综述各类储能装置的储能技术
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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。
储能关键技术和材料随着能源消耗的日益增加和对环境保护的要求不断提高,储能技术成为解决能源短缺和碳排放问题的重要手段。
储能关键技术和材料的研发和应用对于推动清洁能源的发展具有重要意义。
本文将从储能技术和材料的角度,介绍几种常见的储能技术和相关材料的应用。
一、储能技术1. 锂离子电池技术锂离子电池是目前应用最为广泛的储能技术之一。
它具有能量密度高、循环寿命长、无记忆效应等优点。
锂离子电池的关键材料包括正极材料、负极材料和电解液。
正极材料一般采用锂铁磷酸盐、钴酸锂等,负极材料主要是石墨,电解液则是由有机溶剂和盐组成。
未来的发展方向是提高电池的能量密度和循环寿命,降低成本。
2. 燃料电池技术燃料电池是通过氢气和氧气的化学反应产生电能的装置。
它具有高效率、无污染、可持续等特点。
燃料电池的关键材料包括电极催化剂、电解质和气体扩散层。
电极催化剂通常采用贵金属如铂、钯等,电解质则是聚合物膜。
目前,燃料电池的应用还受到氢气的储存和供应的限制,未来的发展方向是开发更高效的催化剂和储氢材料。
3. 超级电容器技术超级电容器是一种能量存储装置,具有高功率密度和长循环寿命的特点。
它的关键材料是电极材料和电解质。
电极材料主要有活性炭、碳纳米管等,电解质则是有机溶剂或离子液体。
超级电容器的未来发展方向是提高能量密度和减小尺寸,以满足更多领域的需求。
二、储能材料1. 硅锂材料硅锂材料是一种新型的锂离子电池材料,具有高容量和高能量密度的特点。
但由于硅锂材料存在容量衰减和体积膨胀等问题,目前在商业化应用上还存在一定的挑战。
未来的研究方向是解决硅锂材料的稳定性和循环寿命问题。
2. 钒氧化物材料钒氧化物材料是超级电容器的常用电极材料,具有高比电容和优良的循环寿命。
但目前的研究主要集中在实验室阶段,商业化应用还存在一定的难度。
未来的发展方向是提高钒氧化物材料的能量密度和降低成本。
3. 钢铁储能材料钢铁储能材料是一种新型的储能技术,通过储存钢铁的热能来实现能量的存储。
储能技术介绍储能技术是指将能量从一段时间内产生的高负荷时段转移到另一段时间内低负荷时段的技术。
它在能源领域中起着至关重要的作用,可以解决能源供需不平衡、提高能源利用效率、降低能源消耗等问题。
下面将介绍几种常见的储能技术。
化学储能技术是目前应用最广泛的一种储能技术。
它利用化学反应将电能转化为化学能并储存起来,当需要时再将化学能转化为电能进行使用。
常见的化学储能技术包括电池和燃料电池。
电池是将化学能直接转化为电能的装置,它具有高能量密度、长寿命和低排放等优点,被广泛应用于电动车、移动通信设备等领域。
燃料电池则是利用化学反应将燃料中的化学能转化为电能,它具有高效率、无污染和可再生等特点,被广泛研发和应用于交通运输、航空航天等领域。
机械储能技术是另一种常见的储能技术。
它通过将能量转化为机械形式并储存起来,当需要时再将机械能转化为电能进行使用。
常见的机械储能技术包括压缩空气储能和飞轮储能。
压缩空气储能是将电能利用压缩机将空气压缩储存起来,当需要时通过膨胀机将压缩空气释放出来驱动发电机发电。
飞轮储能则是利用高速旋转的飞轮将机械能存储起来,当需要时通过减速装置将旋转能转化为电能进行使用。
机械储能技术具有响应速度快、寿命长和无污染等优点,被广泛应用于储能电站和微网等领域。
热储能技术也是一种常见的储能技术。
它通过将能量转化为热能并储存起来,当需要时再将热能转化为电能进行使用。
常见的热储能技术包括储热式发电和地热能储能。
储热式发电是利用太阳能等可再生能源产生的热能,通过储热系统将热能储存起来,当需要时通过发电机将热能转化为电能。
地热能储能则是利用地下储存的热能,通过地热井将地热能提取出来并转化为电能进行使用。
热储能技术具有可持续性、稳定性和高效性等优点,被广泛应用于工业生产、供暖和发电等领域。
