現(xiàn)有的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要分為五類:機(jī)械儲(chǔ)能,、電氣儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能,、熱儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能,。目前世界占比最高的是抽水蓄能,其總裝機(jī)容量規(guī)模達(dá)到了127GW,,占總儲(chǔ)能容量的99%,,其次是壓縮空氣儲(chǔ)能,總裝機(jī)容量為440MW,,排名第三的是鈉硫電池,,總?cè)萘恳?guī)模為316MW。
各種儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比
1,、機(jī)械儲(chǔ)能
機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能,、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等。
(1)抽水蓄能:將電網(wǎng)低谷時(shí)利用過(guò)剩電力作為液態(tài)能量媒體的水從地勢(shì)低的水庫(kù)抽到地勢(shì)高的水庫(kù),,電網(wǎng)峰荷時(shí)高地勢(shì)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,,效率一般為75%左右,,俗稱進(jìn)4出3,具有日調(diào)節(jié)能力,,用于調(diào)峰和備用,。
不足之處:選址困難,及其依賴地勢(shì),;投資周期較大,,損耗較高,包括抽蓄損耗+線路損耗,;現(xiàn)階段也受電價(jià)政策的制約,,去年80%以上的抽蓄都曬太陽(yáng),去年八月出了個(gè)關(guān)于抽蓄電價(jià)的政策,,以后可能會(huì)好些,,但肯定不是儲(chǔ)能的發(fā)展趨勢(shì)。
(2)壓縮空氣儲(chǔ)能(CAES):壓縮空氣蓄能是利用電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電量,,由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī),,將空氣壓入作為儲(chǔ)氣室的密閉大容量地下洞穴,當(dāng)系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí),,將壓縮空氣經(jīng)換熱器與油或天然氣混合燃燒,,導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)作功發(fā)電。國(guó)外研究較多,,技術(shù)成熟,,我國(guó)開(kāi)始稍晚,好像盧強(qiáng)院士對(duì)這方面研究比較多,,什么冷電聯(lián)產(chǎn)之類的,。
壓縮空氣儲(chǔ)也有調(diào)峰功能,適合用于大規(guī)模風(fēng)場(chǎng),,因?yàn)轱L(fēng)能產(chǎn)生的機(jī)械功可以直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn),,減少了中間轉(zhuǎn)換成電的環(huán)節(jié),從而提高效率,。
不足之處:一大缺陷在于效率較低,。原因在于空氣受到壓縮時(shí)溫度會(huì)升高,空氣釋放膨脹的過(guò)程中溫度會(huì)降低,。在壓縮空氣過(guò)程中一部分能量以熱能的形式散失,,在膨脹之前就必須要重新加熱。通常以天然氣作為加熱空氣的熱源,,這就導(dǎo)致蓄能效率降低,。還有可以想到的不足就是需要大型儲(chǔ)氣裝置、一定的地質(zhì)條件和依賴燃燒化石燃料,。
(3)飛輪儲(chǔ)能:是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪將能量以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存起來(lái),。需要能量時(shí),,飛輪減速運(yùn)行,將存儲(chǔ)的能量釋放出來(lái),。飛輪儲(chǔ)能其中的單項(xiàng)技術(shù)國(guó)內(nèi)基本都有了(但和國(guó)外差距在10年以上),,難點(diǎn)在于根據(jù)不同的用途開(kāi)發(fā)不同功能的新產(chǎn)品,因此飛輪儲(chǔ)能電源是一種高技術(shù)產(chǎn)品但原始創(chuàng)新性并不足,,這使得它較難獲得國(guó)家的科研經(jīng)費(fèi)支持,。
