史上最全储能系统大盘点

各种储能系统优缺点对比储能技术的发展一直是人们关注的焦点，电池虽然是储能的代表，但其技术仍难以满足电网级储能的要求。

市场调研公司XXX预测，全球储能项目将在未来十年内吸引1220亿美元的投资。

传统的储能方式如抽水蓄能和压缩空气储能也在不断改进和创新，成为大规模储能系统中最为广泛应用的技术。

目前，储能系统主要分为机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能五类。

抽水蓄能是世界占比最高的储能技术，总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%。

其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。

机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。

抽水蓄能利用过剩电力将水从地势低的水库抽到地势高的水库，再在电网峰荷时通过水轮机发电机发电。

虽然具有日调节能力，但选址困难，依赖地势，投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗和线路损耗。

现阶段也受中国电价政策的制约，可能不是储能的发展趋势。

压缩空气储能则是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电。

该技术适合用于大规模风场，因为风能产生的机械功可以直接驱动压缩机旋转，从而提高效率。

总的来说，储能技术的发展仍有很大的潜力，需要不断的改进和创新，以满足电力系统的需求。

电池的工作原理是将化学能转化为电能，因此铅酸电池的储能效率较低。

同时，铅酸电池的能量密度也相对较低，需要更大的体积来储存相同的能量。

此外，铅酸电池的重量也比较大，不适合移动式应用。

2)锂离子电池：是目前应用最广泛的电池之一，其优点是能量密度高、寿命长、自放电率低、无记忆效应等。

锂离子电池的储能效率也相对较高，可以达到90%以上。

锂离子电池的应用范围广泛，包括电动汽车、智能手机、笔记本电脑等。

不足之处：锂离子电池的成本较高，且存在安全隐患。

在充电和放电过程中，锂离子电池可能会发生过热、短路等问题，导致爆炸和火灾。

全面解析储能电站系统在储能领域，储能电站扮演着重要角色，储能电站技术的应用贯穿于电力系统发电、输电、配电、用电的各个环节。

实现电力系统削峰填谷、可再生能源发电波动平滑与跟踪计划处理、高效系统调频，增加供电可靠性。

一、什么是储能电站储能电站是为了调节峰谷用电问题所设立的电站，储能电站是由储能本体单元及辅助设施、接入装置、测控装置组成。

储能电站的设立，就是想把我们在用电低峰时段要浪费掉的电量储存起来，在用电高峰的时候重新释放到电网中，来达到削峰填谷的的目的。

二、储能电站系统组成储能电站系统可以分为六个主要部分，即可再生能源，能源传输系统，转换系统，储存系统，管理系统和网络接入系统。

1、可再生能源可再生能源可以提供可再生能源，如风能发电机、太阳能阵列及潮流发电机等可再生，电能转换率较高的设备，这些设备有利于提高储能系统的经济效益。

2、能源传输系统这是可再生能源与转换系统之间的连接。

能源传输系统是储能电站系统最重要的部分，要求高度可靠性。

它是储能系统所有设备间关键性总线，将电能发送至转换系统。

3、转换系统这是储能电站及其联网系统的核心部分，用于将可再生能源或其它外部输入的电能转换为具有特定电压的电能，并根据不同的要求送往储存系统或网络接入系统。

转换系统的关键部件主要包括变压器（变换电压）、换流器、整流器（改变电流）等。

4、储存系统包括电池，氢燃料电池，超级电容器，储氢等储能设备，可以实现电能的存储输出。

5、管理系统是储能系统控制和管理的核心组件，主要用于监控和检测可再生能源、转换系统、储存系统和网络接入系统各部分的工作状态，并实施相应的控制措施，以达到节能、节电、安全控制的目的。

6、网络接入系统这是储能系统的一个重要组成部分，它的主要作用是将储能系统存储的电能输入到电网中，当负荷需求较低时，可以将多余的能源输出到电网中，从而达到电力平衡的目的。

三、储能电站建设价值1、提高电力质量当前，电网运营商更关心的是如何防止中断，而非考虑电力质量。

电化学储能系统讲解目前主要的储能技术包括以下几种：1.电池储能系统：（电化学储能系统）主要是指利用电化学反储存电量的设备，包括铅酸电池、镍氢电锂离子电池等。

2.超级电容器储能系统：主要是通过分离电荷来进行能量储存，其能快速充放电且寿命长。

3.压缩空气储能系统：主要是将气体压缩储存在容器内，需要时再释放气体用于驱动发电机产生电能。

4.水泵蓄能系统：主要是将水泵抽到高处储存，需要时放水利用重力驱动涡轮机生成电能。

5.飞轮储能系统：主要是利用惯性储存能量，将转速设置在高速，这样就能够储存大量的能量。

即主要的储能方式有：机械储能、化学储能、电磁储能，本文中主要讨论化学储能。

储能系统架构电池储能系统（Battery Energy Storage System,BESS），主要由储能电池、功率转（Power Conversion System，PCS）、电池管理（Battery Management System，BMS），能量管理（Energy ManagementSystem）等几部分组成。

