清华大学：储能技术及应用场景

功率型储能技术与应用综述功率型储能技术是一种用于快速储存和释放能量的技术，主要应用于需要快速响应和高功率需求的场景。

以下是对功率型储能技术及其应用的综述：1. 技术类型：功率型储能技术主要包括超级电容、飞轮储能、压缩空气储能和锂离子电池等。

这些技术具有不同的特点和应用范围。

2. 超级电容：超级电容是一种基于电化学原理的储能器件，其储能密度高、充电时间短、循环寿命长、维护成本低等特点使其在多个领域得到广泛应用。

例如，在智能城市建设中，超级电容可用于改善交通拥堵和空气质量；在轨道交通系统中，超级电容可用于列车制动能量的回收和利用；在港口起重机械中，超级电容可用于提供大功率启动和调速控制。

3. 飞轮储能：飞轮储能是一种利用高速旋转的飞轮储存能量的技术，其特点是储能密度高、充放电次数多、可靠性高。

飞轮储能主要应用于电力系统的调峰填谷、频率调节和备用电源等领域。

此外，飞轮储能还可在工业自动化、智能交通等领域得到应用。

4. 压缩空气储能：压缩空气储能是一种利用高压气体来储存能量的技术，其特点是储能密度高、储能时间长、对环境影响小。

压缩空气储能主要应用于大规模储能系统，如地下储气库、液态空气储能等。

此外，压缩空气储能还可用于分布式能源系统、智能微电网等领域。

5. 锂离子电池：锂离子电池是一种高性能的储能器件，其特点是能量密度高、循环寿命长、自放电率低等。

锂离子电池主要应用于电动汽车、智能电网等领域。

此外，锂离子电池还可用于移动电源、电子设备等领域。

6. 应用前景：随着能源互联网和智能城市建设的加速发展，功率型储能技术的应用前景越来越广阔。

未来，功率型储能技术将不断优化和完善，为可再生能源的高效利用和能源结构的转型升级提供重要支撑。

储能技术在可再生能源中的应用可再生能源是解决全球能源问题、推动可持续发展的重要手段之一，而储能技术则是实现可再生能源大规模利用的关键。

储能技术可以将电力转化为不同形式的储存，当需要时再次释放出来，从而解决可再生能源不稳定产生的问题，实现能源的持续性和平稳性。

本文将重点探讨储能技术在可再生能源中的应用，并分析其对可再生能源发展和实际运行的影响。

储能技术的分类目前，常见的储能技术包括电池储能、压缩空气储能、水泵储能、超级电容器等。

这些储能技术分别有其独特的特点和适用场景，下面将针对这些具体的储能技术进行介绍。

电池储能电池储能是目前应用最广泛的储能技术之一。

它通过将电力转化为化学能，并在需要时将化学能转化为电力释放出来。

常见的电池储能技术包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池等。

压缩空气储能压缩空气储能利用电力将空气压缩并存储，当需要时通过释放压缩空气，利用逆向空气压力发电机将压缩空气转化为电力。

这种技术具有高效率、长寿命等优点，并且对环境无污染。

水泵储能水泵储能利用电力将水泵抬升到高处，并在需要时通过放水以旋涡机方式释放水势产生电力。

这种储能技术主要适用于地势比较平缓的地区，优势在于容量大且设备成本相对较低。

超级电容器超级电容器是一种新型的高性能储能设备，具有高功率密度、快速充放电等特点。

它可以在短时间内存储大量的电荷，并且具有长寿命、高循环次数等优点。

储能技术在可再生能源中的应用可再生能源如太阳能和风能等存在着间歇性和不稳定性的特点，而储能技术可以弥补这些不足，提高可再生能源的利用效率和稳定性。

平滑功率输出利用储存的电力，可以在太阳光或风力不足时提供稳定供电。

比如，在夜晚或晴天无光照的情况下，通过依靠蓄电池等设备释放已经存储好的太阳光电力，确保供应连续和减少断电风险。

调节供需平衡通过将多余的可再生能源转化为储存形式，可以调节发电和消费之间的差异，并在需求高峰期提供额外动力。

