一、儲能系統分類

現有的儲(chu)能系統主要分為五(wu)類：機(ji)械儲(chu)能、電(dian)氣儲(chu)能、電(dian)化學儲(chu)能、熱儲(chu)能和化學儲(chu)能。目前世界占比最(zui)高(gao)的是(shi)抽水蓄能，其總裝(zhuang)機(ji)容量(liang)規模(mo)達到了(le)127GW，占總儲(chu)能容量(liang)的99%，其次是(shi)壓縮空氣儲(chu)能，總裝(zhuang)機(ji)容量(liang)為440MW，排名第三的是(shi)鈉硫電(dian)池，總容量(liang)規模(mo)為316MW。

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二、各種儲能系統優缺點對比

1、機械儲能

機械(xie)儲(chu)(chu)能(neng)主(zhu)要包括抽水蓄能(neng)、壓縮空氣儲(chu)(chu)能(neng)和飛(fei)輪儲(chu)(chu)能(neng)等。

（1）抽水(shui)(shui)蓄(xu)能：將電網低谷時利用過剩電力作為液態能量媒體的水(shui)(shui)從地(di)(di)勢(shi)低的水(shui)(shui)庫抽到地(di)(di)勢(shi)高(gao)的水(shui)(shui)庫，電網峰(feng)荷時高(gao)地(di)(di)勢(shi)水(shui)(shui)庫中(zhong)的水(shui)(shui)回流到下水(shui)(shui)庫推動水(shui)(shui)輪機(ji)發電機(ji)發電，效(xiao)率(lv)一般(ban)為75%左右(you)，俗稱進(jin)4出3，具有日調節能力，用于調峰(feng)和備用。

不(bu)足之處：選址(zhi)困難，及其依賴地勢(shi)；投(tou)資周期較(jiao)大，損(sun)耗較(jiao)高，包括抽(chou)蓄損(sun)耗+線路損(sun)耗；現階段也受中國電價(jia)(jia)政(zheng)策的(de)制約，去年(nian)(nian)中國80%以(yi)(yi)上的(de)抽(chou)蓄都曬太(tai)陽(yang)，去年(nian)(nian)八(ba)月發改委出了個關于抽(chou)蓄電價(jia)(jia)的(de)政(zheng)策，以(yi)(yi)后可能會好些，但肯(ken)定不(bu)是儲能的(de)發展趨(qu)勢(shi)。

（2）壓(ya)(ya)縮空氣(qi)(qi)(qi)(qi)儲能（CAES）：壓(ya)(ya)縮空氣(qi)(qi)(qi)(qi)蓄(xu)能是利用電(dian)(dian)(dian)力系(xi)(xi)統負荷低(di)谷時的(de)剩(sheng)余電(dian)(dian)(dian)量(liang)，由電(dian)(dian)(dian)動機帶動空氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)縮機，將空氣(qi)(qi)(qi)(qi)壓(ya)(ya)入(ru)作為儲氣(qi)(qi)(qi)(qi)室的(de)密(mi)閉(bi)大容量(liang)地下(xia)洞穴，當系(xi)(xi)統發電(dian)(dian)(dian)量(liang)不足時，將壓(ya)(ya)縮空氣(qi)(qi)(qi)(qi)經換(huan)熱器(qi)與油或天然氣(qi)(qi)(qi)(qi)混(hun)合燃(ran)燒，導(dao)入(ru)燃(ran)氣(qi)(qi)(qi)(qi)輪機作功發電(dian)(dian)(dian)。國外(wai)研究較多，技術成熟，我國開始(shi)稍晚，好(hao)像盧強院士對(dui)這方面研究比較多，什(shen)么冷電(dian)(dian)(dian)聯產之類(lei)的(de)。

壓縮(suo)空氣(qi)儲也有(you)調峰功(gong)能，適合(he)用于大規模風(feng)場，因為風(feng)能產生的(de)機(ji)械(xie)功(gong)可以(yi)直接驅(qu)動壓縮(suo)機(ji)旋轉(zhuan)，減少(shao)了中間轉(zhuan)換成電(dian)的(de)環節，從而提(ti)高效(xiao)率。

