浅谈储能技术
电力工程学院电自144
吕正伟
20141050141616 通过这连个星期的学习，我对电力系统这个行业有了更加深入得了解，各种新奇的技术和应用让我们大开眼界，以前一直以为电力系统就是发发电，送送电。听了老师所讲的以后我才知道电力系统还远远不止这些，除了发电送电以外还有很多其他的技术比如储能技术、变电技术等等。而现在我主要介绍的是储能技术。
储能技术主要分为储电与储热。目前储能方式主要分为三类:机械储能、电磁储能、电化学储能。
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(如铅酸电池、氧化还原液流电池、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。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等;而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。
目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，在负荷高峰时设备处于发电机工作状态，利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动态调节响应速度慢
等因素的影响，抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3%。
压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式，在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机，将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中;在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点，且能源转化效率较高(约为75%左右)，因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。
机械储能包括:抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能。
1、抽水储能
抽水储能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%~85%之间，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。
2、压缩空气储能
压缩空气技术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的空气推动汽轮机发电。压缩空气主要用于电力调峰和系统备用，压缩空气储能电站的建设受地形制约，对地质结构有特殊要求。
3、飞轮储能
飞轮蓄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。飞轮系统运行于真空度较高的环境中，其特点是没有摩擦损耗、风阻小、寿命长、对环境没有影响，几乎不需要维护，适用于电网调频和电能质量保障。飞轮蓄能的缺点是能量密度比较低。保证系统安全性方面的费用很高，在小型场合还无法体现其优势，目前主要应用于为蓄电池系统作补充。
电磁储能包括:超导储能、电容储能、超级电容器储能。
1、超导储能
超导储能系统(SMES)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(104-105kW/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。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。
2、超级电容器储能
超级电容器根据电化学双电层理论研制而成，可提供强大的脉冲功率，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。电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量峰值功率场合，如大功率直流电机的启动支撑、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。
电化学储能包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池等等。液流电池具有大规模储能的潜力，但目前使用最广泛的还是铅酸电池。
而我国现在也有许多储能项目：
1)2009年，中国电科院2*100kW储能试验系统
在中国电力科学研究院电工与材料研究所受国家电网公司委托承担"电池储能系统装置试验与检验标准"制定工作，采用ATL锂电池100KVA储能双向变流器
2)2010年，河南分布式光伏发电及微网运行控制试点工程
200kW/250kWh
项目结合河南财政税务高等专科学校校园屋顶太阳能光电建筑应用项目开展
3)2010年，东莞松山湖工业园储能系
1MW*2h
广东省东莞市松山湖国家高科技园区
4)2011年，福建高科技园区储能系统
1MW/2MWh
宁德新能源科技园区
5)2011年，江苏常州天合金太阳工程中2MW屋顶电站
100kW*2h
6)2011年，国家风光储输示范工程(一期)
国家风光储输示范工程是财政部、科技部、国家能源局及国家电网公司联合推出的"金太阳工程"首个重点项目，是国家电网公司建设坚强智能电网首批重点工程，是目前世界上规模最大的集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源项目。
工程以"技术先进性、科技创新性、经济合理性、项目示范性"为标准，以风光发电控制和储能系统集成技术为重点，实现新能源发电的平滑输出、计划跟踪、削峰填谷和调频等控制目标，解决新能源大规模并网的技术难题。
