一、儲能系統分類

現有(you)的儲能(neng)(neng)(neng)(neng)系(xi)統主要分為五類(lei)：機(ji)械儲能(neng)(neng)(neng)(neng)、電氣儲能(neng)(neng)(neng)(neng)、電化(hua)學儲能(neng)(neng)(neng)(neng)、熱儲能(neng)(neng)(neng)(neng)和化(hua)學儲能(neng)(neng)(neng)(neng)。目前世(shi)界(jie)占比最高的是(shi)抽水(shui)蓄能(neng)(neng)(neng)(neng)，其(qi)總(zong)(zong)裝(zhuang)機(ji)容(rong)(rong)量規模達(da)到(dao)了127GW，占總(zong)(zong)儲能(neng)(neng)(neng)(neng)容(rong)(rong)量的99%，其(qi)次是(shi)壓縮(suo)空氣儲能(neng)(neng)(neng)(neng)，總(zong)(zong)裝(zhuang)機(ji)容(rong)(rong)量為440MW，排名(ming)第三(san)的是(shi)鈉硫(liu)電池，總(zong)(zong)容(rong)(rong)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(xie)儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)主要(yao)包括抽(chou)水蓄(xu)能(neng)(neng)(neng)(neng)、壓縮空(kong)氣儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)和飛輪儲(chu)(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)等(deng)。

（1）抽(chou)水蓄能：將(jiang)電(dian)網低(di)谷時(shi)利用過剩(sheng)電(dian)力作為液態能量媒體的(de)水從地勢(shi)低(di)的(de)水庫(ku)抽(chou)到地勢(shi)高(gao)(gao)的(de)水庫(ku)，電(dian)網峰荷時(shi)高(gao)(gao)地勢(shi)水庫(ku)中的(de)水回流到下水庫(ku)推動水輪機(ji)發(fa)電(dian)機(ji)發(fa)電(dian)，效(xiao)率(lv)一(yi)般為75%左右，俗稱(cheng)進4出3，具有日調節能力，用于(yu)調峰和(he)備(bei)用。

不足之處：選址(zhi)困難，及其依(yi)賴地勢；投(tou)資周期較大(da)，損(sun)耗較高，包括抽(chou)(chou)蓄(xu)(xu)損(sun)耗+線路損(sun)耗；現(xian)階段也受中(zhong)國電價政策(ce)的(de)制約，去年(nian)中(zhong)國80%以上(shang)的(de)抽(chou)(chou)蓄(xu)(xu)都曬太陽(yang)，去年(nian)八月發(fa)(fa)改委出了個關于抽(chou)(chou)蓄(xu)(xu)電價的(de)政策(ce)，以后可能會好些(xie)，但(dan)肯定不是儲能的(de)發(fa)(fa)展趨勢。

（2）壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)儲(chu)能(neng)（CAES）：壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)蓄能(neng)是利用電(dian)(dian)力系統負荷低谷時的(de)剩余電(dian)(dian)量，由電(dian)(dian)動(dong)機帶(dai)動(dong)空(kong)氣(qi)(qi)壓(ya)縮機，將空(kong)氣(qi)(qi)壓(ya)入作為(wei)儲(chu)氣(qi)(qi)室(shi)的(de)密閉(bi)大容量地(di)下(xia)洞(dong)穴，當系統發電(dian)(dian)量不(bu)足時，將壓(ya)縮空(kong)氣(qi)(qi)經換熱器與(yu)油或天然氣(qi)(qi)混合燃燒，導入燃氣(qi)(qi)輪機作功(gong)發電(dian)(dian)。國外研究較(jiao)多，技術成熟，我國開始稍(shao)晚，好像盧強(qiang)院士對這方(fang)面研究比較(jiao)多，什么冷(leng)電(dian)(dian)聯產之類的(de)。

壓縮空氣儲(chu)也有調峰(feng)功能(neng)，適(shi)合用于大(da)規模風場，因為風能(neng)產生(sheng)的(de)機(ji)械功可(ke)以直(zhi)接驅動壓縮機(ji)旋轉(zhuan)，減少了中(zhong)間轉(zhuan)換成電(dian)的(de)環節，從(cong)而提高效率(lv)。