不足之(zhi)處：一大(da)缺陷在(zai)于效率較低。原因在(zai)于空(kong)氣受到壓縮(suo)時(shi)溫度會升(sheng)高，空(kong)氣釋放膨脹的(de)過(guo)程中(zhong)溫度會降低。在(zai)壓縮(suo)空(kong)氣過(guo)程中(zhong)一部分能(neng)量以(yi)熱(re)能(neng)的(de)形式散失，在(zai)膨脹之(zhi)前就必須要重新(xin)加(jia)熱(re)。通常以(yi)天然氣作為加(jia)熱(re)空(kong)氣的(de)熱(re)源，這就導致蓄能(neng)效率降低。還有可以(yi)想到的(de)不足就是需要大(da)型(xing)儲氣裝置、一定(ding)的(de)地質條件(jian)和依(yi)賴燃(ran)燒(shao)化石燃(ran)料。

（3）飛(fei)(fei)輪(lun)(lun)(lun)(lun)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)：是利用高(gao)速旋轉的(de)飛(fei)(fei)輪(lun)(lun)(lun)(lun)將能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)以(yi)動能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)形式儲存(cun)起來。需要能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)時，飛(fei)(fei)輪(lun)(lun)(lun)(lun)減速運行，將存(cun)儲的(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量(liang)(liang)釋放(fang)出來。飛(fei)(fei)輪(lun)(lun)(lun)(lun)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)其(qi)中的(de)單項(xiang)技術(shu)國(guo)(guo)內基本(ben)都有(you)了(le)(但和國(guo)(guo)外(wai)差距在(zai)10年以(yi)上)，難(nan)點在(zai)于根據不(bu)(bu)同(tong)(tong)的(de)用途(tu)開發不(bu)(bu)同(tong)(tong)功能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)新(xin)產品，因此飛(fei)(fei)輪(lun)(lun)(lun)(lun)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)電源是一種(zhong)高(gao)技術(shu)產品但原(yuan)始創新(xin)性并不(bu)(bu)足，這使得(de)它較難(nan)獲得(de)國(guo)(guo)家的(de)科研(yan)經費支(zhi)持。

不足之處(chu)：能量密度(du)不夠高、自放電(dian)(dian)率高，如停(ting)止充電(dian)(dian)，能量在幾到幾十個(ge)小時內就會自行耗盡(jin)。只適合于一些細分市(shi)場，比如高品質不間斷電(dian)(dian)源等(deng)。

2、電氣儲能

（1）超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器儲(chu)能(neng)：用(yong)活性炭多孔電(dian)極和電(dian)解質組成的(de)雙電(dian)層結構(gou)獲得(de)超(chao)大的(de)電(dian)容(rong)量。與利用(yong)化(hua)學反應的(de)蓄(xu)電(dian)池不同，超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器的(de)充放電(dian)過程始終是(shi)物理過程。充電(dian)時間短、使(shi)用(yong)壽命(ming)長、溫(wen)度特性好、節(jie)約能(neng)源和綠色環保。超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)沒(mei)有太復雜的(de)東西，就是(shi)電(dian)容(rong)充電(dian)，其余就是(shi)材(cai)料(liao)的(de)問題，目(mu)前研究(jiu)的(de)方向是(shi)能(neng)否做到面積很小，電(dian)容(rong)更大。超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器的(de)發展還是(shi)很快的(de)，目(mu)前石墨(mo)烯材(cai)料(liao)為基礎的(de)新型超(chao)級(ji)電(dian)容(rong)器，非常(chang)火。

Tesla首席(xi)執行官ElonMusk早在2011年(nian)就(jiu)表示(shi)，傳統電動汽(qi)車的(de)電池已經過時，未來以超級(ji)電容器(qi)為動力系統的(de)新型(xing)汽(qi)車將取而代之。

不足之處：和電池(chi)相(xiang)比，其能(neng)量密度導致同(tong)等重量下儲能(neng)量相(xiang)對較低，直接導致的就是續航能(neng)力差，依賴于(yu)新材料的誕生，比如石墨(mo)烯。

（2）超(chao)(chao)導(dao)儲(chu)能(neng)（SMES）：利用超(chao)(chao)導(dao)體的電阻為零特性(xing)制成的儲(chu)存電能(neng)的裝置。超(chao)(chao)導(dao)儲(chu)能(neng)系統大(da)(da)致包(bao)括超(chao)(chao)導(dao)線(xian)圈、低溫(wen)系統、功率調節系統和監(jian)控(kong)系統4大(da)(da)部分(fen)。超(chao)(chao)導(dao)材(cai)料(liao)技術(shu)開發是超(chao)(chao)導(dao)儲(chu)能(neng)技術(shu)的重(zhong)中之重(zhong)。超(chao)(chao)導(dao)材(cai)料(liao)大(da)(da)致可分(fen)為低溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)材(cai)料(liao)、高溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)材(cai)料(liao)和室溫(wen)超(chao)(chao)導(dao)材(cai)料(liao)。