不足之處:能量密度不夠高、自放電率高,,如停止充電,能量在幾到幾十個(gè)小時(shí)內(nèi)就會(huì)自行耗盡,。只適合于一些細(xì)分市場(chǎng),,比如高品質(zhì)不間斷電源等。
2,、電氣儲(chǔ)能
(1)超級(jí)電容器儲(chǔ)能:用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的電容量,。與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池不同,超級(jí)電容器的充放電過(guò)程始終是物理過(guò)程,。充電時(shí)間短,、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好,、節(jié)約能源和綠色環(huán)保,。超級(jí)電容沒(méi)有太復(fù)雜的東西,就是電容充電,,其余就是材料的問(wèn)題,,目前研究的方向是能否做到面積很小,電容更大,。超級(jí)電容器的發(fā)展還是很快的,,目前石墨烯材料為基礎(chǔ)的新型超級(jí)電容器,非?;?。
Tesla首席執(zhí)行官ElonMusk早在2011年就表示,傳統(tǒng)電動(dòng)汽車的電池已經(jīng)過(guò)時(shí),,未來(lái)以超級(jí)電容器為動(dòng)力系統(tǒng)的新型汽車將取而代之,。
不足之處:和電池相比,其能量密度導(dǎo)致同等重量下儲(chǔ)能量相對(duì)較低,,直接導(dǎo)致的就是續(xù)航能力差,,依賴于新材料的誕生,比如石墨烯,。
(2)超導(dǎo)儲(chǔ)能(SMES):利用超導(dǎo)體的電阻為零特性制成的儲(chǔ)存電能的裝置,。超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)大致包括超導(dǎo)線圈,、低溫系統(tǒng)、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)4大部分,。超導(dǎo)材料技術(shù)開(kāi)發(fā)是超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)的重中之重,。超導(dǎo)材料大致可分為低溫超導(dǎo)材料、高溫超導(dǎo)材料和室溫超導(dǎo)材料,。
不足之處:超導(dǎo)儲(chǔ)能的成本很高(材料和低溫制冷系統(tǒng)),,使得它的應(yīng)用受到很大限制??煽啃院徒?jīng)濟(jì)性的制約,,商業(yè)化應(yīng)用還比較遠(yuǎn)。
3,、電化學(xué)儲(chǔ)能
(1)鉛酸電池:是一種電極主要由鉛及其氧化物制成,,電解液是硫酸溶液的蓄電池。目前在世界上應(yīng)用廣泛,,循環(huán)壽命可達(dá)1000次左右,,效率能達(dá)到80%-90%,性價(jià)比高,,常用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源,。
不足之處:如果深度、快速大功率放電時(shí),,可用容量會(huì)下降,。其特點(diǎn)是能量密度低,壽命短,。鉛酸電池今年通過(guò)將具有超級(jí)活性的炭材料添加到鉛酸電池的負(fù)極板上,,將其循環(huán)壽命提高很多。
(2)鋰離子電池:是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料,、使用非水電解質(zhì)溶液的電池,。主要應(yīng)用于便攜式的移動(dòng)設(shè)備中,其效率可達(dá)95%以上,,放電時(shí)間可達(dá)數(shù)小時(shí),,循環(huán)次數(shù)可達(dá)5000次或更多,響應(yīng)快速,,是電池中能量最高的實(shí)用性電池,,目前來(lái)說(shuō)用的最多。近年來(lái)技術(shù)也在不斷進(jìn)行升級(jí),,正負(fù)極材料也有多種應(yīng)用,。
市場(chǎng)上主流的動(dòng)力鋰電池分為三大類:鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池。前者能量密度高,,但是安全性稍差,,后者相反,國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車比如比亞迪,,目前大多采用磷酸鐵鋰電池,。但是好像老外都在玩三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池?