7)2012年，福建安溪移动式储能电站
福建不同地区均有季节性用电负荷存在，比如安溪、漳州、龙岩等地因制茶、电烤烟、电烤花生的用电需要存在着大量季节性负荷。尤其是安溪，每年春、暑、秋三季制茶时期电网负荷猛增，最大负荷是平时的12倍，形成罕见的尖峰负荷，导致局部区域、局部时段出现低电压现象。而在非制茶季节，用电仅为普通照明用电，变压器几
近空载运行，用电负载率低，设备利用率低，供电效率低。针对这种负载率低的用电负荷，福建省电力有限公司组织福建省电力科学研究院开展"移动式电池储能装置开发及其在季节性负荷侧的应用示范"研究，实施移动式储能电站的示范工程。
8)比亚迪坪山总部1MW固定式储能电站项目
9)上海电力公司南汇航头站120KW镍氢电池
10)上海电力公司漕溪站100KW钠硫电池储能示范项目
当前，我国面临全球范围内气候变暖、能源短缺、传统电网智能化程度低、运行效率低等诸多亟待解决的问题，积极开发新能源和储能技术，减少人类对化石能源的依赖，已成为业界和科技界研究的热门课题。
随着能源存储系统的帮助，过多的可再生能源可以在电力需求低时保留下来，并用于用电需求高的时候。据估计，可再生能源的利用率可以从30%提高到60%，预计将减少一半的电力生产成本。同时，从能源存储装置中产生的再生电力是非常稳定、连续的，所以不需要更多的煤炭来维持电网的稳定性。
作为地球上最轻的元素，氢具有最高的能源密度，可以通过电将水分解产生。如果水电解槽与风力发电或太阳能电池板集成，氢气作为能量储存的媒介可由多余的风力、太阳能发电产生，即通过制氢设备将水电解形成氢气，并与质子交换膜(PEM)燃料电池集成发电。
在风力或太阳能混合发电、制氢系统方案得到应用后，现存问题都可以有效地解决，但这种方法的问题是，传统的发电机电解制氢过
程中需要稳定的电流和电压。
伴随我国新能源产业的迅速发展，储能技术及其产业的发展日渐成为各方关注的重点。目前储能在我国的发展刚刚起步，但随着我国新电改方案的实施，新能源发电、智能微电网、新能源汽车等行业的发展将不断提速，储能技术的应用将形成新的发展趋势。
所以我们要更加努力的学习，不断丰富提高自己，学会运用各种理论去实践，去创新，学习先进的技术，只有不断学习才不会落后，才能跟上时代的步伐。
最后，感想各位老师这半个月的教导。
储能技术应用的发展前景阅读报告 摘要：针对电的储能技术主要分为三种：物理储能（抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能）、电化学储能（液流电池、铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池、镍镉电池、镍氢电池和超级电容器等）和电磁储能（如超导电磁储能等）。 一、概述 目前我国储能行业刚刚起步，比较成熟的储能技术是抽水蓄能和铅酸电池，技术进步最快的是电化学储能，其中以液流电池、锂离子电池和钠硫电池最为显著。在实际生产和应用方面，我国已经在实验以及试用不少电化学储能技术，但从整体来看，在实际生产中主要以中低端的镍氢动力电池和铅酸电池为主，更大容量的液流电池、锂离子电池、超级电容器等领域的关键技术虽有突破，但由于缺乏政策支持，未发展到商业化运作和大规模运用的阶段，部分储能技术如磷酸铁力、液流电池等真正的大规模工业化适用刚刚开始，产业化水平很低。 二、能量型和功率型电池分析 能量型储能以高比能量为特点，主要用于高能量输入、输出场合；功率型储能以高比功率为特点主要用于瞬间高功率输入、输出场合。 据了解，功率型储能电池主要用于调频，其特点是能够在短时间内，满足大功率充放电要求。各种电池技术中，以飞轮储能和超级电容的效果最好，前者理论上没有寿命限制，后者单体循环寿命为100万次。 风电一般每年运行2000-3000小时，要保证功率平滑输出，大概每10秒就要充、放电一次，那么储能电池1年的充放电次数就是100万次。高度频繁的充放电情况目前只有飞轮能够承受。但飞轮电池在高温下寿命缩短，具有较低的比能量和比功率，且存在一定的环境污染，镍镉电池与铅酸电池相似存在重金属污染。新兴化学储能如液流电池与钠硫电池是目前适合大规模发展的电力化学储能技术。全钒液流电池循环寿命长、能量转换效率较高，选址和设计灵活，安全环保但比能量和比功率较低适用于可再生能源储能和调峰电源以及应急电源。 近年来，风力发电在中国发展得十分迅猛。截至2012年底，风电累计装机容量达到7532.4万千瓦；但是，由于风能等可再生能源具有不连续、不稳定的非稳态特性，大规模并网后对电网调峰、调频及电能质量均会带来不利影响。因此，随着风电装机容量占电网电力比例的提高，弃风限电现象也频频出现。
《储能原理与技术》参考答案 第一章储能的基本概念和意义 一.名词解释：一次能源，二次能源，储能 答： 一次能源：指早就“自然”存在着的化石能源，只需要支付采掘费用； 二次能源：指人造的能源，不但需要支付采掘费用，还需支付存储费用； 储能:又称蓄能，是指使能量转化为在自然条件下比较稳定的存在形态的过程。 二.简答题 1、人均用电量的意义及我国目前人均用电量在全世界所处的位置？ 答： 人均用电量这个指标可以在一定程度上反映一个国家或地区经济发展水平和人民生活水平。 从全球看，人均用电量可以分为这样四个档次： 第一个档次是年人均用电量在1万千瓦时以上的，主要是北美、北欧及澳大利亚等少数发达国家; 第二个档次是5000-10000千瓦时，大部分发达国家都在此列; 第三个档次是2000-5000千瓦时，主要包括金砖国家等新兴市场; 第四个档次是不足2000千瓦时，主要是一些发展中国家和欠发达地区。 我国人均年用电量不足4000千瓦时，约是日本的1/2、美国的1/3，中国人均生活用电量仍处于发展中阶段，处于第三档次。 2、发展电力储能技术的根本动力是什么？ 答： 将谷期（深夜和周末）的电能储存起来供峰期使用，可大大改善电力供需矛盾，提高发电设备利用率。这是发展储能技术的根本动力。 3、储能技术的应用场合？ 答： （1）削峰填谷，负荷调节；
