一、儲能系統分類

現(xian)有的儲(chu)(chu)能(neng)系統主要分為(wei)五(wu)類：機械儲(chu)(chu)能(neng)、電(dian)氣儲(chu)(chu)能(neng)、電(dian)化學(xue)儲(chu)(chu)能(neng)、熱儲(chu)(chu)能(neng)和化學(xue)儲(chu)(chu)能(neng)。目(mu)前世界占比最高的是(shi)抽水蓄能(neng)，其總裝機容(rong)量規(gui)模達(da)到了127GW，占總儲(chu)(chu)能(neng)容(rong)量的99%，其次是(shi)壓縮空氣儲(chu)(chu)能(neng)，總裝機容(rong)量為(wei)440MW，排(pai)名(ming)第(di)三的是(shi)鈉硫電(dian)池，總容(rong)量規(gui)模為(wei)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)(chu)能主(zhu)要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chu)(chu)能和飛輪儲(chu)(chu)能等。

（1）抽(chou)(chou)水(shui)(shui)蓄能：將電網低谷(gu)時利用(yong)過剩電力作為液態能量媒體的水(shui)(shui)從地(di)勢(shi)低的水(shui)(shui)庫抽(chou)(chou)到地(di)勢(shi)高的水(shui)(shui)庫，電網峰(feng)荷時高地(di)勢(shi)水(shui)(shui)庫中(zhong)的水(shui)(shui)回(hui)流到下水(shui)(shui)庫推動(dong)水(shui)(shui)輪機(ji)發(fa)電機(ji)發(fa)電，效(xiao)率一般為75%左(zuo)右，俗稱進(jin)4出3，具有(you)日(ri)調節能力，用(yong)于調峰(feng)和備用(yong)。

不足之處：選(xuan)址困(kun)難，及其(qi)依賴(lai)地(di)勢(shi)(shi)；投(tou)資(zi)周期較(jiao)(jiao)大，損耗較(jiao)(jiao)高，包括抽蓄(xu)損耗+線路損耗；現(xian)階段也受中國(guo)電價政策(ce)的(de)制約，去年中國(guo)80%以(yi)上的(de)抽蓄(xu)都曬太陽(yang)，去年八月發改委出了個關(guan)于抽蓄(xu)電價的(de)政策(ce)，以(yi)后可能會好(hao)些，但(dan)肯(ken)定不是儲能的(de)發展趨(qu)勢(shi)(shi)。

（2）壓縮空氣(qi)儲(chu)能（CAES）：壓縮空氣(qi)蓄能是(shi)利用電(dian)力系統負(fu)荷低谷時的(de)剩余電(dian)量，由電(dian)動機帶動空氣(qi)壓縮機，將(jiang)空氣(qi)壓入(ru)作(zuo)為儲(chu)氣(qi)室的(de)密閉大容量地下洞穴，當系統發電(dian)量不足(zu)時，將(jiang)壓縮空氣(qi)經換熱器與油或(huo)天然氣(qi)混合燃(ran)燒，導入(ru)燃(ran)氣(qi)輪(lun)機作(zuo)功發電(dian)。國(guo)外研究較多(duo)，技術成熟，我國(guo)開(kai)始(shi)稍晚，好像(xiang)盧強院(yuan)士對這方面研究比較多(duo)，什么冷電(dian)聯產之類(lei)的(de)。

壓縮空氣儲也有調峰(feng)功(gong)能，適(shi)合用(yong)于大規模風場，因為風能產生的(de)機(ji)械功(gong)可以(yi)直(zhi)接驅動壓縮機(ji)旋轉，減(jian)少了中間轉換成電的(de)環節(jie)，從(cong)而提高效(xiao)率(lv)。

不(bu)足(zu)之處：一(yi)(yi)大缺陷(xian)在(zai)于效率(lv)較低。原(yuan)因在(zai)于空氣受到(dao)壓(ya)縮(suo)時溫(wen)度會(hui)升高，空氣釋放膨脹的過(guo)程中溫(wen)度會(hui)降低。在(zai)壓(ya)縮(suo)空氣過(guo)程中一(yi)(yi)部分能量以熱(re)能的形(xing)式散失，在(zai)膨脹之前就必須要重新加熱(re)。通(tong)常以天(tian)然氣作為加熱(re)空氣的熱(re)源，這就導致(zhi)蓄能效率(lv)降低。還有可以想到(dao)的不(bu)足(zu)就是需要大型儲(chu)氣裝(zhuang)置(zhi)、一(yi)(yi)定的地質條件和依賴燃(ran)燒化(hua)石燃(ran)料。