不(bu)足之處：一大缺陷在于(yu)效率(lv)較(jiao)低。原因在于(yu)空氣(qi)(qi)受到(dao)(dao)壓(ya)縮(suo)時(shi)溫(wen)度會(hui)升高，空氣(qi)(qi)釋放(fang)膨脹的(de)過程(cheng)中溫(wen)度會(hui)降低。在壓(ya)縮(suo)空氣(qi)(qi)過程(cheng)中一部分能量以熱(re)能的(de)形(xing)式散失，在膨脹之前就必須要重新加熱(re)。通常(chang)以天(tian)然(ran)氣(qi)(qi)作為加熱(re)空氣(qi)(qi)的(de)熱(re)源，這就導致蓄能效率(lv)降低。還有可以想到(dao)(dao)的(de)不(bu)足就是需要大型儲(chu)氣(qi)(qi)裝置、一定的(de)地質條(tiao)件(jian)和依賴燃燒化(hua)石燃料。

（3）飛(fei)輪(lun)(lun)儲(chu)(chu)(chu)能：是利用(yong)(yong)高速(su)旋轉(zhuan)的(de)飛(fei)輪(lun)(lun)將(jiang)能量以(yi)動能的(de)形式儲(chu)(chu)(chu)存(cun)(cun)起來。需要(yao)能量時，飛(fei)輪(lun)(lun)減速(su)運行，將(jiang)存(cun)(cun)儲(chu)(chu)(chu)的(de)能量釋放出來。飛(fei)輪(lun)(lun)儲(chu)(chu)(chu)能其(qi)中(zhong)的(de)單項技(ji)術國內基本都有了(但和國外(wai)差距在10年以(yi)上)，難點在于根據(ju)不(bu)同的(de)用(yong)(yong)途(tu)開(kai)發不(bu)同功(gong)能的(de)新(xin)產品(pin)，因此飛(fei)輪(lun)(lun)儲(chu)(chu)(chu)能電源是一種高技(ji)術產品(pin)但原始創新(xin)性并不(bu)足，這使得它較難獲(huo)得國家的(de)科研經費支持。

不(bu)足之處(chu)：能量密度不(bu)夠高(gao)、自(zi)放電(dian)(dian)率高(gao)，如(ru)停(ting)止充電(dian)(dian)，能量在幾到幾十個小時(shi)內就會自(zi)行(xing)耗盡。只適合于一些(xie)細分市(shi)場，比如(ru)高(gao)品質不(bu)間斷電(dian)(dian)源等。

2、電氣儲能

（1）超(chao)級(ji)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)儲能：用活性(xing)炭多孔電(dian)(dian)(dian)極和電(dian)(dian)(dian)解質組(zu)成的(de)(de)雙電(dian)(dian)(dian)層結構獲得超(chao)大的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)量。與利用化學反應的(de)(de)蓄電(dian)(dian)(dian)池不(bu)同，超(chao)級(ji)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)的(de)(de)充放電(dian)(dian)(dian)過程始終是(shi)物(wu)理過程。充電(dian)(dian)(dian)時間短、使用壽命長、溫度(du)特性(xing)好、節約能源和綠(lv)色環保。超(chao)級(ji)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)沒有太復雜的(de)(de)東(dong)西，就(jiu)是(shi)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)充電(dian)(dian)(dian)，其余就(jiu)是(shi)材料(liao)的(de)(de)問題，目前(qian)研究的(de)(de)方向是(shi)能否做到面積(ji)很小，電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)更大。超(chao)級(ji)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)的(de)(de)發展還是(shi)很快的(de)(de)，目前(qian)石墨烯材料(liao)為基礎(chu)的(de)(de)新型(xing)超(chao)級(ji)電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器(qi)(qi)，非常火(huo)。

Tesla首席(xi)執行官(guan)ElonMusk早(zao)在2011年就表示(shi)，傳(chuan)統電(dian)(dian)動汽車的電(dian)(dian)池已(yi)經過時，未來以超級電(dian)(dian)容器(qi)為動力系統的新型汽車將取而代之。

不足之處：和(he)電池相(xiang)比(bi)，其能量(liang)密度導致同等重量(liang)下(xia)儲能量(liang)相(xiang)對較低，直(zhi)接導致的就是續(xu)航能力差，依(yi)賴于新材料的誕生，比(bi)如石(shi)墨烯。

（2）超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)儲(chu)能(neng)(neng)（SMES）：利用超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)體的(de)電(dian)阻為(wei)零特(te)性制成的(de)儲(chu)存電(dian)能(neng)(neng)的(de)裝置。超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)大致包括超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)線圈、低溫系統(tong)、功率調節(jie)系統(tong)和監控系統(tong)4大部分(fen)。超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)技(ji)術開(kai)發是超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)儲(chu)能(neng)(neng)技(ji)術的(de)重(zhong)中之重(zhong)。超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)大致可(ke)分(fen)為(wei)低溫超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)、高溫超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)和室溫超(chao)(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)。

