一、儲能系統分類

現有(you)的儲(chu)(chu)能(neng)系統(tong)主(zhu)要分為五類：機械儲(chu)(chu)能(neng)、電(dian)氣儲(chu)(chu)能(neng)、電(dian)化(hua)學儲(chu)(chu)能(neng)、熱儲(chu)(chu)能(neng)和化(hua)學儲(chu)(chu)能(neng)。目前世(shi)界(jie)占(zhan)比最高的是抽水蓄能(neng)，其(qi)總(zong)(zong)裝(zhuang)機容(rong)量(liang)規(gui)模(mo)達到了(le)127GW，占(zhan)總(zong)(zong)儲(chu)(chu)能(neng)容(rong)量(liang)的99%，其(qi)次(ci)是壓縮空氣儲(chu)(chu)能(neng)，總(zong)(zong)裝(zhuang)機容(rong)量(liang)為440MW，排(pai)名(ming)第三的是鈉硫(liu)電(dian)池，總(zong)(zong)容(rong)量(liang)規(gui)模(mo)為316MW。

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二、各種儲能系統優缺點對比

1、機械儲能

機(ji)械儲能(neng)(neng)主要(yao)包(bao)括抽水蓄能(neng)(neng)、壓(ya)縮空氣儲能(neng)(neng)和飛輪儲能(neng)(neng)等。

（1）抽水(shui)蓄(xu)能：將電網低(di)谷時利用過(guo)剩(sheng)電力(li)作為液態(tai)能量媒體的(de)(de)水(shui)從(cong)地勢(shi)低(di)的(de)(de)水(shui)庫(ku)抽到地勢(shi)高的(de)(de)水(shui)庫(ku)，電網峰荷時高地勢(shi)水(shui)庫(ku)中的(de)(de)水(shui)回流到下(xia)水(shui)庫(ku)推(tui)動(dong)水(shui)輪機(ji)(ji)發電機(ji)(ji)發電，效(xiao)率一般為75%左右，俗稱進4出(chu)3，具有日調節能力(li)，用于調峰和備用。

不足之(zhi)處：選址困難，及其依賴(lai)地勢；投資(zi)周期較大(da)，損耗較高，包括抽(chou)蓄損耗+線路損耗；現階段也受中國電價(jia)政(zheng)策的制(zhi)約，去年中國80%以上(shang)的抽(chou)蓄都曬太陽，去年八月發改委出(chu)了個關于抽(chou)蓄電價(jia)的政(zheng)策，以后可能(neng)會好些，但肯定(ding)不是儲能(neng)的發展(zhan)趨勢。

（2）壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)儲能（CAES）：壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)蓄能是利用電(dian)力系(xi)統(tong)(tong)負荷(he)低谷時的(de)(de)剩(sheng)余(yu)電(dian)量，由電(dian)動機(ji)帶動空(kong)氣(qi)壓(ya)縮(suo)機(ji)，將空(kong)氣(qi)壓(ya)入作為儲氣(qi)室的(de)(de)密閉(bi)大容量地下洞穴，當系(xi)統(tong)(tong)發(fa)電(dian)量不足時，將壓(ya)縮(suo)空(kong)氣(qi)經換熱(re)器與(yu)油或天然氣(qi)混合燃燒，導入燃氣(qi)輪機(ji)作功(gong)發(fa)電(dian)。國外研究較(jiao)多(duo)，技術(shu)成(cheng)熟(shu)，我國開始(shi)稍晚，好像盧強院士對這方面研究比較(jiao)多(duo)，什(shen)么冷電(dian)聯產之類(lei)的(de)(de)。

壓(ya)縮空氣儲也有調峰功能，適(shi)合用于(yu)大規(gui)模風(feng)(feng)場，因為風(feng)(feng)能產生(sheng)的機械功可(ke)以直接驅動壓(ya)縮機旋轉，減(jian)少(shao)了中間(jian)轉換成電的環節，從而提高效率。

不足之處：一(yi)(yi)大缺(que)陷在(zai)于效率(lv)較低。原因(yin)在(zai)于空(kong)氣(qi)受到(dao)壓縮(suo)時(shi)溫(wen)(wen)度會(hui)升(sheng)高，空(kong)氣(qi)釋放(fang)膨脹的(de)(de)過程中(zhong)(zhong)溫(wen)(wen)度會(hui)降(jiang)低。在(zai)壓縮(suo)空(kong)氣(qi)過程中(zhong)(zhong)一(yi)(yi)部分能量以熱(re)能的(de)(de)形式散失，在(zai)膨脹之前就(jiu)必須要重新(xin)加(jia)熱(re)。通常(chang)以天然氣(qi)作為(wei)加(jia)熱(re)空(kong)氣(qi)的(de)(de)熱(re)源，這(zhe)就(jiu)導致蓄(xu)能效率(lv)降(jiang)低。還有可以想到(dao)的(de)(de)不足就(jiu)是需要大型儲氣(qi)裝置(zhi)、一(yi)(yi)定(ding)的(de)(de)地質條件和依賴燃(ran)燒化石燃(ran)料。

