储能技术现状与未来发展方向

储能技术现状与未来发展方向众所周知，太阳能发电是个好东西，但是受到光照和发电成本的影响，一直没有成为主力能源。那么，这其中最大的一块成本就是储能，尤其是离网系统，大型电站如果解决了储能的成本，对于整个光伏行业来说将是不可估量的巨变。可再生能源发电和电动汽车的快速发展，给储能产业带来了新的发展机遇。未来能源的焦点在能效、可再生能源、储能和可插入电动汽车。智能电网是新能源经济的实施者。智能电网被定义为广义的优化能源链的解决方案，是未来可支撑能源的基础。储能技术是智能电网的重要环节，是智能电网关键支撑技术之一大量可再生能源应用（包括分布式电源和集中式电源），特别是风力发电和太阳能光伏发电都具有随机性、间歇性和波动性，大规模接入将给电网调峰、运行控制和供电质量等带来巨大挑战。储能技术能够有效提升电网接纳清洁能源的能力，解决大规模清洁能源接入带来的电网安全稳定问题。储能技术的应用有利于优化系统的能量管理，提高系统效率和设备利用储能技术发展是保障清洁能源大规模发展和电网安全经济运行的关键。储能技术可以在电力系统中增加电能存储环节，使得电力实时平衡的〃刚性”电力系统变得更加〃柔性”，特别是平抑大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性，提高电网运行的安全性、经济性、灵活性。储能技术一般分为热储能和电储能，未来应用于全球能源互联网的主要是电储能。电储能技术主要分为物理储能、电化学储能和电磁储能等三大类。物理储能抽水蓄能是目前最为成熟的储能技术，储能成本较低，已经实现大规模应用。目前世界上抽水蓄能机组总装机容量超过1亿千瓦，日本、美国和中国的装机规模处于前三位。全球水电资源丰富，通过合理利用地形，可以建设较大容量的抽水蓄能机组，更好地保障电网供电安全。压缩空气储能是利用电力系统低谷时的剩余电量，带动空气压缩机，将空气压入大容量储气室，即将电能转化成可存储的压缩空气势能，当系统发电容量不足时，将压缩空气与油或天然气混合燃烧，推动燃气轮机做功发电，满足系统调峰需要。压缩空气储能具有容量大、使用寿命长、经济性好等优点，但发电时需要消耗化石能源，产生污染和碳排放。电化学储能电化学储能是目前最前沿的储能技术。近年来，钠硫电池、液流电池和锂离子电池储能等电化学储能技术发展较快，发展潜力巨大，应用前景广阔，有望率先进入商业化发展阶段。未来需要在电池材料、制造工艺、系统集成及运行维护等方面实现技术突破，降低制造和运行成本。铅酸电池已有140多年的历史，技术成熟、价格低廉、安全性高，是最成熟的电池储能技术，目前占据电池市场半数以上的份额，主要用于电动自行车。但铅酸电池能量密度低、质量大、材料有毒，不适于电网储能。钠硫电池能量密度高，便于模块化制造、运输与安装，适用于特殊负荷应急供电。液流电池容量大，电解液可回收，循环寿命长，可分别设计容量和功率。锂离子电池是以含锂离子的化合物作正极，以碳材料为负极的电池。锂离子电池循环性能优越，使用寿命长，不含有毒有害物质，被称为绿色电池。目前，锂离子电池广泛应用于手机、笔记本电脑、电动车等领域，但单次充放电循环的成本超过1元/千瓦时，应用于电力系统及大规模储能还缺乏经济性。金属空气电池是用金属燃料代替传统燃料电池中的氢能源而形成的一种新型燃料电池，具有无毒、无污染、放电电压平稳、能量密度大、内阻小、使用寿命长、价格相对较低、工艺技术要求不高等诸多优点。金属空气电池原材料廉价丰富，可以再生利用，有望成为新一代绿色储能电池。电磁储能超级电容器是20世纪七八十年代发展起来的通过极化电解质储能的电化学元件，储能过程并不发生化学反应，因为储能过程可逆，超级电容器可以反复充放电数十万次。超级电容器功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽，但储能容量低，不适用于电网大规模储能。超导电磁储能是利用超导体电阻为零的特性制成的储能装置，具有瞬时功率大、质量轻、体积小、无损耗、反应快等优点，可用于提高电力系统稳定性、改善供电品质。但超导电磁储能能量密度低、容量有限，且受制于超导材料技术，未来前景尚不明朗。发展方向和前景大型能量型储能可用于全球能源互联网调峰填谷。抽水蓄能、压缩空气储能等大型的、可长时间储能的设施，可用于大电网调峰。液流电池储能量大、循环次数多、寿命长，可作为电网调峰储能装置的补充。氢储能可用于存储富余的风能和太阳能，为燃料电池汽车提供动力。大型功率型储能可用于平抑大规模清洁能源的波动性。超级电容器、超导电磁储能、飞轮储能、钠硫电池等功率型储能设备主要与大规模可再生能源联合运行，可迅速对风电、光伏发电的出力做出反应，平抑可再生能源波动，保障电网实时运行安全。小型储能电池可用于电动汽车。锂电池、新型铅酸电池、金属空气电池等储能设备，能量和功率密度较高，但电池同一性较差，难以组成大容量电池组，不适用大型电站，主要用于电动汽车。随着电池使用寿命的延长和成本的降低，储能电池可满足电动汽车大规模发展需要。未来，电动汽车储能电池接入全球能源互