（2）紧急事故备用，系统安全； （3）节约投资，提高设备利用率； （4）方便使用：汽车——蓄电池； （5）降低污染、环保：氢能； （6）克服新能源利用中先天不稳定的缺陷：太阳能、风能 4、如何正确看待引入储能系统的作用？ 答： 储能系统本身并不能节约能源，其引入主要是可以提高能源利用体系的效率，促进新能源如太阳能、风能的发展以及废热的利用。结合自然能源，节约常规能源。 5、储能在电力系统中的作用？ 答： （1）电力调峰 （2）计划内的暂时电能支撑； （3）改善电能质量，包括电流、电压和频率； （4）在电网运行状态恶化时支持电网运行； （5）可再生能源发电高渗透率接入下的电网平衡调节； （6）提高电力资产利用率。 6、请列出影响储能技术选择的几个关键技术性能和经济性指标。 答： （1）投资费用 （2）能量和功率密度 （3）循环寿命 （4）对环境的影响 三．论述题：请描述有哪些典型的储能技术，及其这些储能技术对应的性能指标？ 答：根据以下两个表进行描述。
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。
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
推荐申报2016年度教育部高校科学研究优秀成果奖（自然科学奖） 项目公示材料 1、项目名称：高性能一维纳米储能材料的制备科学与结构性能优化 2、推荐单位：武汉理工大学 3、项目简介： 本项目所属学科为低维无机非金属材料。 新能源汽车是十三五规划中重点支持的战略性新兴产业，电化学储能器件作为新能源汽车的核心部件，其发展受限于电极材料，能量密度、功率密度、循环稳定性无法满足日益增长的性能要求。一维纳米材料因具有比表面积大、轴向电子通道连续、径向离子扩散距离短等优势，能有效提高电极材料的电活性，是目前研究的前沿和热点。但传统一维纳米电极材料面临容易发生自团聚，比表面积低，电导率低，晶体结构稳定性差等关键问题。本项目在国家自然科学基金、教育部新世纪优秀人才支持计划等科研项目的持续支持下，在高性能一维纳米储能材料的复杂结构构筑、晶体结构调控、性能增强等方面开展了系统深入的研究，形成了自己的研究特色，取得的重大科学发现和成果如下： （1）提出了构筑纳米棒/纳米线分级结构、纳米棒搭接组装纳米线结构、纳米带/纳米卷自缓冲结构等六种复杂分级结构的构筑模型，发现上述结构抑制了自团聚，增加了活性位点。有效提升比表面积，缩短离子扩散距离。提供了有效导电通道，大幅提高材料的电导率，提升倍率性能和循环稳定性。分级异质结构纳米线的容量保持率提高了25%，以分级介孔纳米线为电极材料的锂空气电池容量达11000 mAh/g以上。 （2）提出了三种导电物质包覆金属氧化物的制备模型，构筑了黄瓜状同轴纳米线、半中空双连续石墨烯卷包覆结构等复杂同轴纳米线结构，发现石墨烯、导电聚合物可明显提高材料的电导率和循环稳定性，包覆物质与本体材料之间的电子转移与界面特性显著提升了材料的电化学性能。相比于包覆前，黄瓜状MnO2/PEDOT/V2O5 同轴纳米线的单次衰减率下降70%，H2V3O8/石墨烯半中空双连续纳米线的容量在大电流密度下提升了4.5倍。 （3）提出了电化学预钠化方法，改善纳米线材料的本征结构，发现预嵌入可有改善电解液离子扩散，提高材料的循环稳定性。电解液离子在Na x MnO2(x=0.7和0.9)的扩散速率得到大幅提升，促进了二氧化锰的氧化还原反应过程，能量密度提高10倍，1000次循环后容量保持率达到99.9%。 项目完成期间发现提出了分级异质结构等6种分级结构构筑、黄瓜状同轴纳米线构筑等3种导电物质包覆构筑的优化策略，提出了电化学预嵌入优化策略，制备了多种高性能一维纳米储能材料，极大推动了电化学储能器件的研究与应用。项目发表SCI论文45篇，其中10篇代表性论文中9篇影响因子大于9，包括Nature Commun. 1篇，Adv. Mater. 2篇，PNAS 1篇，J. Am. Chem. Soc. 1篇，Nano Lett. 3篇，代表性论文被国际著名期刊Science、PNAS等SCI他引739次，10篇代表性论文平均影响因子为12.461，6篇入选ESI高被引论文，单篇最高SCI他引278次，被国际著名电化学专家Yury Gogotsi教授等多位本领域国际权威学者正面引用和高度评价。应邀参编Elsevier出版的专著1部，在美国MRS Meeting等国际会议做特邀报告20余次。第一完成人麦立强应Chem. Rev. (IF=45.661)邀请撰写封面专题综述，当月5篇高下载阅读量论文中名列第一，被选为ESI热点论文；应邀担任会议主席举办Nature能源材料国际会议、美国MRS能源材料表征分会、第十届中美华人纳米论坛等重要学术会议；获2014年国家杰出青年基金资助，入选国家百千万工程，并被授予“有突出贡献中青年专家”称号。荣获中国青年科技奖、光华工程科技奖等。 4、主要完成人情况(公示姓名、排名、技术职称、工作单位、完成单位、对本项目技术创造性贡献)
全球储能技术发展现状与应用情况 一、储能技术分类、技术原理、主要特征 针对电储能的储能技术主要分为三类:电化学储能(如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、锂离子电池、镍镉电池、超级电容器等) 、物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)和电磁储能(如超导电磁储能等)。 也可以分为功率型和能量型，功率型的特点是功率密度大、充放电次数多、响应速度快、能量密度小的特点，例如飞轮、超级电容、超导；能量型的特点是能量密度大、响应时间长、充放电次数少、功率密度低等特点。例如蓄电池。 从目前的情况来看，两种储能设备混用会产生更大的效果,混用比单一使用更有利于降低成本。（最近的一篇论文介绍的模型计算结果是在微网中使用超级电容和蓄电池两种混合储能成本是单一储能成本的33.8%。） （一）电化学储能技术 1、钠硫电池 钠硫电池的正极活性物质是液态的硫（S）；负极活性物质是液态金属钠（Na），中间是多孔性瓷隔板。它利用熔融状态的金属钠和硫磺在300℃以上高温条件下，进行氧化-还原反应，完成充放电过程。 钠硫电池的主要特点是能量密度大（是铅蓄电池的3倍）、充电效率高（可达到80%）、可大电流、高功率放电、循环寿命比铅蓄电