不足之處：超導儲能的(de)成本很高（材(cai)料和(he)低溫制冷系統），使(shi)得它(ta)的(de)應(ying)用(yong)受到很大限制。可靠性(xing)和(he)經濟(ji)性(xing)的(de)制約，商業(ye)化應(ying)用(yong)還比(bi)較遠。

3、電化學儲能

（1）鉛(qian)酸電池：是(shi)(shi)一種電極(ji)主要由鉛(qian)及其氧化物制成，電解液是(shi)(shi)硫酸溶液的(de)蓄電池。目前(qian)在(zai)世界(jie)上應用(yong)廣泛，循環壽命(ming)可(ke)達1000次左右，效率能(neng)達到80%-90%，性價(jia)比高，常用(yong)于(yu)電力系統的(de)事故(gu)電源或備用(yong)電源。

不足之處：如果深度、快速大功率放電(dian)時，可用容量(liang)會下降。其(qi)特(te)點是能量(liang)密度低，壽命短。鉛酸電(dian)池今(jin)年通過將(jiang)具有超級(ji)活性的(de)炭材料(liao)添(tian)加到鉛酸電(dian)池的(de)負極板上，將(jiang)其(qi)循(xun)環壽命提(ti)高很多。

（2）鋰(li)離子電(dian)(dian)池：是一類由鋰(li)金屬(shu)或鋰(li)合金為負(fu)極材料、使(shi)用非水(shui)電(dian)(dian)解質溶(rong)液(ye)的電(dian)(dian)池。主要(yao)應用于便攜式(shi)的移(yi)動設(she)備中，其效率可(ke)達95%以上(shang)，放(fang)電(dian)(dian)時間可(ke)達數小時，循環(huan)次(ci)數可(ke)達5000次(ci)或更多，響應快(kuai)速，是電(dian)(dian)池中能量最高的實用性電(dian)(dian)池，目前來說用的最多。近年來技(ji)術也在不斷進行升級，正負(fu)極材料也有多種應用。

市場上主流的動力鋰電(dian)池(chi)(chi)分(fen)為三大(da)類(lei)：鈷酸(suan)鋰電(dian)池(chi)(chi)、錳(meng)酸(suan)鋰電(dian)池(chi)(chi)和磷(lin)(lin)酸(suan)鐵鋰電(dian)池(chi)(chi)。前(qian)者能(neng)量密度高(gao)，但(dan)是(shi)安全性稍差，后者相反(fan)，國內電(dian)動汽(qi)車比(bi)如比(bi)亞迪，目前(qian)大(da)多采用磷(lin)(lin)酸(suan)鐵鋰電(dian)池(chi)(chi)。但(dan)是(shi)好像老外都在玩三元鋰電(dian)池(chi)(chi)和磷(lin)(lin)酸(suan)鐵鋰電(dian)池(chi)(chi)？

鋰硫電(dian)池也很火，是以硫元素(su)作為(wei)正極、金屬(shu)鋰作為(wei)負(fu)極的(de)一(yi)種電(dian)池，其理(li)論比能量密度可(ke)達2600wh/kg，實際能量密度可(ke)達450wh/kg。但如何大幅提高該電(dian)池的(de)充放電(dian)循(xun)環壽(shou)命、使用安全(quan)性也是很大的(de)問題。

不足之處：存在價格高（4元/wh）、過(guo)充導(dao)致(zhi)發熱、燃燒等(deng)安全性(xing)問題，需(xu)要進行充電保護。

（3）鈉(na)硫電(dian)池：是一種以金屬鈉(na)為負(fu)極、硫為正極、陶瓷(ci)管為電(dian)解質(zhi)隔膜的(de)二次(ci)電(dian)池。循(xun)環周(zhou)期可(ke)達到4500次(ci)，放電(dian)時(shi)間6-7小時(shi)，周(zhou)期往返效率75%，能量密度高，響應(ying)時(shi)間快(kuai)。目(mu)前在日本、德國、法國、美國等地已建有200多處此類儲能電(dian)站，主要用于負(fu)荷調平，移峰(feng)和改善電(dian)能質(zhi)量。

不(bu)足(zu)之處(chu)：因為使用液態鈉，運行于高溫下(xia)，容易燃燒。而(er)且萬一電(dian)(dian)網沒(mei)電(dian)(dian)了，還需要柴(chai)油發電(dian)(dian)機幫助維持高溫，或者幫助滿足(zu)電(dian)(dian)池降溫的條(tiao)件。

