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2、电气储能
(1)超级电容器储能:
用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量。
与利用化学反应的蓄电池不同,超级电容器的充放电过程始终是物理过程。
充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保。
超级电容没有太复杂的东西,就是电容充电,其余就是材料的问题,目前研究的方向是能否做到面积很小,电容更大。
超级电容器的发展还是很快的,目前石墨烯材料为基础的新型超级电容器,非常火。
Tesla首席执行官ElonMusk早在2011年就表示,传统电动汽车
的电池已经过时,未来以超级电容器为动力系统的新型汽车将取而代之。
不足之处:
和电池相比,其能量密度导致同等重量下储能量相对较低,直接导致的就是续航能力差,依赖于新材料的诞生,比如石墨烯
启垦烯基哉型趙纸电咨器的制昔下釜團
⑵超导储能(SMES):
利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能的装置。
超导储能系统大致包括超导线圈、低温系统、功率调节系统和监控系统4大部分。
超导材料技术开发是超导储能技术的重中之重。
超导材料大致可分为低温超导材料、高温超导材料和室温超导材料。
不足之处:
超导储能的成本很高(材料和低温制冷系统),使得它的应用受到很大限制。
可靠性和经济性的制约,商业化应用还比较远。
3、电化学储能
溶液的蓄电池。
目前在世界上应用广泛,循环寿命可达1000次左右,
效率能达到80%-90%,性价比高,常用于电力系统的事故电源或备用电源。
不足之处:
如果深度、快速大功率放电时,可用容量会下降。
其特
点是能量密度低,寿命短。
铅酸电池今年通过将具有超级活性的炭材料
添加到铅酸电池的负极板上,将其循环寿命提高很多。
⑵锂离子电池:
是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。
主要应用于便携式的移动设备中,其效率可达95%以上,放电时间可达数小时,循环次数可达5000次或更多,响应快速,是电池中能量最高的实用性电池,目前来说用的最多。
近年来技术也在不断进行升级,正负极材料也有多种应用。
市场上主流的动力锂电池分为三大类:
钻酸锂电池、锰酸锂电池和磷酸铁锂电池。
前者能量密度高,但是安全性稍差,后者相反,国内电
动汽车比如比亚迪,目前大多采用磷酸铁锂电池。
但是好像老外都在玩
三元锂电池和磷酸铁锂电池?
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锂硫电池也很火,是以硫元素作为正极、金属锂作为负极的一种电池,其理论比能量密度可达2600wh/kg,实际能量密度可达450wh/kgc
但如何大幅提高该电池的充放电循环寿命、使用安全性也是很大的问题
不足之处:
存在价格高(4元/wh)、过充导致发热、燃烧等安全性问题,需要进行充电保护
(3)钠硫电池:
是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。
循环周期可达到4500次,放电时间6-7小时,周期往返效率75%,能量密度高,响应时间快。
目前在日本、德国、法国、美国等地已建有200多处此类储能电站,主要用于负荷调平,移峰和改善电能质量。
不足之处:
因为使用液态钠,运行于咼温下,谷易燃烧。
而且万一
电网没电了,还需要柴油发电机帮助维持高温,或者帮助满足电池降温
的条件
⑷液流电池:
利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池。
电池的功率和能量是不相关的,储存的能量取决于储存罐的大小,因而可以储存长达数小时至数天的能量,容量可达MW级。
这个电池有多个体系,如铁铬体系,锌溴体系、多硫化钠溴体系以及全钒体系,其中钒电池最火吧。
不足之处:
电池体积太大;电池对环境温度要求太高;价格贵(这个可
能是短期现象吧);系统复杂(又是泵又是管路什么的,这不像锂电等非液流电池那么简单)。
液流电池原理08
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电池储能都存在或多或少的环保问题
4、热储能
热储能:
热储能系统中,热能被储存在隔热容器的媒介中,需要的时候转化回电能,也可直接利用而不再转化回电能。
热储能又分为显热储能和潜热储能。
热储能储存的热量可以很大,所以可利用在可再生能源发电上。
不足之处:
热储能要各种高温化学热工质,用用场合比较受限
5、化学类储能
化学类储能:
利用氢或合成天然气作为二次能源的载体,利用多余的电制氢,可以直接用氢作为能量的载体,也可以将其与二氧化碳反应
成为合成天然气(甲烷),氢或者合成天然气除了可用于发电外,还有其他利用方式如交通等。
德国热衷于推动此技术,并有示范项目投入运行。
不足之处:
全周期效率较低,制氢效率仅40%,合成天然气的效率不到35%。
引用前人的总结:
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铅酸电池;NiCd:
镍镉电池;NaS:
钠硫电池;ZEBRA:
镍氯电池;Li-ion:
锂电池;Fuelcell:
燃料电池;Metal-air:
金属空气电池;VRB:
液流电池;ZnbBr:
液流电池;PSB:
液流电池;SolarFuel:
太阳能燃料电池;SMES:
超导储能;Flywheel:
飞轮;Capacitor/Supercapcitor:
电容/超级电
容;AL-TES:
水/冰储热/冷系统;CES:
低温储能系统;HT-TES:
储热系统。
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图2电力储能系统前充放电循环效率
总体来说,目前研究发展主要还是集中于超级电容和电池(锂电池、液流电池)上。
材料领域的突破才是关键。
可靠储能后的电网会是什么样?
1、支撑实现能源互联网,智能电网
储能是智能电网实现能量双向互动的重要设备。
没有储能,完整的智能电网无从谈起。
并电动汽车卜智能楼宇》家庭储能莎分布式电源的高效利用
2、利用储能技术面对新能源考验
主要就是平抑、稳定风能、太阳能等间歇式可再生能源发电的输出功率,提高电网接纳间歇式可再生能源能力。
3、减小峰谷差,提高设备利用率
电网企业在调峰和供电压力得到缓解的同时,可获取更多的高峰负荷收益。
4、提高电网安全可靠性和电能质量
提供应急电源诚少因各种暂态电能质量问题造成的损失
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