從廣義上講,，儲(chǔ)能即能量存儲(chǔ)，是指通過一種介質(zhì)或者設(shè)備,，把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲(chǔ)起來,，基于未來應(yīng)用需要以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程。從狹義上講,，針對(duì)電能的存儲(chǔ),，儲(chǔ)能是指利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)起來并在需要時(shí)釋放的一系列技術(shù)和措施。
從廣義上講，儲(chǔ)能即能量存儲(chǔ),，是指通過一種介質(zhì)或者設(shè)備,，把一種能量形式用同一種或者轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲(chǔ)起來，基于未來應(yīng)用需要以特定能量形式釋放出來的循環(huán)過程,。從狹義上講,，針對(duì)電能的存儲(chǔ)，儲(chǔ)能是指利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)起來并在需要時(shí)釋放的一系列技術(shù)和措施,。
那么,，儲(chǔ)能目前在哪些領(lǐng)域應(yīng)用較多,？有多少種儲(chǔ)能？?jī)?chǔ)能概念上市公司有哪些,？今天,，國(guó)際能源網(wǎng)小編隊(duì)儲(chǔ)能進(jìn)行了詳細(xì)梳理，以饗讀者,。
三大儲(chǔ)能領(lǐng)域——電力系統(tǒng),、汽車與家用
在電力系統(tǒng)能源管理領(lǐng)域，儲(chǔ)能首選技術(shù)為抽水蓄能,，化學(xué)電池中液流可能最先具有商業(yè)化條件,，其次是鋰離子電池，鉛酸電池還需在技術(shù)上進(jìn)一步提高性能,，而鈉硫電池長(zhǎng)期本壟斷,，在我國(guó)的商業(yè)化應(yīng)用前景存在較大不確定性。從國(guó)外示范研究來看,，為穩(wěn)定電力供給提供均勻的功率輸出,，需要配套大約新能源發(fā)電容量的20%，并有6-8小時(shí)存儲(chǔ)時(shí)間的電池儲(chǔ)能系統(tǒng),。預(yù)計(jì)到2020年,，發(fā)電側(cè)和用電側(cè)合計(jì)需要7.58億千瓦的儲(chǔ)能設(shè)備。
據(jù)預(yù)測(cè),，到2024年,，全球儲(chǔ)能系統(tǒng)的安裝容量大約將達(dá)到45GW/81GWh。雖然與全球發(fā)電總裝機(jī)容量相比,，這部分儲(chǔ)能容量的規(guī)模顯得十分微不足道,，但電力系統(tǒng)已經(jīng)因?yàn)閮?chǔ)能系統(tǒng)的出現(xiàn)而發(fā)生了質(zhì)的變化。目前來看,，電廠級(jí)儲(chǔ)能容量主要用于置換效率較低的發(fā)電容量,。與此同時(shí)，快速增長(zhǎng)的離網(wǎng)型儲(chǔ)能容量,，也勢(shì)必將改變消費(fèi)者與電廠之間的關(guān)系,。
在電動(dòng)車領(lǐng)域，具有應(yīng)用前景的儲(chǔ)能技術(shù),，以鋰離子電池為主,，鉛酸電池也有一定市場(chǎng),。電動(dòng)車領(lǐng)域需要4.53億千瓦的儲(chǔ)能設(shè)備,。全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)規(guī)模呈現(xiàn)迅猛發(fā)展的態(tài)勢(shì)，從2011年僅6.80萬輛,，增長(zhǎng)至2015年的64.30萬輛,，年均復(fù)合增長(zhǎng)率為75.36%,。根據(jù)真鋰研究的預(yù)測(cè)，未來隨著新能源汽車?yán)m(xù)航技術(shù)的不斷突破以及核心部件成本的逐步降低,，新能源汽車在全球乘用車市場(chǎng)于2017年前后將有望實(shí)現(xiàn)規(guī)?；瑢脮r(shí),，全球電動(dòng)汽車市場(chǎng)規(guī)模也將迎來新一輪的爆發(fā)式增長(zhǎng),。
家庭儲(chǔ)能領(lǐng)域，也可以理解為一組為家庭儲(chǔ)存電能的大電池,。對(duì)于絕大多數(shù)家庭來說,，這還是一個(gè)比較陌生的家電產(chǎn)品。目前,，全球主要的家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)市場(chǎng)在美國(guó)和日本,。美國(guó)人居所的面積通常比較大，家庭用電較多,，擁有風(fēng),、光等新能源發(fā)電系統(tǒng)的家庭數(shù)量也多。由于用電量比較大,，且峰谷電費(fèi)存在比較大價(jià)格差異,，儲(chǔ)能系統(tǒng)通常被美國(guó)家庭用來在電價(jià)低的時(shí)段儲(chǔ)存電能并在高電價(jià)的時(shí)段使用，以達(dá)到節(jié)省電費(fèi)的目的,。另外,，在邊遠(yuǎn)地區(qū)，以及地震,、颶風(fēng)等自然災(zāi)害高發(fā)的地區(qū),，家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)被當(dāng)作應(yīng)急電源使用，免除由于災(zāi)害或其他原因?qū)е碌念l繁斷電帶來的不便,。