（3）飛(fei)輪儲(chu)能(neng)：是(shi)利用高速(su)旋轉(zhuan)的(de)飛(fei)輪將能(neng)量(liang)(liang)以(yi)(yi)動能(neng)的(de)形式儲(chu)存(cun)(cun)起(qi)來(lai)。需要(yao)能(neng)量(liang)(liang)時，飛(fei)輪減速(su)運(yun)行，將存(cun)(cun)儲(chu)的(de)能(neng)量(liang)(liang)釋放出(chu)來(lai)。飛(fei)輪儲(chu)能(neng)其中的(de)單項技術國(guo)內基本都(dou)有了(但(dan)和(he)國(guo)外差(cha)距在(zai)10年以(yi)(yi)上)，難點在(zai)于根據(ju)不(bu)同(tong)的(de)用途(tu)開發不(bu)同(tong)功(gong)能(neng)的(de)新(xin)產(chan)品，因此(ci)飛(fei)輪儲(chu)能(neng)電源是(shi)一種高技術產(chan)品但(dan)原始創新(xin)性(xing)并不(bu)足，這使得(de)它較難獲得(de)國(guo)家的(de)科研經費支持。

不(bu)足(zu)之處：能(neng)量密(mi)度不(bu)夠高(gao)(gao)、自放電率高(gao)(gao)，如停止充電，能(neng)量在(zai)幾到幾十個小時內就會自行耗盡。只(zhi)適(shi)合于一些細分市場(chang)，比如高(gao)(gao)品質不(bu)間(jian)斷電源(yuan)等(deng)。

2、電氣儲能

（1）超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器儲能：用(yong)活性(xing)炭多孔電(dian)(dian)(dian)(dian)極和電(dian)(dian)(dian)(dian)解質(zhi)組成的(de)(de)雙電(dian)(dian)(dian)(dian)層結構獲得超大(da)的(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)量。與利用(yong)化學反應的(de)(de)蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)池不(bu)同，超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器的(de)(de)充(chong)放(fang)電(dian)(dian)(dian)(dian)過程始終是(shi)(shi)物(wu)理(li)過程。充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)時間(jian)短、使用(yong)壽(shou)命長(chang)、溫度特性(xing)好、節約能源(yuan)和綠色環保。超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)沒有太(tai)復雜的(de)(de)東西，就(jiu)是(shi)(shi)電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)充(chong)電(dian)(dian)(dian)(dian)，其余就(jiu)是(shi)(shi)材料(liao)的(de)(de)問(wen)題(ti)，目前(qian)研究的(de)(de)方向是(shi)(shi)能否做到面積很小(xiao)，電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)更大(da)。超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器的(de)(de)發展還(huan)是(shi)(shi)很快的(de)(de)，目前(qian)石墨烯材料(liao)為基(ji)礎的(de)(de)新型超級電(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)器，非常火。

Tesla首席執(zhi)行官ElonMusk早在2011年(nian)就表示，傳統電動汽(qi)車(che)(che)的(de)電池已經過時，未來以超級電容(rong)器為(wei)動力(li)系統的(de)新(xin)型汽(qi)車(che)(che)將(jiang)取而代之(zhi)。

不足(zu)之處：和電(dian)池相(xiang)(xiang)比(bi)，其能量密度導(dao)(dao)致同等重量下(xia)儲能量相(xiang)(xiang)對較低，直接導(dao)(dao)致的就是續航能力差，依賴(lai)于(yu)新(xin)材(cai)料的誕生，比(bi)如石墨烯。

（2）超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)儲能(neng)（SMES）：利(li)用超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)體的電(dian)阻為零(ling)特性制成的儲存(cun)電(dian)能(neng)的裝置。超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)儲能(neng)系統大致(zhi)包括超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)線圈、低(di)(di)溫系統、功率(lv)調節系統和監(jian)控系統4大部分。超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)技術開發是超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)儲能(neng)技術的重中(zhong)之(zhi)重。超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)大致(zhi)可分為低(di)(di)溫超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)、高溫超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)和室溫超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)材(cai)(cai)料(liao)(liao)。

不足之處：超導(dao)儲能(neng)的(de)成本很(hen)(hen)高（材料和(he)低溫制冷系統），使(shi)得它的(de)應(ying)用受到很(hen)(hen)大限制。可靠(kao)性和(he)經濟性的(de)制約，商業(ye)化應(ying)用還比較遠(yuan)。

