一、儲能系統分類

現有的(de)(de)(de)儲(chu)(chu)能(neng)系(xi)統(tong)主(zhu)要分為五類：機械(xie)儲(chu)(chu)能(neng)、電氣儲(chu)(chu)能(neng)、電化學儲(chu)(chu)能(neng)、熱儲(chu)(chu)能(neng)和化學儲(chu)(chu)能(neng)。目(mu)前世(shi)界占(zhan)比(bi)最高的(de)(de)(de)是抽水蓄能(neng)，其總裝(zhuang)機容量規模達到了127GW，占(zhan)總儲(chu)(chu)能(neng)容量的(de)(de)(de)99%，其次是壓縮(suo)空(kong)氣儲(chu)(chu)能(neng)，總裝(zhuang)機容量為440MW，排(pai)名第(di)三的(de)(de)(de)是鈉硫(liu)電池，總容量規模為316MW。

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二、各種儲能系統優缺點對比

1、機械儲能

機械儲(chu)能(neng)(neng)主要包括抽水蓄能(neng)(neng)、壓縮(suo)空(kong)氣(qi)儲(chu)能(neng)(neng)和飛輪儲(chu)能(neng)(neng)等。

（1）抽水(shui)(shui)蓄(xu)能(neng)：將電(dian)(dian)網(wang)低(di)谷時(shi)利用過剩電(dian)(dian)力作為(wei)液態能(neng)量(liang)媒體的水(shui)(shui)從(cong)地(di)勢(shi)低(di)的水(shui)(shui)庫(ku)抽到地(di)勢(shi)高的水(shui)(shui)庫(ku)，電(dian)(dian)網(wang)峰荷時(shi)高地(di)勢(shi)水(shui)(shui)庫(ku)中的水(shui)(shui)回流到下水(shui)(shui)庫(ku)推動水(shui)(shui)輪機(ji)發電(dian)(dian)機(ji)發電(dian)(dian)，效率一(yi)般為(wei)75%左右，俗稱進(jin)4出3，具有日調節能(neng)力，用于調峰和備用。

不足之處：選址困難，及其依賴地勢；投資周(zhou)期(qi)較大(da)，損耗(hao)較高，包(bao)括抽(chou)蓄損耗(hao)+線路損耗(hao)；現階段(duan)也受中國(guo)電價政(zheng)策(ce)的(de)制約，去年(nian)中國(guo)80%以上的(de)抽(chou)蓄都(dou)曬太陽，去年(nian)八月發(fa)改(gai)委出(chu)了個關于(yu)抽(chou)蓄電價的(de)政(zheng)策(ce)，以后(hou)可能(neng)會好些，但肯(ken)定不是(shi)儲能(neng)的(de)發(fa)展趨勢。

（2）壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)空(kong)氣(qi)儲能（CAES）：壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)空(kong)氣(qi)蓄能是利(li)用電(dian)(dian)力系統負荷低(di)谷時(shi)的(de)(de)剩余電(dian)(dian)量，由電(dian)(dian)動機帶動空(kong)氣(qi)壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)機，將空(kong)氣(qi)壓(ya)(ya)入作(zuo)為儲氣(qi)室的(de)(de)密閉大容量地下洞穴，當系統發電(dian)(dian)量不足時(shi)，將壓(ya)(ya)縮(suo)(suo)空(kong)氣(qi)經(jing)換(huan)熱器與油或(huo)天然氣(qi)混合燃燒(shao)，導(dao)入燃氣(qi)輪機作(zuo)功發電(dian)(dian)。國外研(yan)究(jiu)較多(duo)，技術成熟(shu)，我國開始(shi)稍晚，好像(xiang)盧強院士對這方面(mian)研(yan)究(jiu)比較多(duo)，什么冷電(dian)(dian)聯產(chan)之(zhi)類的(de)(de)。

壓縮空氣儲也有調峰功能(neng)，適合(he)用于大規模風場，因(yin)為風能(neng)產(chan)生的機械(xie)功可以直接(jie)驅動壓縮機旋轉，減少了中間轉換(huan)成(cheng)電的環節，從(cong)而(er)提高效率。

不(bu)足之處：一(yi)大(da)缺陷在于效率較低(di)。原因在于空氣(qi)(qi)受(shou)到壓縮時溫度會(hui)升高，空氣(qi)(qi)釋(shi)放膨(peng)(peng)脹(zhang)的(de)過程中溫度會(hui)降低(di)。在壓縮空氣(qi)(qi)過程中一(yi)部分能量以熱(re)能的(de)形式(shi)散失，在膨(peng)(peng)脹(zhang)之前就(jiu)必須要重新加熱(re)。通(tong)常以天然氣(qi)(qi)作(zuo)為加熱(re)空氣(qi)(qi)的(de)熱(re)源，這(zhe)就(jiu)導(dao)致蓄能效率降低(di)。還有可以想(xiang)到的(de)不(bu)足就(jiu)是(shi)需(xu)要大(da)型儲氣(qi)(qi)裝置、一(yi)定的(de)地質條件和依賴燃燒化石燃料。