不足(zu)之處：超導儲能的成本(ben)很高（材料和低溫制冷系(xi)統），使得它的應用受到很大(da)限(xian)制。可靠性和經濟性的制約，商業(ye)化(hua)應用還比較遠(yuan)。

3、電化學儲能

（1）鉛(qian)酸電(dian)池(chi)：是一種電(dian)極主要(yao)由鉛(qian)及其氧化物制成，電(dian)解液是硫酸溶液的蓄電(dian)池(chi)。目(mu)前在世界上(shang)應用(yong)廣泛(fan)，循環壽命(ming)可達1000次左右，效率能達到80%-90%，性(xing)價比高，常(chang)用(yong)于電(dian)力系統的事(shi)故電(dian)源或備(bei)用(yong)電(dian)源。

不足之處：如果深(shen)度(du)(du)、快速(su)大(da)功率放電(dian)時，可用容量(liang)會(hui)下降(jiang)。其特點是能量(liang)密度(du)(du)低，壽(shou)命短。鉛酸電(dian)池(chi)今年通過將具有超級活性的(de)炭材料(liao)添加(jia)到(dao)鉛酸電(dian)池(chi)的(de)負極板上，將其循環壽(shou)命提高很多。

（2）鋰離子(zi)電池：是一類由鋰金屬或鋰合金為負極材(cai)料(liao)、使用(yong)非(fei)水(shui)電解質溶液的(de)(de)電池。主要應(ying)用(yong)于便攜式的(de)(de)移動設備(bei)中(zhong)，其效(xiao)率可達(da)95%以上，放電時間可達(da)數小時，循環(huan)次數可達(da)5000次或更多(duo)，響應(ying)快(kuai)速(su)，是電池中(zhong)能量最高(gao)的(de)(de)實用(yong)性(xing)電池，目前(qian)來(lai)說用(yong)的(de)(de)最多(duo)。近年來(lai)技(ji)術也在不(bu)斷進行升級(ji)，正負極材(cai)料(liao)也有(you)多(duo)種應(ying)用(yong)。

市場(chang)上主流的動(dong)力鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)分為三大類：鈷酸(suan)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)、錳酸(suan)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)和(he)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)。前者能(neng)量(liang)密度高，但是安全性稍差，后者相反，國內電(dian)(dian)動(dong)汽車比(bi)如(ru)比(bi)亞迪，目前大多采用磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)。但是好(hao)像老外都在玩(wan)三元鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)和(he)磷(lin)酸(suan)鐵(tie)鋰(li)電(dian)(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)？

鋰(li)硫(liu)電(dian)池(chi)也很火(huo)，是(shi)以硫(liu)元素作為正極、金屬鋰(li)作為負極的一(yi)種電(dian)池(chi)，其理(li)論比能(neng)量密(mi)度可(ke)達2600wh/kg，實(shi)際能(neng)量密(mi)度可(ke)達450wh/kg。但(dan)如何大幅(fu)提高該電(dian)池(chi)的充放(fang)電(dian)循環壽命、使用(yong)安(an)全性(xing)也是(shi)很大的問(wen)題。

不足之處：存在價格高（4元/wh）、過充導致發熱、燃燒等安全性問題，需要進行充電保護。

（3）鈉硫(liu)(liu)電(dian)(dian)池：是一種以金屬鈉為負極、硫(liu)(liu)為正極、陶(tao)瓷管為電(dian)(dian)解質(zhi)隔(ge)膜的二次(ci)電(dian)(dian)池。循(xun)環周(zhou)(zhou)期可達到4500次(ci)，放電(dian)(dian)時間(jian)6-7小(xiao)時，周(zhou)(zhou)期往返(fan)效率75%，能(neng)(neng)量密度高(gao)，響應時間(jian)快。目前在日本、德國、法國、美國等地已建有200多處此類儲能(neng)(neng)電(dian)(dian)站，主要(yao)用(yong)于負荷(he)調平(ping)，移(yi)峰(feng)和改善電(dian)(dian)能(neng)(neng)質(zhi)量。

不足之處：因為使用液態鈉(na)，運行于(yu)高溫下(xia)，容(rong)易燃燒。而且萬(wan)一電網沒電了，還需要(yao)柴(chai)油發(fa)電機幫助維持高溫，或者幫助滿足電池(chi)降溫的條件。