3、電化學儲能

（1）鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi)：是一種電(dian)極主要由鉛(qian)及其氧(yang)化物制(zhi)成(cheng)，電(dian)解液是硫(liu)酸(suan)溶液的蓄電(dian)池(chi)。目(mu)前在世界上(shang)應用(yong)廣泛(fan)，循(xun)環壽命可達1000次左(zuo)右，效率能達到80%-90%，性價(jia)比高，常用(yong)于電(dian)力系統的事故電(dian)源或(huo)備用(yong)電(dian)源。

不足之處：如(ru)果深度、快速大功率放電(dian)時，可用容(rong)量會下降。其特點(dian)是能量密度低，壽命短(duan)。鉛酸電(dian)池今年通過將(jiang)具有超級(ji)活性的(de)炭材(cai)料(liao)添加(jia)到鉛酸電(dian)池的(de)負(fu)極板上，將(jiang)其循環壽命提高很多。

（2）鋰(li)離(li)子電(dian)池：是(shi)一類由(you)鋰(li)金屬或鋰(li)合金為負極材(cai)(cai)料、使用(yong)(yong)非水電(dian)解質(zhi)溶液的電(dian)池。主(zhu)要應(ying)用(yong)(yong)于便攜式的移(yi)動設(she)備中，其效率可達(da)(da)95%以上，放電(dian)時間可達(da)(da)數小時，循環次數可達(da)(da)5000次或更多(duo)，響應(ying)快速，是(shi)電(dian)池中能量最高的實(shi)用(yong)(yong)性電(dian)池，目前來說用(yong)(yong)的最多(duo)。近年(nian)來技術也在不斷(duan)進行升級，正負極材(cai)(cai)料也有(you)多(duo)種應(ying)用(yong)(yong)。

市(shi)場上主流的(de)動力(li)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)分為三(san)大(da)(da)類：鈷酸(suan)(suan)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)、錳酸(suan)(suan)鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)和磷(lin)酸(suan)(suan)鐵鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)。前者(zhe)能(neng)量密度高(gao)，但是安全性稍差，后者(zhe)相反(fan)，國內電(dian)動汽車比(bi)如比(bi)亞迪，目前大(da)(da)多采用磷(lin)酸(suan)(suan)鐵鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)。但是好像老外都在玩三(san)元鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)和磷(lin)酸(suan)(suan)鐵鋰(li)電(dian)池(chi)(chi)？

鋰硫(liu)電池(chi)也(ye)很火(huo)，是以硫(liu)元素(su)作為(wei)正極(ji)、金屬鋰作為(wei)負極(ji)的一種電池(chi)，其理論比(bi)能量密(mi)度可達2600wh/kg，實(shi)際能量密(mi)度可達450wh/kg。但(dan)如何大(da)幅提(ti)高該電池(chi)的充放電循環壽命、使用安全(quan)性也(ye)是很大(da)的問題。

不(bu)足之處(chu)：存在價格高（4元/wh）、過充導致發熱、燃(ran)燒等安全性問題，需(xu)要(yao)進行充電保護。

（3）鈉(na)硫電池：是一種(zhong)以金(jin)屬鈉(na)為(wei)負極、硫為(wei)正極、陶瓷管(guan)為(wei)電解(jie)質隔膜(mo)的二次電池。循環周(zhou)期(qi)可達(da)到(dao)4500次，放電時間6-7小時，周(zhou)期(qi)往(wang)返(fan)效(xiao)率75%，能(neng)量密度高，響應時間快。目前在日本、德國、法國、美國等地已(yi)建(jian)有(you)200多處此類儲能(neng)電站(zhan)，主要用于負荷調平，移峰(feng)和改善(shan)電能(neng)質量。

不足之處：因(yin)為使用液(ye)態鈉，運(yun)行于高(gao)溫(wen)下(xia)，容易(yi)燃燒(shao)。而(er)且萬(wan)一電(dian)網沒電(dian)了(le)，還需(xu)要柴油發電(dian)機(ji)幫助(zhu)維持高(gao)溫(wen)，或者幫助(zhu)滿足電(dian)池(chi)降溫(wen)的條件。