（3）飛(fei)輪(lun)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)：是利用高(gao)速(su)旋轉的(de)飛(fei)輪(lun)將能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量以動(dong)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)形式儲存起(qi)來。需要能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量時，飛(fei)輪(lun)減速(su)運行，將存儲的(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)量釋放出來。飛(fei)輪(lun)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)其中的(de)單項(xiang)技術國(guo)內基本都有了(但和國(guo)外差距(ju)在10年以上(shang))，難點(dian)在于根據不同(tong)的(de)用途開發不同(tong)功能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)新產品(pin)，因此飛(fei)輪(lun)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)(neng)電源是一種高(gao)技術產品(pin)但原(yuan)始創新性并不足，這使得它(ta)較難獲得國(guo)家(jia)的(de)科研經(jing)費支持(chi)。

不(bu)足(zu)之處：能量密(mi)度不(bu)夠(gou)高、自(zi)放電(dian)率高，如(ru)停止(zhi)充電(dian)，能量在幾到幾十個小(xiao)時(shi)內(nei)就會自(zi)行耗盡。只適合于一些細(xi)分市場，比(bi)如(ru)高品(pin)質不(bu)間斷電(dian)源等(deng)。

2、電氣儲能

（1）超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)器(qi)儲能：用活(huo)性炭多孔電(dian)(dian)極和電(dian)(dian)解質組成的(de)(de)(de)雙(shuang)電(dian)(dian)層結構(gou)獲得超(chao)大的(de)(de)(de)電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)量。與利(li)用化學反應的(de)(de)(de)蓄電(dian)(dian)池不同，超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)器(qi)的(de)(de)(de)充(chong)放電(dian)(dian)過程始終是物理過程。充(chong)電(dian)(dian)時間短、使(shi)用壽命長(chang)、溫度(du)特性好、節約能源(yuan)和綠色環保(bao)。超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)沒有太復雜的(de)(de)(de)東西，就是電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)充(chong)電(dian)(dian)，其余就是材料的(de)(de)(de)問題，目前(qian)研究的(de)(de)(de)方(fang)向是能否做到面積很小，電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)更大。超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)器(qi)的(de)(de)(de)發展還是很快的(de)(de)(de)，目前(qian)石墨烯材料為(wei)基礎的(de)(de)(de)新型(xing)超(chao)級電(dian)(dian)容(rong)(rong)(rong)器(qi)，非常火。

Tesla首席(xi)執行(xing)官ElonMusk早在(zai)2011年就表示，傳(chuan)統(tong)電動汽(qi)車的電池(chi)已經過時，未(wei)來以超級電容器為動力系(xi)統(tong)的新型汽(qi)車將取而代之。

不足(zu)之(zhi)處(chu)：和電池相(xiang)比，其能量(liang)(liang)密(mi)度導致同等重量(liang)(liang)下儲能量(liang)(liang)相(xiang)對較低，直接導致的(de)就是續航能力差，依賴(lai)于新材料的(de)誕(dan)生(sheng)，比如石墨烯。

（2）超(chao)(chao)(chao)導(dao)儲(chu)能(neng)(neng)（SMES）：利(li)用(yong)超(chao)(chao)(chao)導(dao)體的(de)電(dian)阻(zu)為(wei)零特性制成的(de)儲(chu)存(cun)電(dian)能(neng)(neng)的(de)裝置。超(chao)(chao)(chao)導(dao)儲(chu)能(neng)(neng)系(xi)統大(da)致包括超(chao)(chao)(chao)導(dao)線圈、低溫(wen)(wen)系(xi)統、功率調節系(xi)統和監控系(xi)統4大(da)部分。超(chao)(chao)(chao)導(dao)材(cai)(cai)料技術開發是超(chao)(chao)(chao)導(dao)儲(chu)能(neng)(neng)技術的(de)重中(zhong)之重。超(chao)(chao)(chao)導(dao)材(cai)(cai)料大(da)致可分為(wei)低溫(wen)(wen)超(chao)(chao)(chao)導(dao)材(cai)(cai)料、高溫(wen)(wen)超(chao)(chao)(chao)導(dao)材(cai)(cai)料和室溫(wen)(wen)超(chao)(chao)(chao)導(dao)材(cai)(cai)料。

不足之(zhi)處：超導(dao)儲(chu)能的成本很高（材料和低(di)溫制(zhi)冷(leng)系(xi)統(tong)），使得它的應(ying)用(yong)受到很大限(xian)制(zhi)。可靠性和經(jing)濟性的制(zhi)約(yue)，商業化應(ying)用(yong)還比(bi)較遠(yuan)。