光伏储能技术是一种新兴的储能技术。
它利用太阳能光伏发电系统将太阳能转化为电能,并通过储能装置将电能储存起来,当需要时进行使用。
常见储能技术分类与性能分析储能技术是指将电能或其他形式的能量在储存装置中暂时保存,待需要时再释放出来的技术。
随着可再生能源的快速发展,储能技术在电力系统中的重要性日益增加。
常见的储能技术主要分为机械能储能、化学能储能和电磁能储能三大类。
机械能储能技术主要包括压缩空气储能、液流储能和重力储能。
压缩空气储能是通过将空气压缩至高压状态,然后存储起来,待需求时释放压力,使空气膨胀驱动涡轮发电机发电。
液流储能则是利用液体在储存装置中的流动产生动能,待需求时通过液机组或液压机等方式将动能转化为电能。
重力储能则是利用重力的作用,将物体抬升到较高的位置,待需要时通过释放物体产生下落运动,从而驱动涡轮或其他设备发电。
化学能储能技术主要包括电化学储能和热化学储能。
电化学储能是指利用电化学反应将电能转化为化学能,待需要时通过电化学反应逆过程将化学能转化为电能。
常见的电化学储能技术包括锂离子电池、钠硫电池和铅酸电池等。
热化学储能则是通过化学反应释放高温热能,再将热能转化为电能,常见的热化学储能技术包括氢氧化钠燃烧储热储能系统和溴锤烷储热储能系统等。
电磁能储能技术主要包括超导磁能储存和电容储能。
超导磁能储存是通过将电流通过超导线圈产生磁场能,待需要时通过磁场回路消耗超导线圈中的磁场能,从而将磁场能转化为电能。
电容储能则是指通过将电能储存到电容器中,待需要时通过放电将电场能转化为电能。
各种储能技术有不同的性能特点。
机械能储能技术具有较大的容量和较长的寿命,但实现效率相对较低。
化学能储能技术具有较高的能量密度和较高的能量转化效率,但寿命相对较短。
电磁能储能技术具有较快的响应速度和较高的功率密度,但造价较高。
因此,在实际应用中,需要根据具体需求来选择适合的储能技术。
总体来说,储能技术的发展与应用将对电力系统的可靠性、可持续性和经济性产生重要影响。
随着科技的不断进步和创新,储能技术将能够更好地满足电力系统对储能的需求,推动清洁能源的大规模应用和智能电网的建设。
机械工程中的储能技术研究一、引言储能技术是当今热门的研究领域之一。
随着能源需求的增长和可再生能源的普及,储能技术在机械工程中的应用变得越来越重要。
本文将介绍一些目前常见的机械工程中的储能技术,并探讨其优势和挑战。
二、机械储能技术综述机械储能技术主要包括压缩空气储能、蓄能飞轮、电动汽车储能等。
这些技术在能源存储和回收方面有着不同的优势和限制。
1. 压缩空气储能压缩空气储能技术基于将机械能转化为压缩空气能,存储在高压容器中。
当需要回收能量时,压缩空气通过液压软管输送到涡轮机,驱动涡轮机转动以产生电能。
这种技术可以解决风力和太阳能发电存在的不稳定性问题,但其效率相对较低。
2. 蓄能飞轮蓄能飞轮技术是通过将机械能储存在高速旋转的飞轮中来实现能量存储。
当能量需要释放时,飞轮旋转动能转化为电能。
蓄能飞轮具有高输出功率和快速响应的特点,但存在转速限制和机械磨损的问题。
3. 电动汽车储能电动汽车储能是一种通过将电能储存在电池中,并通过电驱动系统将能量转化为机械能的技术。
电动汽车的储能技术已经得到了广泛应用,其优势在于能量密度较高,同时也面临着电池寿命和充电时间等挑战。
三、储能技术在机械工程中的应用除了上述提到的储能技术,还有许多其他的技术在机械工程中得到了应用。
1. 冷却系统储能冷却系统储能利用机械能将冷气制冷机的压缩机储存能量,以便在高峰期提供额外的冷却能力。
这种技术可以降低冷气系统的能耗,节约能源。
2. 水力储能水力储能利用水的重力势能来储存和释放能量。
这种技术一般通过建造水库和涡轮发电机来实现。
水力储能具有高效率和长寿命的特点,被广泛应用于应对能源储备需求。
3. 动能破碎储能动能破碎储能利用机械能将物体破碎的过程中释放出的能量储存起来。
这种技术可以在物体破碎时将能量回收,减少耗能。
四、储能技术的挑战和发展前景储能技术面临着一些挑战,如能量损耗、寿命限制、成本等。
同时,随着可再生能源的快速发展,对储能技术的需求也在不断增长。