例如，在风车产生过剩风力时，将多余风力转化为压缩空气并存储起来，在需求高峰期释放压缩空气产生额外发电量。

海外储能使用场景
储能技术在海外的应用场景非常广泛，涉及能源行业、城市基础设施、交通运输、工业生产和农业等多个领域。

以下是一些海外储能技术的主要使用场景：
1. 可再生能源集成：储能技术被广泛用于太阳能和风能等可再生能源的集成，可以解决不可预测性和间歇性能源的稳定性问题。

储能可将多余的能量储存，并在需要时释放，确保电网的稳定性。

2. 电网平衡和调度：储能系统能够在电网需求高峰时段存储能量，然后在需求低谷时释放能量，帮助平衡电网负载，提高电网稳定性和效率。

3. 应急备用电源：储能系统作为备用电源用于应对突发停电、自然灾害或紧急情况，保障基础设施和社区的电力供应。

4. 电动汽车充电基础设施：储能技术可用于电动车充电基础设施，帮助平衡电网负载和提供快速充电服务。

5. 工业和商业用途：在工业生产和商业用电中，储能系统可以优化能源利用、管理峰谷负荷，减少用电成本。

6. 农业和偏远地区电力供应：储能系统可以在偏远地区或农业用地上提供稳定的电力供应，解决电力供应不足问题。

7. 微网和岛网应用：储能系统有助于微网和岛网的建设，提高能源的独立性和可靠性，减少对传统电网的依赖。

这些场景仅仅是储能技术在海外应用的部分示例，随着技术的不断发展和创新，储能系统将在更多领域发挥作用，为能源行业的可持续发展做出贡献。

储能技术介绍及其在电力系统的应用摘要：储能技术是充分利用可再生能源、提高电力系统稳定性的有效手段。

据统计，2020 年3月全球已投运储能项目（含物理储能、电化学储能以及熔融盐储热）累计装机规模达184.7 GW，同比增长1.9%，中国的累计装机规模达到32.5GW，同比增长3.8%。

储能技术按照能量储存方式可主要划分为物理储能、化学储能和其他储能，各有不同的适合应用领域。

近年来新能源行业发展迅猛，特高压电网建设加快，清洁能源的建设规模越来越大，但新能源发电的间断性会对电力系统运行稳定性造成冲击，所以在新能源发电快速发展的同时，储能市场将会迎来快速增长。

本文主要介绍了目前储能技术的现状及其发展趋势，以及在电力系统发、输、配、用等方面的应用情况，可为储能技术研究和工程实践提供一定的参考。

关键词：储能技术；可再生能源；电力系统.0引言随着智能电网和新能源发电时代的到来，因新能源发电需要储能技术的配合来减少对电力系统运行稳定性的冲击，储能技术的影响日益增大，电力系统的发、输、配、用各个环节均有储能技术的应用[1]。

电力储能具有配置方式灵活、环境适应性强且建设周期短、快速响应和双向调节等特点。

我国能源革命将在2050年取得阶段性成果，能源清洁化率和终端电气化率将达到50%，储能市场空间巨大。

近3年来，在政策支持、储能技术进步、需求增长等因素共同作用下，我国电力储能技术应用快速发展并且具备了一定规模。

在电源侧，由于国家政策的补充完善，以及储能市场的快速发展，全国多家知名发电企业已率先开展电力储能技术具体应用研究。

在电网侧，为应对新能源大发展和特高压电网建设，加快智能电网建设进度，发挥储能技术调峰调频、系统备用、黑启动、改善电能质量等作用。

在用户侧，主要通过峰谷价差下的“谷充峰放”模式，改善电力负荷结构，发挥储能技术削峰填谷、需量管理、需求响应以及虚拟电厂等作用。

随着储能技术日趋成熟，储能产业化会逐步增大，储能技术在各个领域的应用将更加清晰，但一些缺点也在实际工程中暴露出来，如储能项目建设、消防安全等缺少相关标准执行，储能电池选型、电站规划配置、系统集成的理论不完善，缺乏相关工程参考，储能系统调控和运行维护缺少经验，储能电池SOC 标定误差较大，系统调控还未达到最优解等。