（3）飛(fei)輪(lun)儲(chu)能(neng)：是利用高速旋(xuan)轉的(de)飛(fei)輪(lun)將能(neng)量(liang)以(yi)動(dong)能(neng)的(de)形式儲(chu)存(cun)起來(lai)。需要能(neng)量(liang)時，飛(fei)輪(lun)減速運行(xing)，將存(cun)儲(chu)的(de)能(neng)量(liang)釋放出來(lai)。飛(fei)輪(lun)儲(chu)能(neng)其中的(de)單(dan)項(xiang)技術國內基本都有了(le)(但和國外(wai)差距在10年以(yi)上)，難點在于根據不(bu)同的(de)用途開發不(bu)同功能(neng)的(de)新產品(pin)，因此飛(fei)輪(lun)儲(chu)能(neng)電源是一種高技術產品(pin)但原始創新性并(bing)不(bu)足，這使得它較(jiao)難獲(huo)得國家的(de)科研經費(fei)支持(chi)。

不(bu)(bu)足之處：能量密度不(bu)(bu)夠高(gao)、自(zi)(zi)放電(dian)率高(gao)，如(ru)停(ting)止充(chong)電(dian)，能量在幾到幾十(shi)個小(xiao)時內就會自(zi)(zi)行耗(hao)盡。只適合(he)于一些細(xi)分市場，比如(ru)高(gao)品(pin)質不(bu)(bu)間斷電(dian)源(yuan)等。

2、電氣儲能

（1）超(chao)級(ji)(ji)電(dian)容(rong)(rong)器儲能(neng)(neng)：用活性(xing)炭(tan)多孔(kong)電(dian)極和(he)電(dian)解質組成的(de)(de)(de)雙電(dian)層結(jie)構(gou)獲得(de)超(chao)大(da)的(de)(de)(de)電(dian)容(rong)(rong)量。與利用化學(xue)反(fan)應的(de)(de)(de)蓄電(dian)池不同，超(chao)級(ji)(ji)電(dian)容(rong)(rong)器的(de)(de)(de)充(chong)放(fang)電(dian)過程(cheng)始終是(shi)物理過程(cheng)。充(chong)電(dian)時(shi)間短、使用壽命(ming)長(chang)、溫(wen)度特性(xing)好、節約能(neng)(neng)源和(he)綠(lv)色(se)環保。超(chao)級(ji)(ji)電(dian)容(rong)(rong)沒有太復雜的(de)(de)(de)東西，就是(shi)電(dian)容(rong)(rong)充(chong)電(dian)，其余(yu)就是(shi)材料的(de)(de)(de)問題，目(mu)前(qian)研(yan)究(jiu)的(de)(de)(de)方(fang)向是(shi)能(neng)(neng)否做到(dao)面積很小(xiao)，電(dian)容(rong)(rong)更大(da)。超(chao)級(ji)(ji)電(dian)容(rong)(rong)器的(de)(de)(de)發展還是(shi)很快的(de)(de)(de)，目(mu)前(qian)石墨烯材料為(wei)基礎的(de)(de)(de)新型超(chao)級(ji)(ji)電(dian)容(rong)(rong)器，非常火。

Tesla首席執行官ElonMusk早在2011年就表示(shi)，傳統電動(dong)汽車的(de)電池已經過時，未來以超級電容(rong)器為動(dong)力系統的(de)新型汽車將取而代之。

不(bu)足之處(chu)：和電池(chi)相比(bi)，其能(neng)(neng)量(liang)密度導(dao)致同等重量(liang)下(xia)儲(chu)能(neng)(neng)量(liang)相對較低(di)，直接導(dao)致的(de)就是續(xu)航能(neng)(neng)力差(cha)，依賴于新材料的(de)誕生，比(bi)如石墨烯。

（2）超導(dao)(dao)(dao)儲能（SMES）：利用超導(dao)(dao)(dao)體的(de)電阻(zu)為零(ling)特性制(zhi)成的(de)儲存(cun)電能的(de)裝置。超導(dao)(dao)(dao)儲能系(xi)(xi)統(tong)(tong)大(da)致包括超導(dao)(dao)(dao)線圈、低(di)溫(wen)(wen)系(xi)(xi)統(tong)(tong)、功率調(diao)節系(xi)(xi)統(tong)(tong)和監控系(xi)(xi)統(tong)(tong)4大(da)部分(fen)(fen)。超導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)技術(shu)開發是超導(dao)(dao)(dao)儲能技術(shu)的(de)重中之重。超導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)大(da)致可分(fen)(fen)為低(di)溫(wen)(wen)超導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)、高(gao)溫(wen)(wen)超導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)和室溫(wen)(wen)超導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)。

