剖析：電網儲能的五種技術路線
電(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)貯存技(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)分為(wei)五大類：機(ji)械儲能(neng)(neng)(neng)(neng)、電(dian)氣(qi)(qi)類儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)、電(dian)化學(xue)類儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)、熱儲能(neng)(neng)(neng)(neng) 技(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)以及化學(xue)類儲能(neng)(neng)(neng)(neng)技(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)。現在(zai)國際電(dian)網中電(dian)能(neng)(neng)(neng)(neng)貯存容(rong)(rong)(rong)量占比最(zui)高的是(shi)抽水蓄(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)，其總(zong)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容(rong)(rong)(rong)量規模(mo)到達了127GW，占總(zong)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)容(rong)(rong)(rong)量的99%，其次(ci)是(shi)壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)，總(zong)裝(zhuang)(zhuang)機(ji)容(rong)(rong)(rong)量為(wei)440MW，排名(ming)第三的是(shi)鈉(na)硫電(dian)池，總(zong)容(rong)(rong)(rong)量規模(mo)為(wei)316MW。
1、機械儲能
機械儲(chu)(chu)能(neng)首要包含抽(chou)水(shui)蓄能(neng)、壓(ya)縮空(kong)氣儲(chu)(chu)能(neng)和飛輪儲(chu)(chu)能(neng)等，其間抽(chou)水(shui)蓄能(neng)需求(qiu)將(jiang)電(dian)(dian)網 低谷時(shi)運用過剩電(dian)(dian)力(li)作為液態能(neng)量媒體的(de)水(shui)從地勢(shi)低的(de)水(shui)庫(ku)抽(chou)到地勢(shi)高(gao)(gao)的(de)水(shui)庫(ku)，電(dian)(dian)網峰荷時(shi)高(gao)(gao)地勢(shi)水(shui)庫(ku)中的(de)水(shui)回流到下水(shui)庫(ku)推動水(shui)輪機發(fa)(fa)電(dian)(dian)機發(fa)(fa)電(dian)(dian)，所以，抽(chou)水(shui)蓄能(neng)對地勢(shi)環境有 必(bi)定的(de)依靠，功率一般在 65%-75%，最高(gao)(gao)可到達 80%-85%，但它具有日調理才能(neng)，適合配(pei)合核電(dian)(dian)站、大(da)規模風力(li)發(fa)(fa)電(dian)(dian)、超大(da)規模太陽能(neng)光伏發(fa)(fa)電(dian)(dian)等。
2、電氣儲能
電氣類儲能(neng)(neng)技(ji)能(neng)(neng)首要(yao)包(bao)含(han)了超級(ji)電容(rong)器儲能(neng)(neng)和(he)超導儲能(neng)(neng)，其(qi)間超級(ji)電容(rong)器儲能(neng)(neng)由于其(qi)能(neng)(neng)量密度低等(deng)特色，一(yi)般(ban)適合(he)和(he)其(qi)他(ta)儲能(neng)(neng)手法聯合(he)運用(yong)，能(neng)(neng)夠在微電網中和(he)儲能(neng)(neng)蓄電池結合(he)運用(yong)，也可(ke)用(yong)于電動(dong)汽(qi)車的發動(dong)加速等(deng);超導儲能(neng)(neng)現在大多是(shi)試(shi)驗性的，技(ji)能(neng)(neng)還需求進(jin) 一(yi)步突破。
3、電化學儲能
電化學儲能首要包含鉛酸電池、鋰離子電池、鈉(na)硫電池和(he)液(ye)流電池等等。
