2儲能技術原理與常用的儲能方式

　　2.1儲能技術的原理與特點

　　由儲能元件組成的儲能裝置和由電力電子器件組成的電網接入裝置成為儲能系統的兩大部分。儲能裝置主要實現能量的儲存、釋放或快速功率交換。電網接入裝置實現儲能裝置與電網之間的能量雙向傳遞與轉換，實現電力調峰、能源優化、提高供電可靠性和電力系統穩定性等功能。

　　儲能系統的容量范圍比較寬，從幾十千瓦到幾百兆瓦；放電時間跨度大，從毫秒級到小時級；應用范圍廣，貫穿整個發電、輸電、配電、用電系統；大規模電力儲能技術的研究和應用才剛起步，是一個全新的課題，也是國內外研究的一個熱點領域。

　　 2.2常用的儲能方式

　　目前，儲能技術主要有物理儲能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學儲能(如各類蓄電池、可再生燃料電池、液流電池、超級電容器等)和電磁儲能(如超導電磁儲能等)等。

　　1)物理儲能中最成熟、應用最普遍的是抽水蓄能，主要用于電力系統的調峰、填谷、調頻、調相、緊急事故備用等。抽水蓄能的釋放時間可以從幾個小時到幾天，其能量轉換效率在70%~85%。抽水蓄能電站的建設周期長且受地形限制，當電站距離用電區域較遠時輸電損耗較大。壓縮空氣儲能早在1978年就實現了應用，但由于受地形、地質條件制約，沒有大規模推廣。飛輪儲能利用電動機帶動飛輪高速旋轉，將電能轉化為機械能存儲起來，在需要時飛輪帶動發電機發電。飛輪儲能的特點是壽命長、無污染、維護量小，但能量密度較低，可作為蓄電池系統的補充。

　    2)化學儲能種類比較多，技術發展水平和應用前景也各不相同：

　　(1)蓄電池儲能是目前最成熟、最可靠的儲能技術，根據所使用化學物質的不同，可以分為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鈉硫電池等。鉛酸電池具有技術成熟，可制成大容量存儲系統，單位能量成本和系統成本低，安全可靠和再利用性好等特點，也是目前最實用的儲能系統，已在小型風力發電、光伏發電系統以及中小型分布式發電系統中獲得廣泛應用，但因鉛是重金屬污染源，鉛酸電池不是未來的發展趨勢。鋰離子、鈉硫、鎳氫電池等先進蓄電池成本較高，大容量儲能技術還不成熟，產品的性能目前尚無法滿足儲能的要求，其經濟性也無法實現商業化運營。

　　(2)大規模可再生燃料電池投資大、價格高，循環轉換效率較低，目前尚不宜作為商業化的儲能系統。

　　(3)液流儲能電池具有能量轉換效率較高，運行、維護費用低等優點，是高效、大規模并網發電儲能、調節的首選技術之一。液流儲能技術在美國、德國、日本和英國等發達國家已有示范性應用，我國目前尚處于研究開發階段。

　　(4)超級電容器是20世紀80年代興起的一種新型儲能器件，由于使用特殊材料制作電極和電解質，這種電容器的存儲容量是普通電容器的20~1000倍，同時又保持了傳統電容器釋放能量速度快的優點，目前已經不斷應用于高山氣象站、邊防哨所等電源供應場合。

　　3)超導電磁儲能利用超導體制成線圈儲存磁場能量，功率輸送時無需能源形式的轉換，具有響應速度快、轉換效率高、比容量/比功率大等優點，可以充分滿足輸配電網電壓支撐、功率補償、頻率調節，提高電網穩定性和功率輸送能力的要求。和其他儲能技術相比，超導電磁儲能仍很昂貴，除了超導體本身的費用外，維持系統低溫導致維修頻率提高以及產生的費用也相當可觀。目前，在世界范圍內有許多超導電磁儲能工程正在運行或者處于研制階段。

　　各種儲能技術的發展程度、系統規模及應用環節比較如圖1所示。各種儲能技術綜合比較如表1所示，表1中UPS為不間斷電源。