1)电池管理系统BMS：担任感知角色，主要负责电池的监测、评估、保护以及均衡等；2)能量管理系统EMS：担任决策角色，主要负责数据采集、网络监控和能量调度等；3)储能变流器PCS：担任执行角色，主要功能为控制储能电池组的充电和放电过程，进行交流直流的变换。

完整的电化学储能系统主要由：电池组、电池管理系统（BMS）、能量管理系统（EMS）、储能变流器（PCS）、其它电气设备。

电化学储能成本构成电化学储能系统主要有：∙电池组∙电池管理系统（Battery Management System，简称BMS）∙能量管理系统（Energy Management System，简称EMS）∙储能逆变器（Power Conversion System，简称PCS）∙电气设备构成。

最终应用场景包括电站、电网公司、工商业、家庭户用等。

●电池组电池组成本是电化学储能系统的主要成本，是未来产业链技术迭代和降成本的主要环节。

史上最全储能系统优缺点梳理
谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。

实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。

而在大规模储能系统中，最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和创新。

今天，无所不能(caixinenergy)为大家推荐一篇文章，该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用。

现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。

目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。

全球现有的储能系统
1、机械储能
机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。

(1)抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电，效率一般为75%左右，俗称进4出3，具有日调节能力，用于调峰和备用。

【无所不能文｜严同】现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。

目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。

全球现有的储能系统1机械储能机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。

（1）抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电，效率一般为75%左右，俗称进4出3，具有日调节能力，用于调峰和备用。

不足之处：选址困难，及其依赖地势；投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗+线路损耗；现阶段也受中国电价政策的制约，去年中国80%以上的抽蓄都晒太阳，去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策，以后可能会好些，但肯定不是储能的发展趋势。