(1)鉛(qian)酸(suan)電池現(xian)在(zai)在(zai)國際(ji)上(shang)應用(yong)最廣泛，循環壽(shou)數(shu)可達(da) 1000 次左右，功率能到達(da) 80%-90%，性(xing)價比高，常用(yong)于(yu)電力系統的事故(gu)電源或(huo)備用(yong)電源，但假如深度、快速大功率 放電時，可用(yong)容量會下降。其(qi)特色是能量密度低，壽(shou)數(shu)短。鉛(qian)酸(suan)電池本年經過(guo)將具有超級活性(xing)的炭資料添加(jia)到鉛(qian)酸(suan)電池的負極板(ban)上(shang)，能將其(qi)循環壽(shou)數(shu)提高許多。
(2)鋰電(dian)(dian)池首要應(ying)用(yong)(yong)于便攜(xie)式(shi)的移動設備中，其功率(lv)可達 95%以上，放(fang)電(dian)(dian)時刻可達 數小時，循環次數可達 5000 次或更(geng)(geng)多(duo)，呼(hu)應(ying)快(kuai)速，他是電(dian)(dian)池中能(neng)量最(zui)高的實(shi)用(yong)(yong)性(xing)(xing)電(dian)(dian)池， 近年(nian)來(lai)(lai)技能(neng)也(ye)在不斷進行升級，正負極資料(liao)也(ye)有多(duo)種應(ying)用(yong)(yong)，但存在價格高(4 元/wh)、過(guo)充會導致發熱(re)、燃燒等安(an)全性(xing)(xing)問(wen)題，需求(qiu)進行充電(dian)(dian)保護。跟著(zhu)國內外對(dui)于鋰電(dian)(dian)的研制(zhi)，其性(xing)(xing)能(neng)不斷提高，本錢也(ye)在較大起(qi)伏下降，未來(lai)(lai)有望(wang)更(geng)(geng)廣(guang)泛應(ying)用(yong)(yong)。
(3)鈉硫電(dian)池，陽極(ji)由液體硫組(zu)成(cheng)，陰極(ji)由液態(tai)鈉組(zu)成(cheng)，中間有(you)陶瓷(ci)資料的貝塔(ta)鋁管(guan)隔離，電(dian)池運營溫度需求保持在 300 攝氏度以上(shang)，以保障(zhang)電(dian)極(ji)處(chu)(chu)于熔融(rong)狀(zhuang)況，循環周期 可(ke)到達 4500 次，放電(dian)時(shi)刻(ke) 6-7 小時(shi)，周期往復功率 75%，能量(liang)密度高(gao)，呼應時(shi)刻(ke)快。目 前在日(ri)本(ben)、德國(guo)(guo)、法(fa)國(guo)(guo)、美國(guo)(guo)等地已(yi)建(jian)有(you) 200 多處(chu)(chu)此類(lei)儲能電(dian)站，首要(yao)用于負荷調平，移 峰和改(gai)善電(dian)能質量(liang)。但由于運用液態(tai)鈉，運轉于高(gao)溫下，容易燃燒。
(4)液(ye)(ye)流電池(chi)的(de)能(neng)連(lian)貯(zhu)(zhu)存(cun)在(zai)溶(rong)解(jie)(jie)于液(ye)(ye)態電解(jie)(jie)質的(de)電活性物種(zhong)中(zhong)，而(er)液(ye)(ye)態電解(jie)(jie)質貯(zhu)(zhu)存(cun)在(zai)電池(chi)外部的(de)罐(guan)(guan)中(zhong)，用泵將(jiang)貯(zhu)(zhu)存(cun)在(zai)罐(guan)(guan)中(zhong)的(de)電解(jie)(jie)質打入電池(chi)倉庫，并經(jing)過電極(ji)和(he)薄膜(mo)，將(jiang)電能(neng)轉(zhuan)化(hua)為電化(hua)學能(neng)，或將(jiang)電化(hua)學能(neng)轉(zhuan)化(hua)為電能(neng)。電池(chi)的(de)功率和(he)能(neng)量(liang)是不(bu)相關的(de)，貯(zhu)(zhu)存(cun)的(de)能(neng)量(liang)取決于貯(zhu)(zhu)存(cun)罐(guan)(guan)的(de)巨細，因(yin)而(er)能(neng)夠貯(zhu)(zhu)存(cun)長達數(shu)小時至(zhi)數(shu)天的(de)能(neng)量(liang)，容量(liang)可達 MW 級(ji)。這個電池(chi)有多個系統(tong)，如鐵(tie)鉻系統(tong)，鋅溴系統(tong)、多硫(liu)化(hua)鈉溴系統(tong)以及全釩(fan)系統(tong)，其(qi)間全釩(fan)氧 化(hua)還原液(ye)(ye)流電池(chi)最(zui)受(shou)關注，是首要的(de)技(ji)能(neng)發展方向，其(qi)特色是技(ji)能(neng)成熟，壽數(shu)長，循環次 數(shu)可超(chao)過10000 次以上，但(dan)能(neng)量(liang)密(mi)度和(he)功率密(mi)度比鋰電池(chi)要低，呼應時刻也不(bu)快。