5大類,、11種儲(chǔ)能技術(shù)
一、機(jī)械類儲(chǔ)能
機(jī)械類儲(chǔ)能的應(yīng)用形式只要有抽水蓄能,、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能,。
1、抽水蓄能
電網(wǎng)低谷時(shí)利用過剩電力將作為液態(tài)能量媒體的水從低標(biāo)高的水庫(kù)抽到高標(biāo)高的水庫(kù),，電網(wǎng)峰荷時(shí)高標(biāo)高水庫(kù)中的水回流到下水庫(kù)推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電,。
目前，抽水蓄能機(jī)組在一個(gè)國(guó)家總裝機(jī)容量中所占比重的世界平均水平為3%左右,。截至2012年底,，全世界儲(chǔ)能裝置總?cè)萘繛?28GW，其中抽水蓄能為127GW,，占99%,。截至2016年年底,，全國(guó)抽水蓄能電站機(jī)組容量為5032.5萬千瓦，運(yùn)行容量2338.5萬千瓦,，在建容量2694萬千瓦,，約占全國(guó)總裝機(jī)容量16.5億千瓦的3%。(另在建8座,，在建容量894萬千瓦)
2,、飛輪儲(chǔ)能
在一個(gè)飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)中，電能用于將一個(gè)放在真空外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子即一個(gè)大質(zhì)量的由固體材料制成的圓柱體加速(達(dá)幾萬轉(zhuǎn)/分鐘),，從而將電能以動(dòng)能形式儲(chǔ)存起來(利用大轉(zhuǎn)輪所儲(chǔ)存的慣性能量),。
飛輪儲(chǔ)能多用于工業(yè)和UPS中，適用于配電系統(tǒng)運(yùn)行,，以進(jìn)行頻率調(diào)節(jié),可用作一個(gè)不帶蓄電池的UPS,，當(dāng)供電電源故障時(shí)，快速轉(zhuǎn)移電源,，維持小系統(tǒng)的短時(shí)間頻率穩(wěn)定,，以保證電能質(zhì)量(供電中斷、電壓波動(dòng)等),。
在我國(guó)剛剛開始在配電系統(tǒng)中安裝使用,。電科院電力電子研究所曾為北京306醫(yī)院安裝了一套容量為250kVA,磁懸浮軸承的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，能運(yùn)行15秒,，2008年投運(yùn),。
3、壓縮空氣儲(chǔ)能
壓縮空氣儲(chǔ)能采用空氣作為能量的載體,，大型的壓縮空氣儲(chǔ)能利用過剩電力將空氣壓縮并儲(chǔ)存在一個(gè)地下的結(jié)構(gòu)(如地下洞穴),，當(dāng)需要時(shí)再將壓縮空氣與天然氣混合，燃燒膨脹以推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電,。
至今,只有德國(guó)和美國(guó)有投運(yùn)的壓縮空氣儲(chǔ)能站,。德國(guó)Hundorf站于1978年投運(yùn),壓縮功率60MW，發(fā)電功率290MW(后經(jīng)改造提高到321MW),壓縮時(shí)間/發(fā)電時(shí)間=4,，2小時(shí)連續(xù)運(yùn)行,，啟動(dòng)過上萬次，啟動(dòng)可靠率達(dá)97%,。此外,，德國(guó)正在建造絕熱型壓縮空氣儲(chǔ)能電站，尚未投運(yùn)美國(guó)Mcintosh,Alabama阿拉巴馬州,1991年投運(yùn),110MW,壓縮時(shí)間/發(fā)電時(shí)間=1.6,，如連續(xù)輸出100MW可維持26小時(shí),，曾因地質(zhì)不穩(wěn)定而發(fā)生過坍塌事故。此外，美國(guó)正在建設(shè)幾座大型的壓縮空氣儲(chǔ)能電站,，尚未投運(yùn),。
近來壓縮空氣儲(chǔ)能的研究和開發(fā)熱度在不斷上升,，國(guó)家電網(wǎng)公司已立項(xiàng)研究10MW壓縮空氣儲(chǔ)能,。
二、電氣類儲(chǔ)能
電氣類儲(chǔ)能的應(yīng)用形式只有超級(jí)電容器儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能,。
1,、超級(jí)電容器儲(chǔ)能
