現(xiàn)有的儲能系統(tǒng)主要分為五類:機(jī)械儲能,、電氣儲能、電化學(xué)儲能,、熱儲能和化學(xué)儲能,。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,,占總儲能容量的99%,,其次是壓縮空氣儲能,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。
各種儲能系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)對比
1,、機(jī)械儲能
機(jī)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(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,;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(guān)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(fù)荷低谷時的剩余電量,,由電動機(jī)帶動空氣壓縮機(jī),將空氣壓入作為儲氣室的密閉大容量地下洞穴,當(dāng)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(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)作功發(fā)電,。國外研究較多,,技術(shù)成熟,我國開始稍晚,,好像盧強(qiáng)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(fēng)場,,因?yàn)轱L(fēng)能產(chǎn)生的機(jī)械功可以直接驅(qū)動壓縮機(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(dǎo)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(yùn)行,,將存儲的能量釋放出來。飛輪儲能其中的單項(xiàng)技術(shù)國內(nèi)基本都有了(但和國外差距在10年以上),,難點(diǎn)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(shù)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(fèi)支持,。
不足之處:能量密度不夠高,、自放電率高,如停止充電,,能量在幾到幾十個小時內(nèi)就會自行耗盡,。只適合于一些細(xì)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(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(fù)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(chǔ)的新型超級電容器,非?;?。
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(dǎo)致同等重量下儲能量相對較低,,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)儲能(SMES):利用超導(dǎo)體的電阻為零特性制成的儲存電能的裝置,。超導(dǎo)儲能系統(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)開發(fā)是超導(dǎo)儲能技術(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),。
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