在构建新型能源体系的背景下，为提升电力系统综合调节能力，加快灵活调节电源建设，新型储能初露锋芒，装机规模也在逐年增加。

根据国务院《2030年前碳达峰行动方案》，到2025年，我国新型储能装机容量将达到3000万kW 以上。

新型储能中以电化学储能和压缩空气储能的技术最为成熟，但电化学储能设施仍未形成公认的安全性解决方案，存在发生火灾、爆炸等安全隐患。

相比而言，压缩空气储能安全性较高，且具有储能规模大、放电时间长、使用寿命长、热冷电综合利用面广等优点。

国内外相关高校、科研院所、企业等对压缩空气储能技术的研发和应用推广极为重视。

1949年，德国工程师StalLaval提出了传统压缩空气储能技术。

当用电低谷时，消耗电力驱动压缩机工作产生高压空气并存储；当用电高峰时，被压缩的空气膨胀，进入透平做功产生电力。

由于空气膨胀做功需要吸收热量，传统压缩空气储能需要在发电过程中燃烧天然气补热以提高功率，这也导致传统压缩空气储能技术存在碳排放和环境污染问题。

为解决这一问题，压缩空气储能逐步发展出先进绝热压缩空气储能、液化空气储能、超临界压缩空气储能等新型技术。

其中，先进绝热压缩空气储能相对最为成熟、规模最大，该储能系统中增加了储热装置，充分利用了空气压缩过程中产生的高热量，通过储热装置进行储存，再在高压空气膨胀发电时进行回热，极大提高了能量利用效率，不再需要燃烧天然气进行补热。

这项压缩空气技术现已在江苏金坛（60MW×5h）压缩空气储能项目中示范应用，一批100～300MW级项目正在建设或开展前期工作。

本文阐述了压缩空气储能特性及项目、关键设备、储气库、应用场景及成本分析等内容，梳理出压缩空气储能关键技术重点和难点，最终分析技术发展趋势及研判未来路径。

1压缩空气储能项目建设情况与技术特性自1949年利用地下洞穴压缩空气进行储能的理念提出以来，国内外开展了大量研究和实践，国外有2座大型压缩空气储能电站在德国Huntorf电站（290MW，压缩储能时长12h、发电时长3h）和美国McIntosh电站（110MW，对外连续输出电能26h）投入商业运行。

