現(xiàn)有的儲能系統(tǒng)主要分為五類:機械儲能,、電氣儲能,、電化學儲能、熱儲能和化學儲能,。目前世界占比最高的是抽水蓄能,,其總裝機容量規(guī)模達到了127GW,占總儲能容量的99%,,其次是壓縮空氣儲能,,總裝機容量為440MW,排名第三的是鈉硫電池,,總容量規(guī)模為316MW,。
各種儲能系統(tǒng)優(yōu)缺點對比
1、機械儲能
機械儲能主要包括抽水蓄能,、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等,。
(1)抽水蓄能:將電網(wǎng)低谷時利用過剩電力作為液態(tài)能量媒體的水從地勢低的水庫抽到地勢高的水庫,電網(wǎng)峰荷時高地勢水庫中的水回流到下水庫推動水輪機發(fā)電機發(fā)電,,效率一般為75%左右,,俗稱進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,;投資周期較大,,損耗較高,包括抽蓄損耗+線路損耗,;現(xiàn)階段也受電價政策的制約,,去年80%以上的抽蓄都曬太陽,去年八月出了個關于抽蓄電價的政策,,以后可能會好些,,但肯定不是儲能的發(fā)展趨勢。
(2)壓縮空氣儲能(CAES):壓縮空氣蓄能是利用電力系統(tǒng)負荷低谷時的剩余電量,,由電動機帶動空氣壓縮機,,將空氣壓入作為儲氣室的密閉大容量地下洞穴,當系統(tǒng)發(fā)電量不足時,,將壓縮空氣經(jīng)換熱器與油或天然氣混合燃燒,,導入燃氣輪機作功發(fā)電。國外研究較多,,技術成熟,,我國開始稍晚,好像盧強院士對這方面研究比較多,,什么冷電聯(lián)產(chǎn)之類的,。
壓縮空氣儲也有調(diào)峰功能,適合用于大規(guī)模風場,,因為風能產(chǎn)生的機械功可以直接驅(qū)動壓縮機旋轉(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溫度會升高,空氣釋放膨脹的過程中溫度會降低,。在壓縮空氣過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,,這就導致蓄能效率降低,。還有可以想到的不足就是需要大型儲氣裝置、一定的地質(zhì)條件和依賴燃燒化石燃料,。
(3)飛輪儲能:是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪將能量以動能的形式儲存起來,。需要能量時,飛輪減速運行,,將存儲的能量釋放出來,。飛輪儲能其中的單項技術國內(nèi)基本都有了(但和國外差距在10年以上),難點在于根據(jù)不同的用途開發(fā)不同功能的新產(chǎn)品,,因此飛輪儲能電源是一種高技術產(chǎn)品但原始創(chuàng)新性并不足,,這使得它較難獲得國家的科研經(jīng)費支持,。
不足之處:能量密度不夠高、自放電率高,,如停止充電,,能量在幾到幾十個小時內(nèi)就會自行耗盡。只適合于一些細分市場,,比如高品質(zhì)不間斷電源等,。
2、電氣儲能
(1)超級電容器儲能:用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結構獲得超大的電容量,。與利用化學反應的蓄電池不同,,超級電容器的充放電過程始終是物理過程。充電時間短,、使用壽命長,、溫度特性好、節(jié)約能源和綠色環(huán)保,。超級電容沒有太復雜的東西,,就是電容充電,其余就是材料的問題,,目前研究的方向是能否做到面積很小,,電容更大。超級電容器的發(fā)展還是很快的,,目前石墨烯材料為基礎的新型超級電容器,,非常火,。
Tesla首席執(zhí)行官ElonMusk早在2011年就表示,,傳統(tǒng)電動汽車的電池已經(jīng)過時,未來以超級電容器為動力系統(tǒng)的新型汽車將取而代之,。
不足之處:和電池相比,,其能量密度導致同等重量下儲能量相對較低,直接導致的就是續(xù)航能力差,,依賴于新材料的誕生,,比如石墨烯。
(2)超導儲能(SMES):利用超導體的電阻為零特性制成的儲存電能的裝置,。超導儲能系統(tǒng)大致包括超導線圈,、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,。超導材料技術開發(fā)是超導儲能技術的重中之重,。超導材料大致可分為低溫超導材料、高溫超導材料和室溫超導材料。
不足之處:超導儲能的成本很高(材料和低溫制冷系統(tǒng)),,使得它的應用受到很大限制,。可靠性和經(jīng)濟性的制約,,商業(yè)化應用還比較遠,。
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