池长。然而钠硫电池在工作过程中需要保持高温，有一定安全隐患。由于钠硫电池中所用的储能介质金属钠和硫磺均为易燃、易爆物质，对电池材料要求十分苛刻，目前只有日本（NGK）公司实现产品的产业化生产。 图1 钠硫电池储能系统原理 （来源：美国储能协会） 2、液流电池 液流氧化还原电池(Redox flow cell energy storage systems)，简称液流蓄电站或液流电池，与通常蓄电池活性物质包含在阳极和阴极不同，液流电池作为氧化-还原电对的活性物质分别溶解于装在两个大储液罐中的溶液里，各用一个泵使溶液流经液流电池堆中高选择性离子交换膜的两侧，在其多孔炭毡电极上发生还原和氧化反应。电池堆通过双极板串联，结构类似于燃料电池。目前还发展有在一个或两个电极上发生金属离子(及非金属离子)溶解/沉积反应的液流电池。 由于液流电池的储能容量由储存槽中的电解液容积决定，而输出功率取决于电池的反应面积，通过调整电池堆中单电池的串连数量和电极面积，能够满足额定放电功率要求。两者可以独立设计，因此系
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
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
新能源储能系统发展现状及未来发展趋势 目录 第一章新能源储能系统相关论述 (1) 新能源相关论述 (1) 新能源定义 (1) 新能源分类 (1) 储能技术相关论述 (1) 储能技术的定义 (1) 储能技术的分类 (1) 第二章国内外新能源储能系统的发展动态分析 (2) 日本新能源储能系统的发展动态分析 (2) 新能源储能电池的发展现状及未来发展趋势 (2) 新能源储能系统的未来发展趋势 (3) 新能源储能系统在实际中的应用 (3) 美国在新能源储能系统的应用中漫漫求索 (4) 政策与投资力度 (4) 储能技术的经济性瓶颈 (5) 我国新能源储能系统的现状 (5) 储能是构建智能电网的关键环节 (6) 商业模式不成熟制约储能发展 (6) 第三章国内外在相关新能源储能技术上的发展现状 (8) 新能源储能系统的实际应用 (8) 创能、节能与储能的完美搭配 (9) 国内新能源储能技术瓶颈解析 (10) 新能源科技发展的核心—储能技术 (10) 新能源无"仓库储能"的尴尬 (10) 储能技术的突破效应 (11) "不能等肚子饿了才去种麦子" (12) 第四章新能源储能系统的发展趋势 (13) 日本新能源储能系统的发展趋势 (13) 储能电池的发展趋势 (13) 我国新能源储能系统的发展趋势 (13) 我国智能电网带动储能产业发展态势研究分析 (13) 新能源并网储能市场发展前景预测分析 (14)
第一章新能源储能系统相关论述 新能源相关论述 新能源定义 新能源的定义为：以新技术和新材料为基础，使传统的可再生能源得到现代化的开发和利用，用取之不尽、周而复始的可再生能源取代资源有限、对环境有污染的化石能源，重点开发太阳能、风能、生物质能、海洋能、地热能和氢能。 新能源分类 新能源一般是指在新技术基础上加以开发利用的可再生能源，包括太阳能、生物质能、水能、风能、地热能、波浪能、洋流能和潮汐能，以及海洋表面与深层之间的热循环等；此外，还有氢能、沼气、酒精、甲醇等，而已经广泛利用的煤炭、石油、天然气、水能、等能源，称为常规能源。随着常规能源的有限性以及环境问题的日益突出，以环保和可再生为特质的新能源越来越得到各国的重视。 储能技术相关论述 储能技术的定义 储能技术是将电力转化成其他形式的能量储存起来，并在需要的时候以电的形式释放。 储能技术的分类 目前全球储能技术主要有物理储能（如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等）、化学储能（如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器等）和电磁储能（如超导电磁储能等）三大类。目前技术进步最快的是化学储能，其中钠硫、液流及锂离子电池技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面取得重大突破，产业化应用的条件日趋成熟。
全球储能技术的发展现状及前景分析 北极星储能网讯:一直以来，储能技术的研究和发展备受各国能源、交通、电力、电讯等部门的高度关注，尤其对发展新能源产业具有重大意义。受 环境约束，各国纷纷大力提倡发展新能源，然而由于新能源发电具有不稳定性 和间歇性,大规模开发和利用将使供需矛盾更加突出,全球弃风、弃光问题普遍存在，严重制约了新能源的发展。因此，储能技术的突破和创新就成为新能源能 否顺利发展的关键。从某种意义上说，储能技术应用的程度将决定新能源的发 展水平。 （一）全球各储能技术装机情况 近年来，储能市场一直保持较快增长。据美国能源部全球储能数据库（DOEGlobalEnergyStorageDatabase）2016 年8 月16 日的更新数据显示，全球累计运行的储能项目装机规模167.24GW（共1227 个在运项目），其中抽水蓄能161.23GW（316 个在运项目）、储热3.05GW（190 个在运项目）、其他机械储能1.57GW（49 个在运项目）、电化学储能1.38GW（665 个在运项目）、储氢 0.01GW（7 个在运项目），具体见全球累计运行的储能项目装机量以抽水蓄能占 比最大，约占全球的96%。按照总装机量，中国成为装机位列第一的国家，日 本和美国次之，三国装机分别为32.1GW、28.5GW 和24.1GW，共占全球装机 总量的50%。全球累计运行储能项目装机排名前十的主要是亚洲和欧洲国家， 详见表1。 （二）全球储能技术区域分布情况 全球的储能项目装机主要分布在亚洲、欧洲和北美，见按照储能技术类 型分布来看，抽水蓄能装机占比最大，主要分布在中国、日本和美国。与2014