储能技术在智能电网中的应用与发展在当今社会，随着能源需求的不断增长和对环境问题的日益关注，智能电网的发展成为了能源领域的重要方向。

储能技术作为智能电网中的关键组成部分，发挥着越来越重要的作用。

它不仅能够提高电网的稳定性和可靠性，还能促进可再生能源的大规模接入和有效利用。

一、储能技术的基本概念和分类储能技术，简单来说，就是将能量以某种形式存储起来，在需要的时候再释放出来的技术。

目前常见的储能技术主要包括机械储能、电化学储能、电磁储能和相变储能等。

机械储能中，抽水蓄能是最为成熟和广泛应用的技术。

它利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电。

压缩空气储能则是通过压缩空气来储存能量，在需要时释放推动涡轮机发电。

电化学储能主要包括锂离子电池、铅酸电池、钠硫电池等。

锂离子电池具有能量密度高、循环寿命长等优点，在电动汽车和便携式电子设备中得到了广泛应用，近年来也在智能电网储能领域逐渐崭露头角。

铅酸电池技术成熟、成本较低，但能量密度和循环寿命相对较低。

钠硫电池具有较高的能量密度和功率密度，但工作温度较高，对安全性要求较高。

电磁储能包括超级电容器和超导磁储能。

超级电容器具有功率密度高、充放电速度快的特点，适用于短时间、大功率的储能需求。

超导磁储能则利用超导线圈产生的磁场来储存能量，具有响应速度快、效率高的优点。

相变储能通过物质在相变过程中的吸放热来实现能量的储存和释放，如冰蓄冷技术等。

二、储能技术在智能电网中的应用1、平滑可再生能源输出可再生能源如太阳能和风能具有间歇性和波动性的特点，其发电功率不稳定。

储能技术可以将可再生能源在发电高峰期产生的多余电能储存起来，在发电低谷期释放，从而平滑其输出功率，提高电网对可再生能源的接纳能力。

2、负荷削峰填谷在用电高峰期，电网负荷较大，容易出现供电紧张的情况。

储能系统可以在低谷电价时段充电，在高峰电价时段放电，实现负荷的削峰填谷，降低用户的用电成本，同时减轻电网的供电压力。

储能技术在可再生能源中的应用可再生能源是解决能源危机和环境问题的重要途径，而储能技术的发展为可再生能源的大规模应用提供了关键支持。

储能技术能够解决可再生能源的间歇性和不稳定性问题，提供稳定可靠的能源供应，同时降低能源的成本和碳排放。

本文将介绍储能技术在可再生能源中的应用，探讨其对能源行业和环境保护的积极影响。

1.储能技术简介储能技术，顾名思义，指的是将能源储存起来，在需要的时候释放出来供应能量。

目前常见的储能技术包括蓄电池、储水、压缩空气储能等。

这些技术能够将电能、热能或机械能转换为可靠的储能形式，实现能源的平衡和调度。

2.储能技术在风能发电中的应用风能是一种广泛可利用的可再生能源，但由于风力的不稳定性，风能发电常常面临产能波动和供需失衡的问题。

储能技术可以帮助储存风能，使其在风力较强时进行储存，在风力较弱或无风时释放能量。

这样可以提高风能发电的可靠性和稳定性，减少风力发电厂的波动性和浪费。

3.储能技术在太阳能发电中的应用太阳能是另一种重要的可再生能源，然而，太阳能发电面临着日夜交替和天气变化的困扰。

储能技术可以将白天收集的太阳能储存起来，以便在夜晚或阴天继续供应能量。

通过储能技术的应用，太阳能发电可以实现全天候供应，提高太阳能发电的可靠性和经济性。

4.储能技术对能源行业的影响储能技术的发展对能源行业带来了巨大的影响。

储能技术可以提供稳定可靠的能源供应，减少对传统能源的依赖，降低能源的成本和风险。

储能技术可以平衡能源的供需关系，加强能源系统的调度和管理。

第三，储能技术的应用可以促进能源行业的创新和发展，提高能源的利用效率和环境友好性。

5.储能技术对环境保护的贡献储能技术的应用可以促进可再生能源的大规模应用，减少对化石燃料的使用，降低碳排放和温室气体的释放。

通过储能技术，我们可以更加高效地利用可再生能源，实现能源的可持续发展和环境的可持续保护。

储能技术在可再生能源中的应用具有重要意义。

通过储能技术，我们可以克服可再生能源的间歇性和不稳定性问题，实现可靠稳定的能源供应，同时促进能源行业的创新和发展，为环境保护做出积极贡献。

太阳能热化学储能技术的研究及应用随着气候变化和环境问题的加剧，自然界的资源变得越来越紧缺，加之人们对能源的需求日益增长，发展清洁、可再生的能源成为了摆在全球人类面前的重要课题。

太阳能作为一种无限的清洁能源，被越来越多的国家和机构所重视。

为了使太阳能得到更好的利用，科学家们致力于研究和开发各种太阳能储能技术，其中太阳能热化学储能技术是一个备受瞩目的领域。

什么是太阳能热化学储能技术？太阳能热化学储能技术是一种利用太阳能对储能材料进行加热并充分吸收太阳能的过程，将光能转化为热能，并将热能储存在相变材料中，当需要释放时再将储存的热能释放出来。

