储能原理与技术

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 储能技术 优势 劣势 主要应用领域

电化学储

能 液流电池 循环次数多，能量

转换效率高 能量密度低，体

积较大 （主要在国外应用）与

分布式电源配合、

偏远地区供电

钠硫电池 高的能量和功率

密度，转换效率高 能量价格高、国

内技术不成熟、

需要特殊防护 电力系统储能电站（国

外）、2011 年8月起已

经停止使用

锂离子电池 高的能量和功率

密度， 能量

转换效率高 造价相对较高，

大量使用需要

安全防护 电力系统储能电站、航

空航天、军用领域、

电动汽车、电子设备、

微电网

镍氢电池 能量转换效率高 单体容量小 电动汽车、电子设备

铅酸电池 技术成熟、价格低 使用寿命短 通信系统、电动汽车、

微电网

电磁储能 超导储能 使用寿命长、功率

密度大 技术不成熟，能

量密度低 无

超级电容器 使用寿命长、功率

密度大 能量密度低，单

体容量小 军用领域、 UPS 不间断

供电、轨道交通

机械储能 抽水储能 使用寿命长、 储

能总容量大、技术对场地有特殊

要求、投资大 电力系统调峰调频

成熟

大型压缩空

气 使用寿命长、储能

容量大 对场地有特殊

要求， 能量密

度低，能量转换

效率低 （主要在国外应用）电

（３）被剥蚀的页岩不问断的风化、冲刷、剥蚀、搬运、堆积　

或沉积过程中．页岩中的水云母在岩溶洼地处于不同环境　

下，经去钾、脱硅、排铁或者富铁、富硫等作用后．实现铝土矿　呈矿演化　

根据上文所述，寻找铝土矿必须要具备下面几个条件：　

①要具备含矿岩系地层，也就是必须存在九架炉组；②铝土　

矿的分布范围是长期的位于隆起构造中的局部洼陷部位．并　

且必须具备较好的盖层才能够进行保存；③构造，使得区域　

中含矿岩系以及铝土矿能够得到保存的主要的控矿的构造　

就是向斜构造。铝土矿处于封闭良好的向斜构造中．向斜两　

翼边缘到相邻斜核部被完全的风化和剥蚀．断层和褶皱的存　

在不但对铝土矿的连续性进行了破坏．导致区域中的铝土矿　

形成了互为孤立的块体：而且在成矿的作用中还起到了一定　

的去铁、去钾和去硅的效果，给铝的富集提供了一定的条件。　

遵义铝土矿的找矿标志：①铝土矿含矿岩系是一组上部　

富集铝、下部富含铁的铝土质和粘土质沉积组合，它的上面’　

覆盖的岩石地层主要是栖霞组灰岩或者梁山组炭质泥岩．下　

伏地层主要是桐梓组白云岩和页岩．含矿岩系岩石以及顶板　

岩石和底板岩石具有非常明显的特征标志。②铝土矿生产于　九架炉中上部，含矿层位固定，专属性异常典型，所以说该层　

位是找矿作为可靠的标志和依据。③铝土矿含矿岩系主要是　沿着向斜两翼展开分布．主要是分布在台地周边斜坡以及陡　

坡地带，具有非常明显的找矿构造和地形标志。④矿体埋藏　的深度位于当地侵蚀基准面以下不大于５００ｍ位置　

３遵义铝土矿找矿远景建议　

根据遵义铝土矿的分布情况发现．铝土矿的产出和分布　

不但与成矿母岩的岩性和含矿岩系基地地层岩性的分布存　

在一定的关系．而且还受到成矿时期的微地貌条件的影响，　

找矿最直接的就是近矿找矿．要想确定找矿远景．就必须要　

研究成矿环境和成矿母岩　

３．Ｉ成矿环境　根据现有资料和地质勘察发现．矿体主要分布古溶洼　

内，处于开放氧化的环境或者弱氧化一弱还原环境中。　

３．２成矿母岩及含矿岩系基底岩性　遵义铝土矿最为有利的成矿区就是泥岩、页岩或者是粘　

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储

能

技

术

图书馆信息部编辑

二O一一年七月

- 2 - 储能技术的分类

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。

一、机械储能

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。

二、电磁储能

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。

风能与储能技术

风电是我国唯一已经被大规模开发利用的可再生能源。2010年底，我国风电装机总容量达到4473.3万千瓦，超过美国成为世界第一，风电并网容量也达到了2956万千瓦，十二五末总装机容量达到1亿千瓦。但是由于风力发电固有的间歇性和波动性，风电大规模接入电网必然会使电网的可靠性降低，从而影响电网的调度和运行方式，现阶段的情况是风电场的建设速度已经超出了电网的接受能力，出现了一些风电场弃风，因此如何让电网大规模的接受风电成为我国风电发展的关键因素。使用储能技术以抵消风电的间歇性与波动性是一种有效的方法。

一、能源发展趋势

人类的能源利用从最初的薪柴时代到后来的煤炭时代，再到现在的油气时代的演变，总量不断增长，同时能源结构也在不断变化。而每次生产力的巨大飞跃都和是能源的变迁离不开，可以说能源极大地推动了人类经济社会的发展。但是，伴随着人口的剧烈增长，而传统的化石能源是有限的，以至于现在人类经济和社会发展受能源的制约越来越明显。众所周知，我们现在消耗的，主要是地球上千万年来存储下来的化石能源，是不可再生的能源，而且正面临耗竭的危机，下图是传统化石能源开发利用的年限,由图1可以看出油气的使用年限为40-60年。

图1 BP 2011世界化石能源开采年限统计

如今谁也无法否认高油价时代已经到来，而传统化石能源给中国带来的污染问题更已让中国经济的发展蒙上了另一层阴影。中国经济如果无法摆脱高能耗高

污染的惯性，那么未来之路将充满变数。正是在这样的背景下，通过风能、生物质能、太阳能等绿色能源来解决问题已成为中国经济发展不可避免的现实，同时国家也在加快智能电网建设。

二、 新能源发展迅速

相比与传统的化石能源，新能源具有绿色无污染的特点，所以世界各国都在大力发展清洁的新能源技术。特别是近年来新能源的发展十分迅速。

来自《BP2011世界能源统计年鉴》的信息表明，2010年世界消费的能源强劲增长，其中新能源较常规化石能源更是实现了大幅增长，生物燃料增长了13.8%，，风能发电量持续强劲增长（+22.7%），而风能增长由中国和美国带动，两者风能发电量增长总和差不多占全球增长的70%，在此带动下用于发电的可再生能源总体增长15.5%，如下图2，这些类型的可再生能源占全球能源消费的比例从2000年的0.6%上升至1.8%。