储能技术现状与发展

储能技术现状与发展应用电子技术专业

沈鸿星1储能技术2储能技术3储能技术4储能技术发展创新性储能技术对加快发展我国新能源产业有决定性意义

近几十年来，储能技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的高度重视5储能方式机械储能化学储能电磁储能6机械储能弹性储能液压储能抽水储能压缩空气储能飞轮储能7机械储能弹性储能8机械储能液压储能9机械储能抽水储能10机械储能抽水储能日、美、西欧等国家和地区在20世纪60~70年代进入抽水蓄能电站建设的高峰期，到目前为止，美国和西欧经济发达国家抽水储能机组容量占世界抽水蓄能电站总装机容量55%以上11机械储能压缩空气储能世界上第一个商业化CAES电站为1978年在德国建造，装机容量为290MW，换能效率77%。2009年被美国列入未来十大技术12机械储能飞轮储能1999年欧洲UrencPower公司利用高强度碳纤维和玻璃纤维复合材料制作飞轮，转速为42000rad/min，2001年1月系统投入运行，充当UPS，储能量达到18MJ13机械储能飞轮储能14机械储能飞轮储能15化学储能铅酸电池镍系电池锂系电池液流电池钠硫电池16化学储能——铅酸电池构成铅蓄电池之主要成份如下：

阳极板(过氧化铅.PbO2)--->活性物质阴极板(海绵状铅.Pb)--->活性物质电解液(稀硫酸)--->硫酸(H2SO4)+水(H2O)电池外壳隔离板其它(液口栓.盖子等)17化学储能——铅酸电池

铅蓄电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中，两极间会产生2V的电力。 放电状态，阴阳极及电解液即会发生如下的变化：

(阳极)(电解液)(阴极)

PbO2+2H2SO4+Pb--->PbSO4+2H2O+PbSO4(放电反应)

(过氧化铅)(硫酸)(海绵状铅)

蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生反应,生成新化合物『硫酸铅』。18化学储能——铅酸电池

充电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化：

(阳极)(电解液)(阴极)

PbSO4+2H2O+PbSO4--->PbO2+2H2SO4+Pb(充电反应)

(硫酸铅)(水)(硫酸铅)

由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成硫酸,铅及过氧化铅。充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解，而阴极板就产生氢，阳极板则产生氧。19化学储能——铅酸电池20化学储能——铅酸电池21化学储能——铅酸电池襄樊驼峰电池生产设备22化学储能——铅酸电池襄樊驼峰电池生产设备23化学储能——铅酸电池襄樊驼峰电池生产设备24化学储能——铅酸电池优点：

1寿命长 2价格低 3可以大电流放电缺点：

1铅的污染 2能量密度低，也就是说过于笨重25化学储能——镍系电池优点：

1良好的大电流放电特性 2耐过充放电能力强 3维护简单缺点：

1镉是有毒的，环境污染 2在充放电过程中如果处理不当，会出现严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短镍镉电池镍镉电池（Ni-Cd，Nickel-CadmiunBatteries,Ni-CdRechargeableBattery）是最早应用于手机、笔记本电脑等设备的电池种类。

Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2

26化学储能——镍系电池镍氢电池27化学储能——镍系电池优点：

具有能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染等优点 镍氢电池能量密度比镍镉电池大二倍缺点：

1轻微记忆效应 2镍氢电池串连电池组的管理问题比较多，一旦发生过充电以后，就会形成单体电池隔板熔化的问题，导致整组电池迅速失效。镍氢电池28化学储能——镍系电池锂电池所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式电池”，俗称“锂电”。

29化学储能——镍系电池优点：

具有能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染等优点 循环寿命长,一般均可达到500次以上,甚至1000次以

缺点：

锂离子电池主要的问题是在过充电和过放电状态电池会发生爆炸，手机电池都是使用的单体电池，再经过良好的保护电路来配合使用，基本上杜绝了电池爆炸的问题。锂电池30化学储能——锂系电池锂电池青山电动车31化学储能——锂系电池锂电池青山电动车32化学储能——锂系电池锂电池青山电动车33化学储能——液流电池电解质溶液（储能介质）存储在电池外部的电解液储罐中，电池内部正负极之间由离子交换膜分隔成彼此相互独立的两室（正极侧与负极侧），电池工作时正负极电解液由各自的送液泵强制通过各自反应室循环流动，参与电化学反应。34化学储能——液流电池液流储能电池是一类适合于固定式大规模储能（蓄电）的装置，相比于目前常用的铅酸蓄电池、镍镉电池等二次蓄电池，具有功率和储能容量可独立设计（储能介质存储在电池外部）、效率高、寿命长、可深度放电、环境友好等优点，是规模储能技术的首选技术之一。35化学储能——液流电池36化学储能——钠硫电池钠硫电池是美国福特（Ford）公司于1967年首先发明公布的

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。在一定的工作度下，钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应，形成能量的释放和储存。

钠硫电池的理论比能量高达760Wh／kg，且没有自放电现象。放电效率几乎可达100％。钠硫电池的基本单元为单体电池，用于储能的单体电池最大容量达到650安时，功率120W以上。将多个单体电池组合后形成模块。模块的功率通常为数十kW，可直接用于储能。钠硫电池在国外已是发展相对成熟的储能电池。其寿命可以达到使用10～15年。

基本的电池反应是：2Na+xS=Na2Sx缺点：高温350ºC熔解硫和钠37电磁储能超导磁储能系统(superconductingmagneticenergystorage，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(³96%)、比容量(1~10Wh/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。38超级电容

超级