探析储能技术在风力发电系统中的运用 随着社会的不断进步，用电需求也在不断增加。在经过多年发展之后，我国目前已经在电力领域取得了国际领先的优势，能够为公众提供更加安全稳定的电能。在经过几十年的技术积累之后，风力发电已经逐渐呈现在公众面前，能够以更低的成本发出更加高质量的电能，极大的减小对环境的破坏。风电属于清洁可再生能源，在实际应用中可以结合储能技术发挥出更大的作用。文章将对储能技术的原理以及特点进行说明，并且阐述储能技术在风力发电中的应用前景。 标签：储能技术；风力发电；应用 Abstract：With the continuous progress of society，the demand for electricity is also increasing. After years of development，China has made a leading international advantage in the field of electric power，and can provide more safe and stable electricity for the public. After decades of technology accumulation，wind power generation has been gradually presented to the public，which can generate higher quality electricity at a lower cost and greatly reduce the damage to the environment. Wind power is a kind of clean and renewable energy，which can be combined with energy storage technology to play a greater role in practical applications. The paper will explain the principle and characteristics of energy storage technology，and describe the application prospect of energy storage technology in wind power generation. Keywords：energy storage technology；wind power generation；application 随着我国对环境的保护不断重视，国家对新能源的研究投入也越来越大，并且提出了新能源振兴计划，其中风力发电因其污染小、可再生性强等特点尤其被大家关注。风力发电涉及到多方面的专业技术，要将储能技术引入到风力发电系统中，以此来更好的提高电能的质量。当前风力发电已经获得了一些应用，并且正朝着提高风电场输出功率的方向发展，预计在2020年左右，风力发电将会在我国总体发电容量中占有较大的份额。 1 储能技术的分类和特性 1.1 飞轮储能系统 飞轮储能的主要原理是利用电动機带动飞轮高速旋转，将电能转化成动能储存起来，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。目前通过超导磁悬浮技术能够有效降低损耗，采用复合材料能够提高储能密度，降低系统体积和重量。飞轮储能系统中需要使用到许多性能优秀的材料技术以及电力电子变流技术，在实际应用中能量转化过程有所消耗，最终使得整个飞轮储能系统的转化效率一般在90%左右。这种储能系统具有无污染、充放电次数无限以及维修便利的优势，已经得到了很多应用。在后来的研究中发现，在飞轮储能系统中使用积木
特变电工新疆新能源股份有限公司 储能行业发展分析报告 市场管理部 二零一五年八月十八日 目录 一、储能产业发展状况...................................... （一）国外储能产业发展情况............................ （二）中国储能产业发展情况............................ 二、储能市场分析.......................................... （一）全球市场 ....................................... （二）国内市场 ....................................... 三、政策支持.............................................. （一）国内现有政策分析................................ （二）国外政策经验借鉴................................ 四、存在的问题和挑战...................................... （一）产业政策和行业标准缺失问题亟待解决.............. （二）自主技术有待工程应用验证和进一步完善............ （三）产品成本过高，推广力度不足...................... （四）商业模式模糊 ................................... 五、国内主要储能变流器生产企业分析........................
