一系统中，也可以运用混合储能系统，对系统瞬时功率进行平衡。在具体操作中，需要将功率密度较高的超级电容、能量密度较大的磷酸铁锂电池进行组合，并对控制结构及方式进行合理设置，以便其效用得以充分发挥。据仿真证明，这种混合储能系统的运用，在维护系统运行稳定性中，能够起到十分明显的作用。超级电容器蓄电池混合储能在新能源电力系统中具有巨大的开发潜力，是未来储能技术研究的重要趋势。但是就目前情况来讲，针对这一方面的研究和运用还相对较少，因而还需要相关人员加强对这一方面研究的重视，促进整体储能技术的快速发展。 4结语 我国作为能源消耗大国，通过发展储能产业来节约能源消耗刻不容缓。在当前能源匮乏的情况下以及绿色环保、节约能源行动的倡导下，新能源的运用将会成为我国各领域发展的必然趋势，也是我国电力事业发展的必然选择。 参考文献： [1]张雪莉，刘其辉，李建宁，李赢.储能技术的发展及其在电力系统中的应用 [J].电气应用，2012，12（12）：50-57. [2]艾欣，董春发.储能技术在新能源电力系统中的研究综述 [J].现代电力，2015，5（5）：1-9. [3]左明明．储能技术在电力系统中的应用解析［J］．电子技术与软件工程，2016（05）：11.