3、電化學儲能

（1）鉛(qian)酸電池：是一種電極主要由(you)鉛(qian)及其氧化物制(zhi)成，電解液是硫酸溶液的蓄電池。目前在世界上應用廣泛，循環壽命(ming)可達1000次左右，效(xiao)率能(neng)達到80%-90%，性(xing)價(jia)比高，常用于電力系(xi)統(tong)的事故電源(yuan)或備用電源(yuan)。

不足(zu)之處：如(ru)果深度、快速大功(gong)率放電(dian)時(shi)，可用容量會下降(jiang)。其特點是能量密度低，壽命短。鉛(qian)酸電(dian)池今年通過將具有超級活性(xing)的炭材(cai)料添加到鉛(qian)酸電(dian)池的負(fu)極板(ban)上，將其循環(huan)壽命提高很多。

（2）鋰離子電(dian)池：是一類(lei)由鋰金(jin)屬(shu)或鋰合(he)金(jin)為(wei)負極(ji)材料(liao)、使用(yong)(yong)非水電(dian)解(jie)質(zhi)溶液(ye)的電(dian)池。主要應用(yong)(yong)于(yu)便攜式的移動設備中，其效(xiao)率可(ke)(ke)達(da)95%以(yi)上，放(fang)電(dian)時間可(ke)(ke)達(da)數小(xiao)時，循環次數可(ke)(ke)達(da)5000次或更多，響(xiang)應快速，是電(dian)池中能量(liang)最(zui)高的實用(yong)(yong)性電(dian)池，目前來(lai)(lai)說(shuo)用(yong)(yong)的最(zui)多。近年(nian)來(lai)(lai)技術也在不斷(duan)進行升級(ji)，正負極(ji)材料(liao)也有多種應用(yong)(yong)。

市(shi)場上主流的動力鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)分為三大類：鈷酸鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)、錳酸鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)和(he)磷(lin)酸鐵(tie)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)。前者(zhe)能量密度高(gao)，但是安全(quan)性稍差，后者(zhe)相(xiang)反，國內電(dian)(dian)(dian)(dian)動汽車比(bi)如(ru)比(bi)亞迪，目(mu)前大多采用磷(lin)酸鐵(tie)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)。但是好像老外都在玩三元鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)和(he)磷(lin)酸鐵(tie)鋰電(dian)(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)？

鋰硫電池也很(hen)火，是(shi)以硫元(yuan)素作為(wei)正極、金(jin)屬鋰作為(wei)負(fu)極的一(yi)種電池，其理(li)論比能量密(mi)度可達(da)2600wh/kg，實際(ji)能量密(mi)度可達(da)450wh/kg。但如(ru)何大(da)幅提高該電池的充(chong)放電循環(huan)壽命(ming)、使用安全性也是(shi)很(hen)大(da)的問(wen)題。

不(bu)足之(zhi)處：存在價(jia)格高（4元/wh）、過充(chong)導致發熱、燃燒等安全性問題(ti)，需要(yao)進行充(chong)電(dian)保護。

（3）鈉(na)硫電(dian)(dian)(dian)池：是(shi)一種以(yi)金(jin)屬鈉(na)為負(fu)極(ji)、硫為正極(ji)、陶瓷管(guan)為電(dian)(dian)(dian)解(jie)質(zhi)隔(ge)膜的(de)二(er)次(ci)電(dian)(dian)(dian)池。循環周期可達到4500次(ci)，放電(dian)(dian)(dian)時(shi)間6-7小時(shi)，周期往返效率75%，能量密度高，響應時(shi)間快(kuai)。目(mu)前在日本、德國、法國、美國等地(di)已(yi)建(jian)有200多處此類儲能電(dian)(dian)(dian)站(zhan)，主要(yao)用(yong)于(yu)負(fu)荷調平，移峰和(he)改善電(dian)(dian)(dian)能質(zhi)量。

不足(zu)之處：因(yin)為使用(yong)液態鈉，運行于高溫下(xia)，容(rong)易燃燒(shao)。而且(qie)萬一電(dian)網沒(mei)電(dian)了，還需要(yao)柴油發電(dian)機(ji)幫(bang)助(zhu)維持高溫，或者幫(bang)助(zhu)滿足(zu)電(dian)池降(jiang)溫的條件。