储能设备原理储能设备是指能够存储能量以备后续使用的设备。
随着能源需求的不断增长和能源供给的不稳定性,储能设备的重要性日益凸显。
它可以帮助平衡能源的供需关系,提高能源利用效率,减少能源浪费,并为可再生能源的大规模应用提供支持。
本文将从储能设备的原理入手,介绍常见的储能技术及其工作原理。
储能设备的原理可以分为电化学储能、机械储能、热能储能和电磁储能等几个方面。
下面将分别对这些储能技术进行详细的介绍。
一、电化学储能电化学储能是指通过化学反应将电能转化为化学能,再将化学能转化为电能的储能方式。
最常见的电化学储能技术包括电池和超级电容器。
1. 电池电池利用化学反应将电能储存起来,在需要的时候将化学能转化为电能输出。
电池的基本结构包括正极、负极和电解质。
当正极和负极之间连接外部电路时,化学反应在电池内部发生,产生电流。
电池的工作原理主要取决于其内部化学反应的类型和特性。
2. 超级电容器超级电容器是一种电化学储能装置,利用电极材料之间的电荷分离来储存电能。
与电池相比,超级电容器的能量密度较低,但具有高功率密度和长寿命的特点。
超级电容器的工作原理基于电荷在电极表面的吸附和解吸过程,通过在电极上形成双电层或伪电容层来实现电能的储存和释放。
二、机械储能机械储能是指将机械能转化为其他形式的能量以备后续使用的储能方式。
常见的机械储能技术包括抽水蓄能、飞轮储能和弹簧储能等。
1. 抽水蓄能抽水蓄能是通过把水从低处抽到高处,将机械能转化为重力势能来储存能量。
当需要释放能量时,可以将水从高处放回低处,通过水轮机将重力势能转化为机械能。
2. 飞轮储能飞轮储能是利用高速旋转的飞轮来储存机械能。
当需要释放能量时,通过与发电机相连,将飞轮的旋转动能转化为电能输出。
3. 弹簧储能弹簧储能是通过压缩或拉伸弹簧将机械能储存起来。
当需要释放能量时,可以释放弹簧,将弹性势能转化为机械能或电能。
三、热能储能热能储能是通过将热能转化为其他形式的能量以备后续使用的储能方式。
储能知识点总结一、储能的基本概念储能是指将能量在一定时间内存储起来,并在需要时释放能量以供利用的过程。
根据能量的类型,储能可以分为电能、热能、动能、化学能等多种形式。
其中,电能储能是能源领域中最常见和应用最广泛的一种储能形式,也是本文重点介绍的内容。
电能储能是指将电能储存于储能装置中,并在需要时将其释放,转换成电能的一种技术。
其主要目的是为了解决电能的供需不平衡、提高电能利用率、促进电网升级和提供备用电源等方面的需求。
电能储能技术主要包括蓄电池、超级电容、储能飞轮、压缩空气储能、抽水蓄能和电化学储能等多种形式。
二、储能技术1. 蓄电池储能技术蓄电池储能技术是利用蓄电池将电能储存起来,并在需要时将其释放,转换成电能的一种技术。
蓄电池是目前电能储能技术中应用最为广泛和成熟的一种形式,其主要特点是能量密度高、循环寿命长、响应速度快和无污染等优点。
蓄电池储能技术主要包括铅酸蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、钛酸锂电池等多种类型。
2. 超级电容储能技术超级电容(Supercapacitor)是一种能量密度较低、功率密度较高的电化学储能装置,具有高效、环保、可靠、稳定等优点。
超级电容储能技术主要应用于瞬态功率补偿、能量回收、电动车辆、轨道交通和可再生能源等领域。
3. 储能飞轮技术储能飞轮是一种能量密度较高、响应速度快、循环寿命长的机械储能装置,具有高效、可靠、无污染等优点。
储能飞轮技术主要应用于瞬态功率补偿、频率调节、电网平衡和电网稳定等领域。
4. 压缩空气储能技术压缩空气储能是将电能转换成压缩空气,储存在储气库中,并在需要时将其释放,转换成电能的一种技术。
压缩空气储能技术主要应用于电网调峰、峰谷电价、备用电源和微电网等方面。
5. 抽水蓄能技术抽水蓄能是将电能转换成机械能,利用水泵将水抽到高处的水库中,待需要时释放水流,驱动水轮机发电的一种技术。
抽水蓄能技术是一种成本低、效率高、循环寿命长的储能形式,具有调峰填谷、灵活性强等优点。
储能技术及应用现状综述随着能源需求的不断增长和可再生能源的快速发展,储能技术的重要性日益凸显。