相比于传统的太阳能热能储存技术，太阳能热化学储能技术具有更高的能量密度和更长久的储存时间，同时还能够充分利用太阳能，并将其转化为可靠的电力。

如何实现太阳能热化学储能技术？实现太阳能热化学储能技术主要需要两个步骤：储能和释能。

储能：太阳能热化学储能技术的关键在于储能材料的选择。

这种材料可以分为两类：化学变化储热材料和相变储热材料。

化学变化储热材料是指在加热的过程中，通过化学反应产生储热效果，因此可以称之为化学反应储能材料。

相变储热材料则是指在加热的过程中，通过物质相变所吸收的能量来储存、释放热量，因此可以称之为相变储能材料。

对于储存热量大约在100℃到200℃之间的太阳能，可以使用相变储能材料，而对于需要储存热量在200℃到400℃之间的太阳能，可以使用化学变化储热材料。

释能：释能过程是将储存的热能转化为电能的过程。

在太阳能热化学储能技术中，将释放的热能转化为电能主要有两种方式：热发电和温差发电。

热发电是指将储存的热能直接转化为电能的过程，其中最常见的方法是利用塔式太阳能热塔提升温度，驱动涡轮机发电。

而温差发电是指利用材料的热电效应将储存的热能转化为电能，其中最常见的应用是锗硅(III-V族)热电材料技术。

太阳能热化学储能技术的应用前景太阳能热化学储能技术将太阳能转化为可靠的电力，具有广泛的应用前景。

详解储能3大应用领域13个细分场景从整个电力系统的角度看，储能的应用场景可以分为发电侧储能、输配电侧储能和用户侧储能三大场景。

实际应用中，需要根据各种场景中的需求对储能技术进行分析，以找到最适合的储能技术。

本文着重分析储能的三大应用场景。

从整个电力系统的角度看，储能的应用场景可以分为发电侧储能、输配电侧储能和用户侧储能三大场景。

这三大场景又都可以从电网的角度分成能量型需求和功率型需求。

能量型需求一般需要较长的放电时间（如能量时移），而对响应时间要求不高。

与之相比，功率型需求一般要求有快速响应能力，但是一般放电时间不长（如系统调频）。

实际应用中，需要根据各种场景中的需求对储能技术进行分析，以找到最适合的储能技术。

本文着重分析储能的三大应用场景。

一、发电侧从发电侧的角度看，储能的需求终端是发电厂。

由于不同的电力来源对电网的不同影响，以及负载端难预测导致的发电和用电的动态不匹配，发电侧对储能的需求场景类型较多，包括能量时移、容量机组、负荷跟踪、系统调频、备用容量、可再生能源并网等六类场景。

能量时移能量时移是通过储能的方式实现用电负荷的削峰填谷，即发电厂在用电负荷低谷时段对电池充电，在用电负荷高峰时段将存储的电量释放。

此外，将可再生能源的弃风弃光电量存储后再移至其他时段进行并网也是能量时移。

能量时移属于典型的能量型应用，其对充放电的时间没有严格要求，对于充放电的功率要求也比较宽，但是因为用户的用电负荷及可再生能源的发电特征导致能力时移的应用频率相对较高，每年在300 次以上。

容量机组由于用电负荷在不同时间段有差异，煤电机组需要承担调峰能力，因此需要留出一定的发电容量作为相应尖峰负荷的能力，这使得火电机组无法达到满发状态，影响机组运行的经济性。

采用储能可以在用电负荷低谷时充电，在用电尖峰时放电以降低负荷尖峰。

利用储能系统的替代效应将煤电的容量机组释放出来，从而提高火电机组的利用率，增加其经济性。

容量机组属于典型的能量型应用，其对充放电的时间没有严格要求，对于充放电的功率要求也比较宽，但是因为用户的用电负荷及可再生能源的发电特征导致能力时移的应用频率相对较高，每年在200 次左右。