（4）液(ye)流(liu)電(dian)(dian)池：利用正負極電(dian)(dian)解液(ye)分開，各(ge)自(zi)循環的(de)(de)一(yi)種高性能(neng)蓄電(dian)(dian)池。電(dian)(dian)池的(de)(de)功率(lv)和能(neng)量(liang)(liang)是(shi)不(bu)相(xiang)關(guan)的(de)(de)，儲存(cun)(cun)(cun)的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)取決于儲存(cun)(cun)(cun)罐(guan)的(de)(de)大(da)小，因而可以儲存(cun)(cun)(cun)長達(da)數(shu)小時至數(shu)天的(de)(de)能(neng)量(liang)(liang)，容量(liang)(liang)可達(da)MW級。這個電(dian)(dian)池有多個體系(xi)，如鐵鉻體系(xi)，鋅溴體系(xi)、多硫化鈉溴體系(xi)以及全釩體系(xi)，其中釩電(dian)(dian)池最(zui)火(huo)吧。

不(bu)(bu)足之處：電池體積太(tai)(tai)大；電池對環境溫度要求太(tai)(tai)高(gao)；價(jia)格貴（這個可能是短期現象吧）；系統復雜（又是泵又是管(guan)路什(shen)么(me)的(de)，這不(bu)(bu)像鋰電等非液(ye)流電池那么(me)簡單）。

電池儲能都存在(zai)或多或少的環保問題。

4、熱儲能

熱(re)(re)儲(chu)能(neng)：熱(re)(re)儲(chu)能(neng)系統(tong)中，熱(re)(re)能(neng)被(bei)儲(chu)存在(zai)隔熱(re)(re)容器的媒(mei)介(jie)中，需要的時候轉(zhuan)化(hua)回電(dian)能(neng)，也可直(zhi)接(jie)利(li)用(yong)而不再轉(zhuan)化(hua)回電(dian)能(neng)。熱(re)(re)儲(chu)能(neng)又分為顯熱(re)(re)儲(chu)能(neng)和(he)潛熱(re)(re)儲(chu)能(neng)。熱(re)(re)儲(chu)能(neng)儲(chu)存的熱(re)(re)量(liang)可以很大，所以可利(li)用(yong)在(zai)可再生能(neng)源(yuan)發電(dian)上。

不足之(zhi)處：熱(re)儲能要各種高溫(wen)化學熱(re)工質，用(yong)用(yong)場合比較(jiao)受限(xian)。

5、化學類儲能

化學類儲能：利(li)用(yong)(yong)(yong)氫或(huo)合(he)成天然(ran)氣作(zuo)為二(er)次能源的(de)載(zai)體，利(li)用(yong)(yong)(yong)多余的(de)電制氫，可以直接用(yong)(yong)(yong)氫作(zuo)為能量的(de)載(zai)體，也可以將其(qi)與二(er)氧化碳(tan)反(fan)應成為合(he)成天然(ran)氣（甲(jia)烷），氫或(huo)者合(he)成天然(ran)氣除(chu)了可用(yong)(yong)(yong)于(yu)發(fa)電外，還(huan)有(you)其(qi)他(ta)利(li)用(yong)(yong)(yong)方式如(ru)交通等。德國熱(re)衷于(yu)推動此(ci)技術，并有(you)示范項目投入運行。

不足之(zhi)處：全周(zhou)期效(xiao)率(lv)較低，制氫效(xiao)率(lv)僅(jin)40%，合成天(tian)然氣的效(xiao)率(lv)不到35%。

引用前人的(de)總結：

PHS-抽水蓄(xu)能(neng)；CAES-壓縮(suo)空氣(qi)；Lead-Acid:鉛酸電(dian)(dian)(dian)池(chi)；NiCd:鎳鎘電(dian)(dian)(dian)池(chi)；NaS:鈉硫電(dian)(dian)(dian)池(chi)；ZEBRA:鎳氯電(dian)(dian)(dian)池(chi)；Li-ion:鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)；Fuelcell:燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)；Metal-air:金屬空氣(qi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)；VRB:液(ye)流電(dian)(dian)(dian)池(chi)；ZnbBr:液(ye)流電(dian)(dian)(dian)池(chi)；PSB:液(ye)流電(dian)(dian)(dian)池(chi)；SolarFuel:太(tai)陽能(neng)燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)；SMES:超導儲(chu)(chu)能(neng)；Flywheel:飛(fei)輪(lun)；Capacitor/Supercapcitor:電(dian)(dian)(dian)容/超級電(dian)(dian)(dian)容；AL-TES:水/冰儲(chu)(chu)熱/冷系統(tong)；CES:低溫(wen)儲(chu)(chu)能(neng)系統(tong)；HT-TES：儲(chu)(chu)熱系統(tong)。

總(zong)體來說(shuo)，目前(qian)研究(jiu)發展主(zhu)要(yao)還是(shi)集中于超級電(dian)容(rong)和電(dian)池(chi)（鋰電(dian)池(chi)、液流電(dian)池(chi)）上。材料領域的突破才是(shi)關鍵。