储能技术可将能源储存起来,在需要的时候释放出来,以弥补能源供应的不稳定性和间断性,提高能源利用效率。
本文将综述当前储能技术的现状及其应用领域,包括电池储能、压缩空气储能、水储能和热储能等。
首先,电池储能是目前应用最广泛的储能技术之一。
电池储能通过将电能转化为化学能,并在需要时将其转化回来,实现能量的储存和释放。
目前最常见的电池储能技术包括铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等。
锂离子电池由于其高能量密度和长循环寿命,被广泛应用于电动汽车和可再生能源的储能系统中。
然而,电池储能技术还面临着成本高昂、资源有限以及安全性等挑战。
其次,压缩空气储能是一种利用气体的压缩和膨胀来储存和释放能量的技术。
压缩空气储能可以通过将空气压缩储存,待需要时释放并通过涡轮机转化为电能。
这种储能技术具有储能容量大、寿命长、适应性强等优势,可以应用于电力系统的峰谷平衡和能源供应保障等方面。
然而,压缩空气储能的效率较低、成本较高以及对地质条件有一定的限制,限制了其在实际应用中的推广和发展。
水储能是一种利用水体的高位和低位之间的高度差来储存和释放能量的技术。
水储能可以通过将水抬升到高处储存,待需要时通过水轮机将其释放并转换为电能。
该技术具有储能容量大、影响范围广、运行可靠等优势,适用于电力系统的调峰、能量储备和备用电源等领域。
目前,水储能技术主要应用于水电站,但存在着受地理条件限制、环境生态影响等问题,限制了其在全球范围内的应用。
最后,热储能是一种利用物质的温度差来储存和释放能量的技术。
热储能可以通过将热能储存于储能介质中,待需要时释放并转化为电能或其他形式的能量。
常见的热储能技术包括熔盐储能、岩浆热储能和季节性热储能等。
熔盐储能技术具有高温稳定性和较长的寿命,可以用于太阳能热发电系统和工业余热回收等领域。
岩浆热储能技术则具有高能量储存密度和灵活性,被广泛应用于地热能的开发和利用。
储能技术是指将电能等形式的能量转化为其它形式存储起来,以备后续使用。
市场上常见的储能技术路线包括以下几种:
1. 机械储能技术:机械储能技术是指将电能转化为机械能,通过储能装置(如飞轮、压缩空气等)将机械能存储起来,待需要时再将机械能转化为电能输出。
机械储能技术具有高效、响应速度快等优点,但成本较高。
2. 化学储能技术:化学储能技术是指将电能通过电化学反应转化为化学能,通过储能装置(如电池、燃料电池等)将化学能存储起来,待需要时再将化学能转化为电能输出。
化学储能技术具有能量密度高、环保等优点,但存在使用寿命短、成本高等问题。
3. 电磁储能技术:电磁储能技术是指将电能转化为磁能,通过储能装置(如超导体、电感器等)将磁能存储起来,待需要时再将磁能转化为电能输出。
电磁储能技术具有能量密度高、使用寿命长等优点,但存在成本高、响应速度慢等问题。
4. 热储能技术:热储能技术是指将电能转化为热能,通过储能装置(如热储罐、热泵等)将热能存储起来,待需要时再将热能转化为电能输出。
热储能技术具有能量密度高、环保等优点,但存在响应速度慢、成本高等问题。
总之,市场上常见的储能技术路线包括机械储能技术、化学储能技术、电磁储能技术和热储能技术。
不同的储能技术路线各有优缺点,需要根据实际需求和经济性进行选择。
储能技术种类和特点This model paper was revised by the Standardization Office on December 10, 2020储能技术种类和特点储能技术是通过装置或物理介质将能量储存起来以便以后需要时利用的技术。
储能技术按照储存介质进行分类,可以分为机械类储能、电气类储能、电化学类储能、热储能和化学类储能。
一机械类储能机械类储能的应用形式只要有抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。
1.1 抽水蓄能(1)基本原理电网低谷时利用过剩电力将作为液态能量媒体的水从低标高的水库抽到高标高的水库,电网峰荷时高标高水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电。