根據(jù)電化學(xué)雙電層理論研制而成的，又稱雙電層電容器,，兩電荷層的距離非常小(一般0.5mm以下),，采用特殊電極結(jié)構(gòu)，使電極表面積成萬倍的增加,，從而產(chǎn)生極大的電容量,。
超級(jí)電容器儲(chǔ)能開發(fā)已有50多年的歷史，近二十年來技術(shù)進(jìn)步很快,，使它的電容量與傳統(tǒng)電容相比大大增加,，達(dá)到幾千法拉的量級(jí)，而且比功率密度可達(dá)到傳統(tǒng)電容的十倍,。超級(jí)電容器儲(chǔ)能將電能直接儲(chǔ)存在電場(chǎng)中,，量形式轉(zhuǎn)換，充放電時(shí)間快,，適合用于改善電能質(zhì)量,。由于能量密度較低，適合與其他儲(chǔ)能手段聯(lián)合使用,。
2,、超導(dǎo)儲(chǔ)能
超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)是由一個(gè)用超導(dǎo)材料制成的、放在一個(gè)低溫容器(cryogenicvessel杜瓦Dewar)中的線圈,、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)(PCS)和低溫制冷系統(tǒng)等組成,。能量以超導(dǎo)線圈中循環(huán)流動(dòng)的直流電流儲(chǔ)存在磁場(chǎng)中。
超導(dǎo)儲(chǔ)能適合用于提高電能質(zhì)量,，增加系統(tǒng)阻尼,，改善系統(tǒng)穩(wěn)定性能，特別是用于抑制低頻功率振蕩,。但是由于其格昂貴和維護(hù)復(fù)雜,，雖然已有商業(yè)性的低溫和高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能產(chǎn)品可用，在電網(wǎng)中應(yīng)用很少,，大多是試驗(yàn)性的,。SMES在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用取決于超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展(特別是材料、低成本、制冷,、電力電子等方面技術(shù)的發(fā)展),。
三、電化學(xué)類儲(chǔ)能
電化學(xué)類儲(chǔ)能主要包括各種二次電池,，有鉛酸電池,、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池等,，這些電池多數(shù)技術(shù)上比較成熟,，近年來成為關(guān)注的重點(diǎn)，并且還獲得許多實(shí)際應(yīng)用,。
1,、鉛酸電池
鉛酸電池是世界上應(yīng)用最廣泛的電池之一。鉛酸電池內(nèi)的陽(yáng)極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中,，兩極間會(huì)產(chǎn)生2V的電勢(shì),，這就是鉛酸電池的原理。
鉛酸電池常常用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源,，以往大多數(shù)獨(dú)立型光伏發(fā)電系統(tǒng)配備此類電池,。目前有逐漸被其他電池(如鋰離子電池)替代的趨勢(shì)。
2,、鋰離子電池
鋰離子電池實(shí)際上是一個(gè)鋰離子濃差電池,，正負(fù)電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物構(gòu)。充電時(shí),，Li+從正極脫嵌經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極,，此時(shí)負(fù)極處于富鋰態(tài)，正極處于貧鋰態(tài);放電時(shí)則相反,，Li+從負(fù)極脫嵌,，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入正極，正極處于富鋰態(tài),，負(fù)極處于貧鋰態(tài),。
由于鋰離子電池在電動(dòng)汽車、計(jì)算機(jī),、手機(jī)等便攜式和移動(dòng)設(shè)備上的應(yīng)用,，所以它目前幾乎已成為世界上應(yīng)用最為廣泛的電池。鋰離子電池的能量密度和功率密度都較高,，這是它能得到廣泛應(yīng)用和關(guān)注的主要原因,。它的技術(shù)發(fā)展很快，近年來,，大規(guī)模生產(chǎn)和多場(chǎng)合應(yīng)用使其價(jià)格急速下降,，因而在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也越來越多。鋰離子電池技術(shù)仍然在不斷地開發(fā)中，目前的研究集中在進(jìn)一步提高它的使用壽命和安全性,，降低成本,、以及新的正、負(fù)極材料的開發(fā)上,。
3,、鈉硫電池
鈉硫電池的陽(yáng)極由液態(tài)的硫組成，陰極由液態(tài)的鈉組成,，中間隔有陶瓷材料的貝塔鋁管,。電池的運(yùn)行溫度需保持在300℃以上,，以使電極處于熔融狀態(tài),。