4、熱儲能
熱儲(chu)(chu)能(neng)系統中(zhong)，熱能(neng)被(bei)貯存在隔(ge)熱容器的媒介中(zhong)，需求的時(shi)分轉化回電能(neng)，也可直接 運用(yong)而不(bu)再轉化回電能(neng)。熱儲(chu)(chu)能(neng)又分為(wei)顯熱儲(chu)(chu)能(neng)和(he)潛熱儲(chu)(chu)能(neng)。熱儲(chu)(chu)能(neng)貯存的熱量能(neng)夠(gou)很大(da)， 所以可運用(yong)在可再生能(neng)源發電上。
5、化學類儲能
化學類儲能(neng)是(shi)運(yun)(yun)用(yong)氫(qing)或(huo)組成(cheng)天然氣作(zuo)為(wei)二次能(neng)源(yuan)的(de)(de)(de)載體(ti)，運(yun)(yun)用(yong)剩(sheng)余的(de)(de)(de)電制(zhi)氫(qing)，能(neng)夠直 接用(yong)氫(qing)作(zuo)為(wei)能(neng)量(liang)的(de)(de)(de)載體(ti)，也(ye)(ye)能(neng)夠將其與(yu)二氧化碳反響(xiang)成(cheng)為(wei)組成(cheng)天然氣(甲烷(wan))，由(you)于(yu)(yu)氫(qing)或(huo) 者甲烷(wan)作(zuo)為(wei)能(neng)量(liang)載體(ti)可貯存(cun)的(de)(de)(de)能(neng)量(liang)很(hen)大，可達 TWh 級，而(er)且貯存(cun)的(de)(de)(de)時刻也(ye)(ye)很(hen)長，氫(qing)或(huo)者 組成(cheng)天然氣除了(le)可用(yong)于(yu)(yu)發電外，還(huan)有(you)其他運(yun)(yun)用(yong)方法(fa)如交通等。德國熱衷于(yu)(yu)推動此(ci)項(xiang)技能(neng)， 并有(you)演示項(xiang)目投入運(yun)(yun)轉(zhuan)。化學類儲能(neng)的(de)(de)(de)缺(que)點是(shi)它的(de)(de)(de)全周期功率(lv)較低，制(zhi)氫(qing)功率(lv)僅 40%，合 成(cheng)天然氣的(de)(de)(de)功率(lv)不到 35%。
五類(lei)電能(neng)(neng)(neng)(neng)貯存技(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)中，一般(ban)會根據(ju)各(ge)種儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)技(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)特色，進(jin)行綜(zong)合比(bi)較來挑(tiao)選(xuan)恰當(dang)的(de)(de) 技(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)，可供挑(tiao)選(xuan)的(de)(de)目標首(shou)要包含：能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)密(mi)度(du)、功率密(mi)度(du)、呼(hu)應(ying)時刻、儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)功率、設(she)備壽數 (年)或充放電次數、技(ji)能(neng)(neng)(neng)(neng)成熟度(du)、經濟因素(出資(zi)本(ben)錢(qian)、運轉(zhuan)和(he)維護費用)以(yi)及安全和(he) 環境方面的(de)(de)考慮，再(zai)根據(ju)應(ying)用的(de)(de)意圖和(he)需求，挑(tiao)選(xuan)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)種類(lei)、裝置地點、容(rong)量(liang)以(yi)及各(ge)種技(ji) 術的(de)(de)配合。在這(zhe)五類(lei)儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)方法中，其間電化學儲(chu)(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)(de)電池發展十(shi)分迅速。
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