(2)特点属于大规模、集中式能量储存,技术相当成熟,可用于电网的能量管理和调峰;效率一般约为 65%~75% ,最高可达80%~85%;负荷响应速度快(10%负荷变化需10秒钟),从全停到满载发电约5分钟,从全停到满载抽水约1分钟;具有日调节能力,适合于配合核电站、大规模风力发电、超大规模太阳能光伏发电。
(3)缺点需要上池和下池;厂址的选择依赖地理条件,有一定的难度和局限性;与负荷中心有一定距离,需长距离输电。
(4)应用目前,抽水蓄能机组在一个国家总装机容量中所占比重的世界平均水平为3%左右。
截至2012年底,全世界储能装置总容量为128GW,其中抽水蓄能为127GW,占99%。
截至2012年年底,我国共有抽水蓄能电站34座,其中,投运26座,投运容量2064.5万千瓦约占全国总装机容量11.4亿千瓦的1.8% 。
(另在建8座,在建容量894万千瓦)1.2 飞轮储能(1)基本原理在一个飞轮储能系统中,电能用于将一个放在真空外壳内的转子即一个大质量的由固体材料制成的圆柱体加速(达几万转/分钟),从而将电能以动能形式储存起来(利用大转轮所储存的惯性能量)。
(2)优点寿命长(15~30年);效率高(90%);少维护、稳定性好;较高的功率密度;响应速度快(毫秒级)。
综述各类储能装置的储能技术廖曙生(广东电网公司汕头供电局)1前言电力生产是一个连续的过程,发电、负荷和损耗之间需时刻保持基本平衡。
随着新能源技术的发展,电力系统逐步接入了很多分布式电源。
而发布式电源,例如风能发电,对外界气候比较敏感,易受实时风力波动性和间歇性的影响,严重时将导致风力发电机出力与负荷之间不能实现功率平衡,从而影响电力系统的稳定运行。
为解决这一问题,可在系统中安装储能元件,系统电力充沛时储存能源,电力紧缺时释放电力,利用储能装置的有功出力填补风电场有功出力缺额,实现风电场出力与负荷间的有功功率平衡。
目前,储能技术取得比较大的发展,各类储能装置的充放电特性已被充分认知,大容量的储能装置已经投入工业试运行;统筹风电、太阳能光伏、储能装置和负荷的微网技术研究已经达到实用化阶段。
可以肯定地说,储能技术将在智能电网中得到更为广泛的应用。
本文将着重介绍各类大容量级先进电力储能装置的特点,并从技术、市场和价格等层面进行综合分析对比。
2储能装置概述目前,储能技术主要有物理储能、电磁储能、电化学储存和变相储能等。
其中物理储能主要包括飞轮储能、抽水蓄能、压缩空气储能等;电磁储能主要是超导储能;电化学储能主要包括蓄电池储能、超级电容储能、燃料电池储能等;变相储能主要有冰蓄冷储能等。
3储能装置比较3.1飞轮储能飞轮储能技术是一种机械储能方式,它以动能的形式存储能量,经过功率变换器,完成机械能-电能相互转换。
它外部输入的电能通过电力电子装置驱动电动机旋转,电动机带动飞轮旋转,飞轮将电能储存为机械能;当外部负载需要能量时,飞轮带动发电机旋转,将动能变换为电能,并通过电力电子装置对输出电能进行控制。
飞轮储能功率密度一般大于5kW/kg,能量密度超过20Wh/kg,循环使用寿命长,工作温区较宽,无噪声,无污染,最大容量已达5kW·h。
主要用于不间断电源(UPS)、应急电源(EPS)、电网调峰、频率和电能质量控制,预计未来将首先在电力调节、UPS等领域实现商业应用。
从性能角度讲,飞轮储能优势在于:(1)储能密度高。
转子转速大于60000r/min的飞轮电池,在75%放电深度下产生大于20Whr/lb的比能量,而镍氢电池只有5~6Whr/lb的比能量,其放电深度一般限制30~40%的范围内。
同样的储能容量下,飞轮储能的占地面积往往只有电池的1/3。
(2)使用寿命长。
国外产品经过不断地更新和提高性能,寿命已经达到可充放电15年、10万次以上。
(3)无过充电、过放电问题。
化学电池一般不能深度放电,也不能过充电,否则其寿命会急剧下降。
而飞轮电池在深度放电时,其性能完全不受影响,而且在电力电子协助下,可以通过限制转子的最高转速来限制过充电。
而且容易测量放电深度。