日本的NGK公司是世界上唯一能制造出高性能的鈉硫電池的廠家。目前采用50kW的模塊,，可由多個(gè)50kW的模塊組成MW級(jí)的大容量的電池組件,。在日本、德國(guó),、法國(guó),、美國(guó)等地已建有約200多處此類儲(chǔ)能電站，主要用于負(fù)荷調(diào)平,、移峰,、改善電能質(zhì)量和可再生能源發(fā)電，電池價(jià)格仍然較高,。
4,、全釩液流電池
在液流電池中，能量?jī)?chǔ)存在溶解于液態(tài)電解質(zhì)的電活性物種中,，而液態(tài)電解質(zhì)儲(chǔ)存在電池外部的罐中,，用泵將儲(chǔ)存在罐中的電解質(zhì)打入電池堆棧，并通過電極和薄膜,，將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能,，或?qū)⒒瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。
液流電池有多個(gè)體系,，其中全釩氧化還原液流電池(vanadiumredoxflowbattery,VRFB)最受關(guān)注,。這種電池技術(shù)最早為澳大利亞新南威爾士大學(xué)發(fā)明，后技術(shù)轉(zhuǎn)讓給加拿大的VRB公司,。在2010年以后被的普能公司收購(gòu),，的普能公司的產(chǎn)品在國(guó)內(nèi)外一些試點(diǎn)工程項(xiàng)目中獲得了應(yīng)用。電池的功率和能量是不相關(guān)的,，儲(chǔ)存的能量取決于儲(chǔ)存罐的大小,，因而可以儲(chǔ)存長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)至數(shù)天的能量，容量也可達(dá)MW級(jí)，適合于應(yīng)用在電力系統(tǒng)中,。
四,、熱儲(chǔ)能
在一個(gè)熱儲(chǔ)能系統(tǒng)中，熱能被儲(chǔ)存在隔熱容器的媒質(zhì)中,，以后需要時(shí)可以被轉(zhuǎn)化回電能,，也可直接利用而不再轉(zhuǎn)化回電能。
熱儲(chǔ)能有許多不同的技術(shù),，可進(jìn)一步分為顯熱儲(chǔ)存(sensibleheatstorage)和潛熱儲(chǔ)存(latentheatstorage)等,。顯熱儲(chǔ)存中，用于儲(chǔ)熱的媒質(zhì)可以是液態(tài)的水,，熱水可直接使用,，也可用于房間的取暖等，運(yùn)行中熱水的溫度是有變化的,。而潛熱儲(chǔ)存是通過相變材料(PhaseChangeMaterials,PCMs)來完成的,，該相變材料即為儲(chǔ)存熱能的媒質(zhì)。
由于熱儲(chǔ)能儲(chǔ)存的熱量可以很大,，所以在可再生能源發(fā)電的利用上會(huì)有一定的作用,。熔融鹽常常作為一種相變材料，用于集熱式太陽(yáng)能熱發(fā)電站中,。此外,，還有許多其他種類的儲(chǔ)熱技術(shù)正在開發(fā)中，它們有許多不同的作用,。
五,、化學(xué)類儲(chǔ)能
化學(xué)類儲(chǔ)能主要是指利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體。
利用待棄掉的風(fēng)電制氫,，通過電解水,，將水分解為氫氣和氧氣，從而獲得氫,。以后可直接用氫作為能量的載體,，再將氫與二氧化碳反應(yīng)成為合成天然氣(甲烷)，以合成天然氣作為另一種二次能量載體,。
將氫與二氧化碳合成為甲烷的過程也被稱作為P2G技術(shù)(powertogas),。德國(guó)熱衷于推動(dòng)此項(xiàng)技術(shù)，已有示范項(xiàng)目在德國(guó)投入運(yùn)行,。以天然氣為燃料的熱電聯(lián)產(chǎn)或冷,、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)已成為分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的重要組成部分,，在智能配電網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用,，氫和合成天然氣為分布式發(fā)電提供了充足的燃料,。
三十家上市企業(yè)，上半年業(yè)績(jī)?nèi)绾危?/p>
截止目前,，各儲(chǔ)能領(lǐng)域基本都有企業(yè)登陸股市,，這其中鋰離子電池企業(yè)數(shù)量居多，在2017年上半年,，多數(shù)企業(yè)都取得了不錯(cuò)的業(yè)績(jī),，這與我國(guó)新能源汽車市場(chǎng)持續(xù)走高的市場(chǎng)行情相一致，下面我們來看這30家企業(yè)的業(yè)績(jī)情況,。
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