熔融盐储能技术及应用现状 随着全球新能源产业的快速发展，风力发电与太阳能等随机性和间歇性很强的发电方式对电网的正常运行管理提出了相当高的挑战，相应地，各类储能（储热）技术也逐渐纳入了人们的视角。熔融盐储能技术是利用硝酸盐等原料作为传热介质，通过新能源发出的热能与熔盐的内能转换来存储或发出能量，一般与太阳能光热发电系统结合，使光热发电系统具备储能和夜间发电能力，满足电网调峰需要，具有很强的经济优势，已经在西班牙、意大利等欧洲地区和部分北美地区等发达国家得到了实际的商业化应用。 一、熔融盐介绍 1.1 熔融盐的特性 熔融盐是盐的熔融态液体，通常说的熔融盐是指无机盐的熔融体，广义上的熔融盐还包括氧化物熔体及熔融有机物。除了单一无机盐外，将同一类熔融盐按照一定比例混合，或者将不同种类的熔融盐按照一定的配方混合，可以形成多种新型混合共晶熔融盐。这些混合熔融盐可以根据成分配比的不同，获得各种熔点和使用温区的熔融盐工质，能够避免硝酸盐使用温度低、氯化盐熔点温度高等缺点，同时保留熔融盐热稳定性和化学稳定性好、饱和蒸汽压低、比热容大等一系列优点，因此在工业上获得了广泛应用。目前，寻找性能优越的混合熔融盐成为熔融盐传热蓄热研究的主要方向之一。 熔融盐有不同于水溶液的诸多性质，主要包括：①熔融盐为离子熔体，通常由阳离子和阴离子组成，具有良好的导电性能，其导电率比电解质溶液高1个数量级；②具有广泛的使用温度范围，通常的熔融盐使用温度在300～1000℃之间，新研发的低熔点混合熔融盐使用温度更是扩大到了60～1000℃；③饱和蒸汽压低，保证了高温下熔融盐设备的安全性；④热容量大；⑤对物质有较高的溶解能力；⑥低粘度；⑦化学稳定性好；⑧原料易获得，价格低廉，与常见的高温传热蓄热介质——导热油和液态金属相比，绝大多数熔融盐的价格都非常低廉，且容易获得。这些优异的特性使熔融盐被广泛用作热介质、化学反应介质以及核反应介质，尤其近些年来在太阳能热发电系统中，熔融盐得到了广泛的应用。
超级电容器储能技术及其应用 摘要：超级电容器是近年发展起来的一种新型储能元件，具有功率密度高、寿命长、无需维护及充放电迅速等特性。叙述了超级电容器的分类、储能原理和性能特点，介绍了超级电容器目前的应用领域及应用中需要关注的问题。 超级电容器，也叫电化学电容器，是20世纪60年代发展起来的一种新型储能元件。1957年，美国的Becker首先提出了可以将电容器用作储能元件，具有接近于电池的能量密度。1962年，标准石油公司(SOHIO)生产了一种工作电压为6V、以碳材料作为电极的电容器。稍后，该技术被转让给NEC电气公司，该公司从1979年开始生产超级电容器，1983年率先推向市场。20世纪80年代以来，利用金属氧化物或氮化物作为电极活性物质的超级电容器，因其具有双电层电容所不具有的若干优点，现已引起广大科研工作者极大兴趣。 1超级电容器的储能原理 超级电容器按储能原理可分为双电层电容器和法拉第准电容器。 1.1双电层电容器的基本原理 双电层电容器的基本原理是利用电极和电解质之间形成的界面双电层来存储能量的一种新型电子元件。当电极和电解液接触时，由于库仑力、分子间力或者原子间力的作用，使固液界面出现稳定的、符号相反的两层电荷，称为界面双电层。这种电容器的储能是通过使电解质溶液进行电化学极化来实现的，并没有产生电化学反应，这种储能过程是可逆的。 1.2法拉第准电容器的基本原理 继双电层电容器后，又发展了法拉第准电容，简称准电容。该电容是在电极表面或体相中的二维或准二维空间上，电活性物质进行欠电位沉积，发生高度的化学吸脱附或氧化还原反应，产生与电极充电电位有关的电容。对于法拉第准电容，其储存电荷的过程不仅包括双电层上的存储，而且包括电解液中离子在电极活性物质中由于氧化还原反应而将电荷储存于电极中。 2超级电容器的特性 超级电容器是介于传统物理电容器和电池之间的一种较佳的储能元件，其巨大的优越性表现为：①功率密度高。超级电容器的内阻很小，而且在电极/溶液界面和电极材料本体内均能实现电荷的快速储存和释放。②充放电循环寿命长。超级电容器在充放电过程中没有发生电化学反应，其循环寿命可达万次以上。③充电时间短。完全充电只需数分钟。④实现高比功率和高比能量输出。⑤储存寿命长。⑥可靠性高。超级电容器工作中没有运动部件，维护工作极少。⑦环境温