飞轮电池只要测出转子的转速,就能确切知道其放电深度。
(4)充电时间短。
飞轮电池的充电一般在几分钟之内即可完成,而化学电池则需要几个小时,常见的需要七八个小时。
(5)对温度不敏感。
化学电池在高温或低温时其性能会急剧下降,而飞轮电池则不会。
(6)对环境友好。
化学电池在报废后会对环境产生恶劣影响,而且回收成本较高。
飞轮电池是一种绿色电池,它不会对环境产生任何影响。
飞轮储能最突出的缺点在于自放电率高,如停止充电,能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。
因此,飞轮储能一般适用于高功率、短时间放电或频繁充放电的储能需求。
从市场角度讲,飞轮储能技术思想在上世纪50年代即被提出后,由于当时各种技术条件限制,在发展不久即遇到瓶颈。
直到上世纪90年代,随着新材料技术、超导技术、磁悬浮技术、电子电力技术的发展,以及能源意识、环保意识的增强,飞轮储能技术才得以高速发展。
全世界范围内能提供商品的厂家约有十余家,而目前我国的大规模飞轮储能技术还停留在实验室研究阶段,与国外技术水平差距在10年以上。
3.2超级电容储能普通电容器由于储存能量过小,未能用作电力系统中的储能装置。
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,充电速度快,放电电流仅受内阻和发热限制,能量转换率高,循环使用寿命长,放电深度深,长期使用免维护,低温特性好,没有“记忆效应”,它的储存容量为普通电容器的20~1000倍。
从性能方面讲,超级电容的优点在于:在很小的体积下达到法拉级的电容量;可以瞬间释放的功率比普通电池高近十倍,而且不会损坏;充放电循环寿命在十万次以上,远高于一般蓄电池;充电迅速,比普通电池快几十倍;和电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响;有超强的荷电保持能力,漏电量非常小;温度适应范围广,在较低温度下仍可正常工作;从环保的角度考虑,它是一种绿色能源;超级电容器可焊接,因而不存在像电池接触不牢固等问题。
超级电容的缺点在于:如果使用不当会造成电解质泄漏等现象;和铝电解电容器相比,它内阻较大,因而不可以用于交流电路;更重要的是,虽然超级电容其容量远远大于一般电容,但相比于技术成熟的蓄电池仍然很小,而且所占的体积也更大,因而储能密度远不如蓄电池。
从市场方面讲,目前超级电容器在市面上远没有其它电池那么常见,超级电容器更多的是被用于成品的配件使用,购买方式主要还是批量定制为主。
根据国内知名超级电容生产厂商提供的产品数据来看,目前市场上可大量采购的高能量型超级电容额定电压一般为2.7V,容量最大可达到数千至一万法拉,价格一般在每只数百元上下。
以此为例进行大致估算:该型号超级电容额定电压为2.7V,容量为5000F,利用电容最大能量公式计算E=1CU2,得摘要:目前储能技术取得比较大的发展,各类储能装置的充放电特性已被充分认知,大容量的储能装置已经投入工业试运行。
介绍了各类大容量级先进电力储能装置的特点,并从技术、市场和价格等方面进行分析对比。
关键词:储能装置;储能技术;市场;价格109广东科技2012.10.第19期到每只该型号电容的最大储能约为:5000×2.722=18255(J)=5.16(Wh)若要构成380V/1MWh容量的储能系统,则需要约200000只该型号的超级电容,明显成本偏高。
3.3超导储能超导磁储能系统(superconducting magnetic energy storage,SMES)利用超导线圈储存磁场能量,能量交换和功率补偿无需能源形式的转换超导储能与其他储能技术相比具有显著的优点[1]:①由于可以长期无损耗储存能量,能量返回效率很高;②能量的释放速度快,通常只需几秒钟;③采用SMES可使电网电压、频率、有功和无功功率容易调节。
其最大的缺点就是成本太高,其次就是需要压缩机和泵以维持液化冷却剂的低温,使系统变得更加复杂,需要定期的维护。
从性能上看,超导储能具有储能密度高、容量大、循环寿命长、充放电功率大、绿色无污染等诸多优点。