（2）压缩空气储能（CAES）：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电。

国外研究较多，技术成熟，我国开始稍晚，好像卢强院士对这方面研究比较多，什么冷电联产之类的。

压缩空气储也有调峰功能，适合用于大规模风场，因为风能产生的机械功可以直接驱动压缩机旋转，减少了中间转换成电的环节，从而提高效率。

不足之处：一大缺陷在于效率较低。

原因在于空气受到压缩时温度会升高，空气释放膨胀的过程中温度会降低。

在压缩空气过程中一部分能量以热能的形式散失，在膨胀之前就必须要重新加热。

通常以天然气作为加热空气的热源，这就导致蓄能效率降低。

还有可以想到的不足就是需要大型储气装置、一定的地质条件和依赖燃烧化石燃料。

（3）飞轮储能：是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来。

需要能量时，飞轮减速运行，将存储的能量释放出来。

史上最全储能系统优缺点梳理谈到储能,人们很容易想到电池,但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求;实际上,储能的市场潜力非常巨大,根据市场调研公司Pike Research 的预测,从2011年到2021年的10年间,将有1220亿美元投入到全球储能项目中来;而在大规模储能系统中,最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和创新;今天,无所不能caixinenergy为大家推荐一篇文章,该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用;现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能;目前世界占比最高的是抽水蓄能,其总装机容量规模达到了127GW,占总储能容量的99%,其次是压缩空气储能,总装机容量为440MW,排名第三的是钠硫电池,总容量规模为316MW;全球现有的储能系统1、机械储能机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等;1抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库,电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电,效率一般为75%左右,俗称进4出3,具有日调节能力,用于调峰和备用;不足之处：选址困难,及其依赖地势;投资周期较大,损耗较高,包括抽蓄损耗+线路损耗;现阶段也受中国电价政策的制约,去年中国80%以上的抽蓄都晒太阳,去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策,以后可能会好些,但肯定不是储能的发展趋势;2压缩空气储能CAES：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量,由电动机带动空气压缩机,将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴,当系统发电量不足时,将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧,导入燃气轮机作功发电;国外研究较多,技术成熟,我国开始稍晚,好像卢强院士对这方面研究比较多,什么冷电联产之类的;压缩空气储也有调峰功能,适合用于大规模风场,因为风能产生的机械功可以直接驱动压缩机旋转,减少了中间转换成电的环节,从而提高效率;不足之处：一大缺陷在于效率较低;原因在于空气受到压缩时温度会升高,空气释放膨胀的过程中温度会降低;在压缩空气过程中一部分能量以热能的形式散失,在膨胀之前就必须要重新加热;通常以天然气作为加热空气的热源,这就导致蓄能效率降低;还有可以想到的不足就是需要大型储气装置、一定的地质条件和依赖燃烧化石燃料;3飞轮储能：是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来;需要能量时,飞轮减速运行,将存储的能量释放出来;飞轮储能其中的单项技术国内基本都有了但和国外差距在10年以上,难点在于根据不同的用途开发不同功能的新产品,因此飞轮储能电源是一种高技术产品但原始创新性并不足,这使得它较难获得国家的科研经费支持;不足之处：能量密度不够高、自放电率高,如停止充电,能量在几到几十个小时内就会自行耗尽;只适合于一些细分市场,比如高品质不间断电源等;2、电气储能1超级电容器储能：用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量;与利用化学反应的蓄电池不同,超级电容器的充放电过程始终是物理过程;充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保;超级电容没有太复杂的东西,就是电容充电,其余就是材料的问题,目前研究的方向是能否做到面积很小,电容更大;超级电容器的发展还是很快的,目前石墨烯材料为基础的新型超级电容器,非常火;Tesla首席执行官Elon Musk早在2011年就表示,传统电动汽车的电池已经过时,未来以超级电容器为动力系统的新型汽车将取而代之;不足之处：和电池相比,其能量密度导致同等重量下储能量相对较低,直接导致的就是续航能力差,依赖于新材料的诞生,比如石墨烯;2超导储能SMES：利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能的装置;超导储能系统大致包括超导线圈、低温系统、功率调节系统和监控系统4大部分;超导材料技术开发是超导储能技术的重中之重;超导材料大致可分为低温超导材料、高温超导材料和室温超导材料;不足之处：超导储能的成本很高材料和低温制冷系统,使得它的应用受到很大限制;可靠性和经济性的制约,商业化应用还比较远;3、电化学储能1铅酸电池：是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池;目前在世界上应用广泛,循环寿命可达1000 次左右,效率能达到80%-90%,性价比高,常用于电力系统的事故电源或备用电源;不足之处：如果深度、快速大功率放电时,可用容量会下降;其特点是能量密度低,寿命短;铅酸电池今年通过将具有超级活性的炭材料添加到铅酸电池的负极板上,将其循环寿命提高很多;2锂离子电池：是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池;主要应用于便携式的移动设备中,其效率可达 95%以上,放电时间可达数小时,循环次数可达5000 次或更多,响应快速,是电池中能量最高的实用性电池,目前来说用的最多;近年来技术也在不断进行升级,正负极材料也有多种应用;市场上主流的动力锂电池分为三大类：钴酸锂电池、锰酸锂电池和磷酸铁锂电池;前者能量密度高,但是安全性稍差,后者相反,国内电动汽车比如比亚迪,目前大多采用磷酸铁锂电池;但是好像老外都在玩三元锂电池和磷酸铁锂电池锂硫电池也很火,是以硫元素作为正极、金属锂作为负极的一种电池,其理论比能量密度可达2600wh/kg,实际能量密度可达450wh/kg;但如何大幅提高该电池的充放电循环寿命、使用安全性也是很大的问题;不足之处：存在价格高4 元/wh、过充导致发热、燃烧等安全性问题,需要进行充电保护;3钠硫电池：是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池;循环周期可达到4500 次,放电时间 6-7 小时,周期往返效率75%,能量密度高,响应时间快;目前在日本、德国、法国、美国等地已建有200 多处此类储能电站,主要用于负荷调平,移峰和改善电能质量;不足之处：因为使用液态钠,运行于高温下,容易燃烧;而且万一电网没电了,还需要柴油发电机帮助维持高温,或者帮助满足电池降温的条件;4液流电池：利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池;电池的功率和能量是不相关的,储存的能量取决于储存罐的大小,因而可以储存长达数小时至数天的能量,容量可达MW 级;这个电池有多个体系,如铁铬体系,锌溴体系、多硫化钠溴体系以及全钒体系,其中钒电池最火吧;不足之处：电池体积太大;电池对环境温度要求太高;价格贵这个可能是短期现象吧;系统复杂又是泵又是管路什么的,这不像锂电等非液流电池那么简单;电池储能都存在或多或少的环保问题;4、热储能热储能：热储能系统中,热能被储存在隔热容器的媒介中,需要的时候转化回电能,也可直接利用而不再转化回电能;热储能又分为显热储能和潜热储能;热储能储存的热量可以很大,所以可利用在可再生能源发电上;不足之处：热储能要各种高温化学热工质,用用场合比较受限;5、化学类储能化学类储能：利用氢或合成天然气作为二次能源的载体,利用多余的电制氢,可以直接用氢作为能量的载体,也可以将其与二氧化碳反应成为合成天然气甲烷,氢或者合成天然气除了可用于发电外,还有其他利用方式如交通等;德国热衷于推动此技术,并有示范项目投入运行;不足之处：全周期效率较低,制氢效率仅40%,合成天然气的效率不到35%;引用前人的总结：PHS- 抽水蓄能;CAES- 压缩空气;Lead-Acid：铅酸电池;NiCd：镍镉电池;NaS：钠硫电池;ZEBRA：镍氯电池;Li-ion：锂电池;Fuel cell：燃料电池;Metal-air：金属空气电池;VRB：液流电池;ZnbBr：液流电池;PSB：液流电池;Solar Fuel：太阳能燃料电池;SMES：超导储能;Flywheel：飞轮; Capacitor/Supercapcitor：电容/超级电容;AL-TES：水/冰储热/冷系统;CES：低温储能系统;HT-TES：储热系统;总体来说,目前研究发展主要还是集中于超级电容和电池锂电池、液流电池上;材料领域的突破才是关键;可靠储能后的电网会是什么样1、支撑实现能源互联网,智能电网储能是智能电网实现能量双向互动的重要设备;没有储能,完整的智能电网无从谈起;2、利用储能技术面对新能源考验主要就是平抑、稳定风能、太阳能等间歇式可再生能源发电的输出功率,提高电网接纳间歇式可再生能源能力;3、减小峰谷差,提高设备利用率电网企业在调峰和供电压力得到缓解的同时,可获取更多的高峰负荷收益;4、提高电网安全可靠性和电能质量提供应急电源;减少因各种暂态电能质量问题造成的损失;。