（4）液流電(dian)池：利用正(zheng)負極電(dian)解(jie)液分開，各(ge)自循環的(de)(de)一種高性能(neng)蓄電(dian)池。電(dian)池的(de)(de)功率(lv)和能(neng)量是不(bu)相關的(de)(de)，儲(chu)存(cun)(cun)(cun)的(de)(de)能(neng)量取(qu)決于儲(chu)存(cun)(cun)(cun)罐的(de)(de)大小，因而可以(yi)(yi)儲(chu)存(cun)(cun)(cun)長(chang)達數(shu)(shu)小時至數(shu)(shu)天的(de)(de)能(neng)量，容量可達MW級。這個(ge)電(dian)池有多個(ge)體系(xi)(xi)，如(ru)鐵鉻體系(xi)(xi)，鋅溴(xiu)(xiu)體系(xi)(xi)、多硫化(hua)鈉溴(xiu)(xiu)體系(xi)(xi)以(yi)(yi)及全釩(fan)體系(xi)(xi)，其中(zhong)釩(fan)電(dian)池最火(huo)吧(ba)。

不(bu)足之(zhi)處：電池體積太大；電池對環境溫度要求太高；價格貴（這(zhe)個可能是短期(qi)現象吧）；系統復雜（又是泵又是管路什么的，這(zhe)不(bu)像鋰電等非液流電池那(nei)么簡單(dan)）。

電池儲(chu)能都存在或多(duo)或少的環保問(wen)題。

4、熱儲能

熱(re)(re)儲(chu)(chu)能：熱(re)(re)儲(chu)(chu)能系(xi)統(tong)中(zhong)，熱(re)(re)能被儲(chu)(chu)存在(zai)隔熱(re)(re)容器(qi)的(de)媒介中(zhong)，需要的(de)時候轉(zhuan)化回(hui)電能，也可(ke)直(zhi)接利(li)用(yong)而不再(zai)轉(zhuan)化回(hui)電能。熱(re)(re)儲(chu)(chu)能又分為顯熱(re)(re)儲(chu)(chu)能和潛熱(re)(re)儲(chu)(chu)能。熱(re)(re)儲(chu)(chu)能儲(chu)(chu)存的(de)熱(re)(re)量可(ke)以很大，所以可(ke)利(li)用(yong)在(zai)可(ke)再(zai)生(sheng)能源發(fa)電上。

不足之處：熱(re)儲能要各種高溫(wen)化學熱(re)工質(zhi)，用用場合比較(jiao)受限。

5、化學類儲能

化(hua)學類儲能：利(li)(li)用(yong)(yong)氫或(huo)合(he)成天(tian)(tian)然(ran)氣作為(wei)二次能源的載體(ti)，利(li)(li)用(yong)(yong)多余的電(dian)制氫，可以直接(jie)用(yong)(yong)氫作為(wei)能量的載體(ti)，也可以將其與二氧化(hua)碳反應成為(wei)合(he)成天(tian)(tian)然(ran)氣（甲烷），氫或(huo)者合(he)成天(tian)(tian)然(ran)氣除了可用(yong)(yong)于(yu)發電(dian)外，還(huan)有其他利(li)(li)用(yong)(yong)方式如交通等(deng)。德國熱衷于(yu)推(tui)動(dong)此(ci)技術，并有示(shi)范項(xiang)目(mu)投(tou)入運行。

不(bu)足之處(chu)：全周(zhou)期效率較低，制(zhi)氫效率僅40%，合成天(tian)然氣的(de)效率不(bu)到35%。

引用前人的總結(jie)：

PHS-抽水蓄(xu)能；CAES-壓縮空(kong)氣(qi)；Lead-Acid:鉛酸電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；NiCd:鎳鎘電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；NaS:鈉(na)硫電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；ZEBRA:鎳氯(lv)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；Li-ion:鋰電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；Fuelcell:燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；Metal-air:金屬空(kong)氣(qi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；VRB:液(ye)(ye)流電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；ZnbBr:液(ye)(ye)流電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；PSB:液(ye)(ye)流電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；SolarFuel:太陽能燃料電(dian)(dian)(dian)池(chi)(chi)；SMES:超導(dao)儲(chu)能；Flywheel:飛輪(lun)；Capacitor/Supercapcitor:電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)/超級電(dian)(dian)(dian)容(rong)(rong)；AL-TES:水/冰儲(chu)熱/冷系(xi)(xi)統；CES:低溫儲(chu)能系(xi)(xi)統；HT-TES：儲(chu)熱系(xi)(xi)統。

總(zong)體來(lai)說，目前研究(jiu)發(fa)展主要還是(shi)集中于超級電容和(he)電池(chi)（鋰電池(chi)、液流(liu)電池(chi)）上。材(cai)料領域的(de)突(tu)破(po)才是(shi)關鍵。