F034ACTA BIOCHIMICA ET BIOPHYSICA SINICA C096ACTA MATH EMAT I CA S CI ENTI A B030ACTA MATH EMAT I CA S I NI CA ENGLI S H S ERI ES I051ACTA MATH EMAT I CAE APPLI CATAE S I NI CA C105ACTA MECHANICA SINICA M100ACTA METALLURGICA SINICA I209ACTA OCEANOLOGICA SINICA G218ACTA PHARMACEUTICA SINICA B G001ACTA PHARMACOLOGICA SINICA I062ADVANCES IN ATMOSPHERIC SCIENCES I124ADVANCES IN POLAR SCIENCE I282ASIAN JOURNAL OF ANDROLOGY G780CANCER BIOLOGY&MEDICINE I072CELL RESEARCH I139CHEM I CAL RES EARCH I N CHI NESE UNIVERSI TI ES I710CHI NA COMMUN I CATI ONS I165CHINA FOUNDRY E158CHINA OCEAN ENGINEERING B023CHINESE ANNALS OF MATHEMATICS SERIES B D031CHI NESE CHEM I CAL LETTERS I154CHINESE GEOGRAPHICAL SCIENCE I207CHINESE HERBAL MEDICINES I166CHINESE JOURNAL OF ACOUSTICS I122CHINESE JOURNAL OF AERONAUTICS G011CHINESE JOURNAL OF CANCER I037CHINESE JOURNAL OF CANCER RESEARCH T100CHI NESE J OURN AL OF CHEM I CAL ENGI NEERING C070CHI NESE J OURN AL OF CHEM I CAL PHYSI CS I173CHI NESE J OURN AL OF CHEM I S TRY I116CHINESE JOURNAL OF ELECTRONICS E012CHINESE JOURNAL OF OCEANOLOGY AND LIMNOLOGY D017CHINESE JOURNAL OF POLYMER SCIENCE I219CHINESE JOURNAL OF POPULATION,RESOURCES AND ENVIRONMENT I200CHINESE JOURNAL OF TRAUMATOLOGY I201CHINESE MEDICAL JOURNAL G126CHINESE MEDICAL SCIENCES JOURNAL I071CHINESE OPTICS LETTERS C106CHINESE PHYSICS B C058CHINESE PHYSICS C C059CHINESE PHYSICS LETTERS B022CHI NESE QUAR TERLY J OURN AL OF MATH EMAT I CS C095COMMUNICATIONS IN THEORETICAL PHYSICS I720CSEE JOURNAL OF POWER AND ENERGY SYSTEMS I226DEFENCE TECHNOLOGY J075ENGINEERING F005ENTOM OTAX ONOM I A N092FRICTION I733FRONTIERS IN BIOLOGY I248FRONTIERS OF CHEMICAL SCIENCE AND ENGINEERING I735FRONTIERS OF COMPUTER SCIENCE I220FRONTIERS OF EARTH SCIENCE I243FRONTIERS OF MATERIALS SCIENCE