鋰硫電池也很火,,是以硫元素作為正極,、金屬鋰作為負(fù)極的一種電池,其理論比能量密度可達(dá)2600wh/kg,,實(shí)際能量密度可達(dá)450wh/kg,。但如何大幅提高該電池的充放電循環(huán)壽命、使用安全性也是很大的問(wèn)題,。
不足之處:存在價(jià)格高(4元/wh),、過(guò)充導(dǎo)致發(fā)熱、燃燒等安全性問(wèn)題,,需要進(jìn)行充電保護(hù),。
(3)鈉硫電池:是一種以金屬鈉為負(fù)極,、硫?yàn)檎龢O,、陶瓷管為電解質(zhì)隔膜的二次電池。循環(huán)周期可達(dá)到4500次,,放電時(shí)間6-7小時(shí),,周期往返效率75%,能量密度高,,響應(yīng)時(shí)間快,。目前在日本、德國(guó),、法國(guó),、美國(guó)等地已建有200多處此類儲(chǔ)能電站,主要用于負(fù)荷調(diào)平,,移峰和改善電能質(zhì)量,。
不足之處:因?yàn)槭褂靡簯B(tài)鈉,運(yùn)行于高溫下,,容易燃燒,。而且萬(wàn)一電網(wǎng)沒(méi)電了,還需要柴油發(fā)電機(jī)幫助維持高溫,,或者幫助滿足電池降溫的條件,。
(4)液流電池:利用正負(fù)極電解液分開(kāi),各自循環(huán)的一種高性能蓄電池。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,容量可達(dá)MW級(jí),。這個(gè)電池有多個(gè)體系,,如鐵鉻體系,鋅溴體系,、多硫化鈉溴體系以及全釩體系,,其中釩電池最火吧。
不足之處:電池體積太大,;電池對(duì)環(huán)境溫度要求太高,;價(jià)格貴(這個(gè)可能是短期現(xiàn)象吧);系統(tǒng)復(fù)雜(又是泵又是管路什么的,,這不像鋰電等非液流電池那么簡(jiǎn)單),。
電池儲(chǔ)能都存在或多或少的環(huán)保問(wèn)題。
4,、熱儲(chǔ)能
熱儲(chǔ)能:熱儲(chǔ)能系統(tǒng)中,,熱能被儲(chǔ)存在隔熱容器的媒介中,需要的時(shí)候轉(zhuǎn)化回電能,,也可直接利用而不再轉(zhuǎn)化回電能,。熱儲(chǔ)能又分為顯熱儲(chǔ)能和潛熱儲(chǔ)能。熱儲(chǔ)能儲(chǔ)存的熱量可以很大,,所以可利用在可再生能源發(fā)電上,。
不足之處:熱儲(chǔ)能要各種高溫化學(xué)熱工質(zhì),用用場(chǎng)合比較受限,。
5,、化學(xué)類儲(chǔ)能
化學(xué)類儲(chǔ)能:利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體,利用多余的電制氫,,可以直接用氫作為能量的載體,,也可以將其與二氧化碳反應(yīng)成為合成天然氣(甲烷),氫或者合成天然氣除了可用于發(fā)電外,,還有其他利用如交通等,。德國(guó)熱衷于推動(dòng)此技術(shù),并有示范項(xiàng)目投入運(yùn)行,。
不足之處:全周期效率較低,,制氫效率僅40%,合成天然氣的效率不到35%,。
鈉電池釩電池鎂電池發(fā)展前景隨著我國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展壯大,,鈉電池發(fā)展前景十分廣闊。從科研角度看,,鈉電池的能量密度上限是無(wú)法達(dá)到鋰離子電池水平的,,這也讓鈉電池未來(lái)的應(yīng)用場(chǎng)景可能更多集中于儲(chǔ)能領(lǐng)域。
發(fā)展鈉電池原料不會(huì)卡脖子隨著新能源汽車的普及,,動(dòng)力電池也走進(jìn)了大眾視野,。鋰離子電池是當(dāng)下電池市場(chǎng)當(dāng)之無(wú)愧的主角,但是,,我國(guó)大量鋰資源依賴進(jìn)口,,限制了鋰電池產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
成立于2019年,,是福建省和廈門市雙重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,入選廈門市“三高”和市重點(diǎn)工業(yè)企業(yè),。公司專業(yè)從事鋰電池核心材料,、磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池及系統(tǒng)的研發(fā)、生產(chǎn)和銷售,,擁有研發(fā)人才超700人,,技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán)布局超1500項(xiàng),已通過(guò)知識(shí)產(chǎn)權(quán)管理,、IATF16949及ISO9001等體系認(rèn)證,。公司致力于持續(xù)以客戶為中心,為全球提供安全,、高效,、清潔,、可持續(xù)的綠色能源解決方案,,專業(yè)讓能源更安全,打造全球儲(chǔ)能電池第一品牌,。
不是上市公司。
廈門海辰儲(chǔ)能科技股份有限公司,,是福建省和廈門市雙重點(diǎn)建設(shè)項(xiàng)目,,公司專業(yè)從事鋰電池核心材料、磷酸鐵鋰儲(chǔ)能電池及系統(tǒng)的研發(fā),、生產(chǎn)和銷售,,擁有核心技術(shù)知識(shí)產(chǎn)權(quán),公司致力于持續(xù)以客戶為中心,,為全球提供安全,、高效、清潔、可持續(xù)的綠色能源解決方案,。
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