不足之處(chu)：超(chao)導(dao)儲能的(de)成本(ben)很(hen)高（材料和(he)低溫制冷系(xi)統），使(shi)得它的(de)應用(yong)受到很(hen)大限制。可(ke)靠性和(he)經濟性的(de)制約，商業化應用(yong)還(huan)比(bi)較(jiao)遠。

3、電化學儲能

（1）鉛酸電(dian)池：是(shi)一種(zhong)電(dian)極主要由鉛及(ji)其(qi)氧化物制成，電(dian)解(jie)液是(shi)硫酸溶液的蓄電(dian)池。目(mu)前在世界上應用廣(guang)泛，循(xun)環壽命可達1000次左右，效(xiao)率能達到80%-90%，性價比(bi)高，常用于電(dian)力系統(tong)的事故電(dian)源(yuan)或備(bei)用電(dian)源(yuan)。

不足之處：如果深度、快(kuai)速大功(gong)率放電時，可(ke)用容量會(hui)下降。其特點是(shi)能量密度低，壽命(ming)短。鉛酸電池今(jin)年(nian)通(tong)過將(jiang)具有(you)超級活性的炭(tan)材料(liao)添加到(dao)鉛酸電池的負極板(ban)上，將(jiang)其循環壽命(ming)提高很多(duo)。

（2）鋰(li)離子電池(chi)(chi)：是一(yi)類(lei)由鋰(li)金(jin)屬或(huo)鋰(li)合金(jin)為負(fu)極材料、使(shi)用(yong)非水電解質溶液的電池(chi)(chi)。主要應(ying)用(yong)于便攜式的移動設備中(zhong)，其(qi)效率可(ke)達95%以上，放電時(shi)間(jian)可(ke)達數(shu)小時(shi)，循環次數(shu)可(ke)達5000次或(huo)更多，響(xiang)應(ying)快速，是電池(chi)(chi)中(zhong)能量最高的實用(yong)性電池(chi)(chi)，目前來說(shuo)用(yong)的最多。近年來技術也在不斷進行升級(ji)，正負(fu)極材料也有多種應(ying)用(yong)。

市場上主流的(de)動(dong)力(li)鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)分(fen)為(wei)三大類：鈷酸(suan)鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)、錳酸(suan)鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)和磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)。前者能(neng)量(liang)密度(du)高，但(dan)是安全(quan)性稍差，后者相(xiang)反，國內電(dian)(dian)動(dong)汽車比如(ru)比亞迪，目前大多采用磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)。但(dan)是好像老外都在玩(wan)三元鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)和磷酸(suan)鐵鋰(li)(li)電(dian)(dian)池(chi)？

鋰(li)硫電(dian)池也很火，是(shi)(shi)以硫元素作(zuo)為正極、金屬鋰(li)作(zuo)為負極的(de)(de)(de)一(yi)種電(dian)池，其理(li)論比能量密度(du)可達(da)2600wh/kg，實際能量密度(du)可達(da)450wh/kg。但如(ru)何大(da)幅提高該電(dian)池的(de)(de)(de)充放電(dian)循環壽命、使用安全性(xing)也是(shi)(shi)很大(da)的(de)(de)(de)問題。

不足之處(chu)：存在(zai)價格高（4元/wh）、過(guo)充導致(zhi)發熱、燃(ran)燒等安全性問題，需要進行(xing)充電(dian)保護。

（3）鈉硫(liu)電池：是一種以金屬鈉為(wei)負(fu)極(ji)、硫(liu)為(wei)正極(ji)、陶瓷(ci)管為(wei)電解質隔膜的(de)二(er)次電池。循環周期可(ke)達(da)到4500次，放(fang)電時(shi)(shi)間6-7小時(shi)(shi)，周期往返效率75%，能量密度高，響(xiang)應時(shi)(shi)間快。目(mu)前在日本、德國(guo)、法(fa)國(guo)、美國(guo)等地(di)已建有(you)200多(duo)處此類儲能電站，主(zhu)要(yao)用(yong)于負(fu)荷(he)調平(ping)，移峰和改善電能質量。

不足之處：因(yin)為使用液態(tai)鈉，運行于高溫(wen)下，容易燃燒。而(er)且萬一電(dian)網沒(mei)電(dian)了，還需要柴油發電(dian)機幫助(zhu)維持高溫(wen)，或者幫助(zhu)滿(man)足電(dian)池(chi)降溫(wen)的條件。