中国储能技术发展及应用情况 ——卢强院士的演讲主题 1. 中国应大规模建设储能项目。 中国现在风电总装机容量已经超过100GW，但是70~80%的风能没有很好利用，特别是后半夜的风能全部放弃，损失的能量即使收回50%，也相当于重建三到四个三峡发电站。虽然大规模储能技术中抽水蓄能是首选，但抽水蓄能严格受到地理条件限制，并存在水库漏水和蒸发等问题。所以不能指望抽水蓄能来解决大量弃风和弃光等问题。 2. 废弃电池污染环境是大规模电池储能发展的主要风险。 现在中国大量用的磷酸铁锂电池寿命太短，浅充浅放为八年，深充深放最多四年，废弃电池对环境造成了大量污染。此外，锂电池的工作环境温度要求严格(温度不超过摄氏27度(正负2~4度)的温度区域才能有效运用)，这也进一步增加了电池的使用成本。 3. 中国可以大规模部署自主研发的非补燃压缩空气储能技术。 该技术的优点是： 1.系统配置灵活，系统效率可以达到70%以上; 2.投资成本低，与抽水蓄能几乎相当; 3.适用于大规模储能和分散式储能，不发电的时候可以调峰使用; 4.碳排放为零; 5.可以提供天然的热、电、冷三联供，不但可以提供不间断热水，而且可以提供2~3摄氏度的制冷环 境用于保鲜水果和粮食，在东北和中国很多地方都可以使用; 6.可以在电压不足时提供自然支撑调压。 由国网公司支持、清华大学研发的“非补燃压缩空气储能”相关技术已经获得中美发明专利受理，一个500kW的示范项目已经在安徽芜湖建成，连续18个月运行效果良好。该项目电对电的转换效率是33%，加上冷热利用的系统效率可达72%。 目前，国网和清华团队正在筹划一个20MW的示范项目，并对该技术进行改良，将“电转电”效率从33%提高到55%，系统效率(热+电+冷)达到80%。
项目名称：纳米材料与技术在智能电网储能用二次电池中应用基础研究 首席科学家：陈军南开大学 起止年限：2010.9至2015。9 依托部门：教育部天津市科委
二、预期目标 (一）总体目标： 在纳米电极材料的设计理论、制备技术、表征方法以及电极反应机理等基础理论方面取得重要突破。通过研究纳米电极材料的组成、微结构、表面/界面性质等对其电化学性能的影响规律，揭示纳米结构中电极反应机理，离子输运、电子传导及能量传输的新规律及其演化过程，考察纳米材料在二次电池应用中的失效机理与安全性能。实现关键纳米材料的高效、低成本合成制备，达到1000kg级的工业批量制备能力。针对智能电网中储能技术发展，研制新型铅酸电池和锂离子电池，与现有同类电池相比,循环寿命提高50％以上。优化储能系统，使系统使用寿命满足要求，储能用新型新型铅酸电池能量密度达到40～50Wh/kg，新型锂离子电池能量密度达到160~200Wh/kg,为新能源利用提供研究基础。同时，利用源头创新，获得具有自主知识产权的新型二次电池纳米材料与技术，创建新型二次电池纳米材料研究创新团队与国际合作科研平台,促进我国智能电网与可再生能源的发展。 （二）五年预期目标: 在项目实施的5年内，预期取得如下目标: 1)通过材料计算与模拟,结合凝聚态物理、量子化学、统计力学和分子动力学等知识，从分子水平设计智能电网储能系统所需新型纳米电极和电解质材料，
预测材料的稳定性，电子电导率，以及氧化还原电位等热力学和动力学性能,研究出具有高稳定性、高离子/电子输运能力的三维电极的设计方法，
指导二次电池关键材料微纳化合成及可控生长。 2)发展高效的形貌控制合成方法。通过调控材料的结构、制备方法、表面 微纳正极材料、结构、颗粒大小以及形貌等因素，获得高活性及高结晶性PbO 2 长寿命纳米多孔碳及铅碳负极负极材料、新型聚阴离子型高功率纳米正极材料、高安全性和长寿命纳米负极材料、胶态电解质纳米添加剂等，提升新型铅酸电池和锂离子电池的电化学性能。 3)发展新型二次电池体系,探索新型铅酸电池、锂离子电池、电解液循环型锂/镁电池、镁二次电池，基于水溶液电解质和固体电解质的新型二次电池原理与技术。与现有同类电池相比,循环寿命提高50％以上。以新型锂离子电池为例，正极、负极材料的可逆充放电容量将由目前商品化的120-160mAh/g和300mAh/g 均提高20％以上，电极循环寿命等得到全面提升。 4）发展新型纳米材料的测试表征方法。采用多种实验技术，有针对性地发展相应的非原位或原位（在线）的表征分析技术，电化学反应机制与诊断新技术,从微观层次研究并指导纳米电极材料表面/界面设计、调控及性能提升，探明电池失效机制并提出改进对策. 5）发展适合二次电池关键纳米电极材料的低成本、规模化制备技术，以及由纳米电极材料、功能性电解质/电解液纳米添加剂、多维微纳电极结构到成品电池的组装技术.对于纳米电极材料，达到1000kg级的工业批量制备能力，同时对纳米电极材料的安全性及生态环境影响进行评估。