储能电站系统全面解析
一、储能基础知识
1.1 系统的定义、功能、组成
储能技术是指利用化学或者物理的方法将一次能源产生的电能存储起来，并在需要时释放。

包括能量和物质的输入和输出、能量的转换和储存设备。

电池储能系统（Battery Energy Storage System，简称BESS）是一个利用采锂电池/铅电池作为能量储存载体，一定时间内存储电能和一定时间内供应电能的系统，具有平滑过渡、削峰填谷、调频调压等功能。

目前储能系统主要由储能单元和监控与调度管理单元组成：储能单元包含储能电池组（BA）、电池管理系统（BMS）、储能变流器（PCS）等；监控与调度管理单元包括中央控制系统（MGCC）、能量管理系统（EMS）等。

2020年上半年已开标的5个1C储能项目价格汇总如下，这五个项目中，厂家的平均投标价格约为245.1USD/kW，低于此前彭博新能源财经预期的270 USD/kW，主要原因由于彭博统计的项目包括众多海外项目，成本价格略高。

而国内已开标项目的最低价已经达到203.9 USD/kW，未来还有进一步下降空间。

储能系统分类与应用场景解析储能系统是指能够将电能转化为其他形式的能量，并能在需要时将能量重新转化为电能的设备或系统。

随着能源需求的增长和能源结构的转型，储能技术的重要性日益突出。

储能系统不仅可以提供可靠的能源供应，还可以提高能源利用率、平衡能源供需关系、提高能源系统的稳定性。

本文将从功能上对储能系统进行分类，并分析各类储能系统的应用场景。

1. 储能系统的分类储能系统根据其储能方式和应用场景的不同，可以分为以下几类：（1）电化学储能系统：电池储能、超级电容储能等。

电化学储能系统是目前应用最广泛的储能技术之一，具有高能量密度、高效率、长寿命等特点。

电池储能系统可分为铅酸电池、锂离子电池、钠离子电池等多种类型，应用于移动储能设备、电动汽车、电网储能等领域。

（2）机械储能系统：液压储能、飞轮储能等。

机械储能系统通过将电能转化为机械能进行储存，具有能量密度高、响应速度快等特点。

飞轮储能系统通常用于瞬时储能和平衡电网频率等场景，而液压储能系统主要用于大功率储能和长时间储能。

（3）热能储能系统：热储能、蓄冷储能等。

热能储能系统利用电能将热能进行储存，可用于提供热水、供暖等应用。

蓄冷储能系统通过在低峰时段将电能用于制冷，然后在高峰时段释放冷能，以达到节能减排的目的。

（4）化学储能系统：氢能储能、氨储能等。

化学储能系统通过将电能转化为化学能进行储存，具有高能量密度和可再生的特点。

氢能储能系统可将电能转化为氢气进行储存，然后再通过燃料电池将氢气转化为电能使用。

（5）电磁储能系统：电感储能、超导磁能储能等。

电磁储能系统通过电流和磁场的相互作用进行能量转化和储存，被广泛应用于磁悬浮列车、计算机设备等场景。

2. 储能系统的应用场景储能系统广泛应用于各个领域，其中一些典型的应用场景如下：（1）电网储能：随着可再生能源的快速发展和电力系统的变革，电网储能逐渐成为解决电力系统不稳定性和提高能源利用率的主要手段。

电网储能系统可以实现对电力系统的削峰填谷，提高电力系统的灵活性和可调度性，平衡电网的供需关系，提高电能供应的可靠性和稳定性。