但从国内外的研究和市场状况来看,中大型超导储能还远没有达到大规模市场运用的程度。
3.4蓄电池储能3.4.1铅酸电池在不同种类的蓄电池中,开发运用最为成熟的是铅酸电池。
铅酸电池(VRLA)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。
铅酸电池荷电状态下,正极主要成分为二氧化铅,负极主要成分为铅;放电状态下,正负极的主要成分均为硫酸铅。
铅酸电池原理简单,在工程实践领域已经有了大量的运用实例。
此外,铅酸电池的价格也相对低廉。
但与此同时,运用在风力发电领域,铅酸电池最大的缺点在于深度放电会影响电池寿命,且本身循环寿命较短,而且充电速度也相对较慢。
经过改进的铅酸电池,如胶体电池等,其容量得到了大幅提升,允许的放电深度也随之提升,循环寿命也相对更好,正常情况下可完成1500~ 3000次充放电循环,而且温度适应性很好,对于外部运行环境的要求很小。
但相比于液流电池,其循环寿命依旧偏短。
针对这一缺点,在国外有将铅酸电池与超级电容结合运用的实例。
从市场方面来说,超级电容的市场运用十分广泛,国内外已有大量生产厂家和品牌,因此采购十分容易。
目前市场上常见的铅酸电池额定电压主要为2V和12V两种,其中2V的铅酸电池中,容量最大的型号一般可达每只2000Ah左右,而12V 的铅酸电池型号容量最大可达到200~250Ah,它们的设计使用寿命一般在8~10年以上,期间无需维护,使用相对安全。
根据品牌、用料、做工的不同,铅酸电池的单体价格差异很大,国内生产的铅酸电池,12V/200Ah的型号单价多在4000~ 5000元上下,2V/2000Ah的型号单价多在7000~8000元上下,外销或者进口的品牌则价格更高。
以380V/1MW系统为例计算:电池串联数=380V/单体额定电压(V)并联组数=1MW/[串联数×单体电压(V)×单体容量(V)]总节数=串联数×并联组数总价格=单价×总节数3.4.2氧化还原钒电池液流电池一般称为氧化还原液流电池,是一种新型的大型电化学储能装置。
正负极全使用钒盐溶液的称为全钒液流电池,简称钒电池,是目前发展势头强劲的优秀绿色环保蓄电池之一,也是应用最多的液流电池之一。
钒电池的优点主要表现为:循环寿命很长,可达数万次甚至更多;放电深度和电池的寿命几乎没有关系;频繁充放电对电池的寿命几乎没有影响;电池容量可实时监测,对系统管理有相当的好处。
因此,氧化还原钒电池非常适合运用于风力发电储能。
钒电池的缺点主要表现为:由于钒电池容量依靠大型储液罐,体积较大,占地面积有一定的要求;对于运行环境温度要求较为苛刻,需要在恒温厂房中安置;由于电解液循环依靠泵和输液管道,结构较为复杂。
此外,由于开发运用时间较短,目前钒电池而且需要根据项目具体提出的容量和功率情况来决定,造价相对较高。
3.4.3钠硫电池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。
在一定的工作温度下,钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生可逆反应,形成能量的释放和储存。
电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。
钠硫电池目前在大容量领域运用实例很多,相比钒电池,钠硫电池产品成熟,全球有超过200MW的应用;同时产品体积较小,结构也相对简单。
但钠硫电池需要运行在300~350℃的高温环境下,常需要配备柴油发电机对其进行加热,维护困难且更容易发生安全隐患;同时钠硫电池的容量不可实时测知,且效率相对也比较低。
目前全球范围内钠硫电池的生产厂商极少,采购相对困难。
3.4.4锂离子电池锂离子电池储能密度很高,同样容量的电池几乎是钒电池的1/5~1/10大小;温度适应性广,从-20~+70℃的环境下都可正常工作;功率特性好,充放电速度快;储能效率可高达90%以上。
但与此同时,锂离子电池容量很小,且价格十分高昂,一般运用于车载动力电池领域,在风力发电大规模储能方面的运用尚处于起步阶段。