（4）液流電(dian)池(chi)(chi)：利用正(zheng)負極(ji)電(dian)解液分開，各(ge)自循環的(de)(de)一種高性(xing)能蓄電(dian)池(chi)(chi)。電(dian)池(chi)(chi)的(de)(de)功率和(he)能量(liang)(liang)是不相關的(de)(de)，儲存的(de)(de)能量(liang)(liang)取決(jue)于儲存罐的(de)(de)大(da)小，因而(er)可以(yi)儲存長達(da)數小時至數天(tian)的(de)(de)能量(liang)(liang)，容量(liang)(liang)可達(da)MW級(ji)。這個電(dian)池(chi)(chi)有多(duo)個體(ti)(ti)(ti)系(xi)，如鐵鉻(ge)體(ti)(ti)(ti)系(xi)，鋅(xin)溴體(ti)(ti)(ti)系(xi)、多(duo)硫(liu)化(hua)鈉溴體(ti)(ti)(ti)系(xi)以(yi)及(ji)全釩體(ti)(ti)(ti)系(xi)，其中釩電(dian)池(chi)(chi)最(zui)火吧(ba)。

不足之處：電池體積(ji)太大(da)；電池對環境(jing)溫度要求太高；價格貴（這(zhe)個可(ke)能是短期現象吧）；系統復雜（又(you)是泵又(you)是管(guan)路什么(me)的，這(zhe)不像鋰電等非液流(liu)電池那么(me)簡(jian)單）。

電池儲能都存在或多或少的環保問題。

4、熱儲能

熱(re)(re)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)：熱(re)(re)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)系統中，熱(re)(re)能(neng)(neng)(neng)被儲(chu)存在(zai)隔熱(re)(re)容器的媒介中，需要的時(shi)候(hou)轉化回電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)，也可(ke)直接(jie)利(li)用而不再轉化回電(dian)(dian)(dian)能(neng)(neng)(neng)。熱(re)(re)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)又(you)分為顯熱(re)(re)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)和潛(qian)熱(re)(re)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)。熱(re)(re)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)儲(chu)存的熱(re)(re)量可(ke)以(yi)很大，所(suo)以(yi)可(ke)利(li)用在(zai)可(ke)再生能(neng)(neng)(neng)源發電(dian)(dian)(dian)上。

不足之(zhi)處：熱(re)儲能要(yao)各種高(gao)溫(wen)化學熱(re)工質，用用場合比較受限。

5、化學類儲能

化(hua)學類儲(chu)能(neng)：利用氫或合成天(tian)然氣作(zuo)為(wei)二次能(neng)源的(de)載體，利用多余的(de)電(dian)制(zhi)氫，可(ke)(ke)以直接用氫作(zuo)為(wei)能(neng)量的(de)載體，也(ye)可(ke)(ke)以將其與(yu)二氧(yang)化(hua)碳(tan)反應成為(wei)合成天(tian)然氣（甲烷），氫或者合成天(tian)然氣除了可(ke)(ke)用于(yu)發電(dian)外，還有(you)其他利用方式(shi)如交通等。德國熱衷于(yu)推(tui)動此技(ji)術，并(bing)有(you)示范項目投入運(yun)行(xing)。

不足之處：全周期效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)較低，制氫效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)僅40%，合(he)成(cheng)天然(ran)氣的效(xiao)(xiao)率(lv)(lv)不到35%。

引用前(qian)人的總結(jie)：

PHS-抽水蓄能；CAES-壓(ya)縮空氣；Lead-Acid:鉛酸電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；NiCd:鎳(nie)鎘電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；NaS:鈉硫(liu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；ZEBRA:鎳(nie)氯電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；Li-ion:鋰電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；Fuelcell:燃料電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；Metal-air:金屬空氣電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；VRB:液(ye)流(liu)(liu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；ZnbBr:液(ye)流(liu)(liu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；PSB:液(ye)流(liu)(liu)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；SolarFuel:太陽能燃料電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)；SMES:超(chao)導(dao)儲(chu)(chu)能；Flywheel:飛輪；Capacitor/Supercapcitor:電(dian)(dian)容/超(chao)級電(dian)(dian)容；AL-TES:水/冰儲(chu)(chu)熱/冷(leng)系(xi)統(tong)(tong)；CES:低溫儲(chu)(chu)能系(xi)統(tong)(tong)；HT-TES：儲(chu)(chu)熱系(xi)統(tong)(tong)。

總體來說，目(mu)前研究發展(zhan)主要還是(shi)集中于超級電容和電池(chi)（鋰電池(chi)、液流電池(chi)）上(shang)。材料領域的突破才是(shi)關鍵。