（4）液流電(dian)池(chi)：利用正負極電(dian)解液分開，各自(zi)循環的(de)一(yi)種高性能蓄電(dian)池(chi)。電(dian)池(chi)的(de)功率和能量是不相關(guan)的(de)，儲(chu)存的(de)能量取決于(yu)儲(chu)存罐(guan)的(de)大小(xiao)，因而可以儲(chu)存長(chang)達數(shu)小(xiao)時至數(shu)天的(de)能量，容量可達MW級(ji)。這個電(dian)池(chi)有多(duo)(duo)個體系，如鐵鉻體系，鋅(xin)溴體系、多(duo)(duo)硫化鈉溴體系以及全(quan)釩(fan)(fan)體系，其中(zhong)釩(fan)(fan)電(dian)池(chi)最火吧。

不足之處：電(dian)(dian)池(chi)體積太大；電(dian)(dian)池(chi)對(dui)環境溫(wen)度要求太高；價格貴(gui)（這個可能是短期現象吧）；系統(tong)復雜（又(you)是泵又(you)是管(guan)路(lu)什么(me)的，這不像鋰電(dian)(dian)等非(fei)液流電(dian)(dian)池(chi)那么(me)簡單）。

電池(chi)儲能都存在或多或少的環保(bao)問題。

4、熱儲能

熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)：熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)系統(tong)中(zhong)，熱(re)能(neng)(neng)(neng)被儲(chu)(chu)存(cun)在隔熱(re)容器的(de)媒介中(zhong)，需要(yao)的(de)時(shi)候(hou)轉(zhuan)化回電能(neng)(neng)(neng)，也可直接利(li)用而不再(zai)轉(zhuan)化回電能(neng)(neng)(neng)。熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)又分為顯熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)和(he)潛(qian)熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)。熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)儲(chu)(chu)存(cun)的(de)熱(re)量可以(yi)很大，所以(yi)可利(li)用在可再(zai)生(sheng)能(neng)(neng)(neng)源(yuan)發電上(shang)。

不(bu)足之處：熱儲能要各種高(gao)溫(wen)化學熱工質，用(yong)用(yong)場合比較受限。

5、化學類儲能

化(hua)學類(lei)儲能：利(li)用氫或(huo)合(he)成天(tian)然氣(qi)作(zuo)為(wei)二次能源的(de)(de)載(zai)體，利(li)用多余的(de)(de)電制氫，可(ke)以直接用氫作(zuo)為(wei)能量的(de)(de)載(zai)體，也可(ke)以將其與二氧(yang)化(hua)碳反應(ying)成為(wei)合(he)成天(tian)然氣(qi)（甲烷(wan)），氫或(huo)者合(he)成天(tian)然氣(qi)除了(le)可(ke)用于發(fa)電外，還有(you)其他利(li)用方式如交通等。德(de)國熱衷于推動此技(ji)術，并(bing)有(you)示(shi)范項目(mu)投入(ru)運(yun)行。

不足之處(chu)：全周期效(xiao)率較低，制氫效(xiao)率僅40%，合(he)成天然氣的效(xiao)率不到35%。

引用前人的總結：

PHS-抽水蓄能；CAES-壓縮空(kong)(kong)氣；Lead-Acid:鉛(qian)酸電(dian)(dian)池(chi)；NiCd:鎳鎘電(dian)(dian)池(chi)；NaS:鈉硫(liu)電(dian)(dian)池(chi)；ZEBRA:鎳氯電(dian)(dian)池(chi)；Li-ion:鋰電(dian)(dian)池(chi)；Fuelcell:燃料電(dian)(dian)池(chi)；Metal-air:金屬(shu)空(kong)(kong)氣電(dian)(dian)池(chi)；VRB:液流電(dian)(dian)池(chi)；ZnbBr:液流電(dian)(dian)池(chi)；PSB:液流電(dian)(dian)池(chi)；SolarFuel:太陽(yang)能燃料電(dian)(dian)池(chi)；SMES:超導儲(chu)能；Flywheel:飛輪(lun)；Capacitor/Supercapcitor:電(dian)(dian)容/超級(ji)電(dian)(dian)容；AL-TES:水/冰儲(chu)熱(re)/冷(leng)系統；CES:低溫儲(chu)能系統；HT-TES：儲(chu)熱(re)系統。

總體來說，目(mu)前研(yan)究發(fa)展主要還是(shi)集中于超級電容和電池(chi)(chi)（鋰電池(chi)(chi)、液流電池(chi)(chi)）上。材料領域的突破才(cai)是(shi)關鍵。