（4）液(ye)流(liu)電池(chi)：利用正負極電解液(ye)分開，各自循(xun)環的(de)(de)(de)(de)一種高(gao)性(xing)能(neng)(neng)蓄(xu)電池(chi)。電池(chi)的(de)(de)(de)(de)功(gong)率和能(neng)(neng)量是不相關的(de)(de)(de)(de)，儲存的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量取決于(yu)儲存罐的(de)(de)(de)(de)大小，因而(er)可(ke)以(yi)(yi)儲存長達(da)數小時至數天的(de)(de)(de)(de)能(neng)(neng)量，容量可(ke)達(da)MW級。這(zhe)個電池(chi)有多個體(ti)(ti)系(xi)，如鐵鉻體(ti)(ti)系(xi)，鋅溴體(ti)(ti)系(xi)、多硫化鈉溴體(ti)(ti)系(xi)以(yi)(yi)及全釩體(ti)(ti)系(xi)，其中(zhong)釩電池(chi)最(zui)火吧。

不(bu)(bu)足之處(chu)：電(dian)(dian)(dian)池(chi)體(ti)積太大；電(dian)(dian)(dian)池(chi)對(dui)環(huan)境(jing)溫度要求太高；價格貴（這(zhe)個可能是(shi)短期現象(xiang)吧）；系統復雜（又是(shi)泵(beng)又是(shi)管路什么(me)的，這(zhe)不(bu)(bu)像鋰電(dian)(dian)(dian)等(deng)非(fei)液流電(dian)(dian)(dian)池(chi)那么(me)簡單）。

電池儲能都存(cun)在或多(duo)或少的環(huan)保問題。

4、熱儲能

熱(re)儲(chu)能(neng)(neng)：熱(re)儲(chu)能(neng)(neng)系統(tong)中，熱(re)能(neng)(neng)被儲(chu)存在隔熱(re)容器的(de)媒(mei)介中，需要的(de)時候轉(zhuan)化回電能(neng)(neng)，也(ye)可(ke)直接利用而不再轉(zhuan)化回電能(neng)(neng)。熱(re)儲(chu)能(neng)(neng)又分為(wei)顯熱(re)儲(chu)能(neng)(neng)和(he)潛熱(re)儲(chu)能(neng)(neng)。熱(re)儲(chu)能(neng)(neng)儲(chu)存的(de)熱(re)量(liang)可(ke)以很大，所以可(ke)利用在可(ke)再生能(neng)(neng)源發電上。

不(bu)足之處：熱儲能要各(ge)種高溫(wen)化學熱工質，用(yong)用(yong)場合(he)比較(jiao)受限。

5、化學類儲能

化學類儲能：利用(yong)氫或(huo)合(he)成天然氣(qi)作為二次能源的載(zai)體，利用(yong)多余的電(dian)制(zhi)氫，可以直接用(yong)氫作為能量的載(zai)體，也可以將其與二氧化碳(tan)反應(ying)成為合(he)成天然氣(qi)（甲烷），氫或(huo)者(zhe)合(he)成天然氣(qi)除了可用(yong)于發電(dian)外，還有(you)其他利用(yong)方式如交通等(deng)。德國熱衷于推動此技術(shu)，并有(you)示(shi)范項(xiang)目(mu)投入運行。

不(bu)足之處：全周期效率較低，制氫效率僅40%，合成(cheng)天(tian)然(ran)氣的效率不(bu)到35%。

引用前人的總(zong)結：

PHS-抽水蓄能；CAES-壓縮空氣(qi)；Lead-Acid:鉛(qian)酸電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；NiCd:鎳鎘電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；NaS:鈉硫電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；ZEBRA:鎳氯電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；Li-ion:鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；Fuelcell:燃(ran)料電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；Metal-air:金(jin)屬空氣(qi)電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；VRB:液(ye)流電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；ZnbBr:液(ye)流電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；PSB:液(ye)流電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；SolarFuel:太陽(yang)能燃(ran)料電(dian)池(chi)(chi)(chi)(chi)；SMES:超(chao)導儲(chu)(chu)(chu)能；Flywheel:飛輪(lun)；Capacitor/Supercapcitor:電(dian)容/超(chao)級電(dian)容；AL-TES:水/冰儲(chu)(chu)(chu)熱/冷系統；CES:低溫儲(chu)(chu)(chu)能系統；HT-TES：儲(chu)(chu)(chu)熱系統。

總體(ti)來說，目(mu)前研究發展(zhan)主要還是集中于超(chao)級電(dian)(dian)容和電(dian)(dian)池（鋰電(dian)(dian)池、液流電(dian)(dian)池）上。材(cai)料(liao)領域的突破才是關鍵。