储能技术简介 12博2班 王文俊

主要内容 背景介绍 储能技术的主要类型 各种储能技术的比较

1.1 河北首个家用分布式光伏发电系统成功并网 太阳能电池板72块 总装机量19千瓦 总年发电21728度 自用 可发电约60度/天 1.1 河北首个家用分布式光伏发电系统成功并网 太阳能电池板72块 总装机量19千瓦 总年发电21728度 自用 可发电约60度/天 卖给国家电网 收回成本 10年 电池板寿命 25-30年 节约标准煤 8.69吨 减排二氧化碳 22.6吨 太阳能电池 光伏发电：光能 电能

1.2 分布式发电概念和特点 分布式发电 特点： 发电功率在几千瓦至数百兆瓦 小型模块化、分散式的发电单元 布置在用户附近 间歇性能量 1.2 分布式发电概念和特点 分布式发电 发电功率在几千瓦至数百兆瓦 小型模块化、分散式的发电单元 布置在用户附近 间歇性能量 无法稳定发电 新型的绿色电力 特点： 利用可再生能源和清洁能源发电，如太阳能、风能、天然气、生物质能、地热能、海洋潮汐能等 用户可自发自用，并将余电有偿输送给国家电网。 电力并网难，其分散性和随机变动性不利于所接入配电系统的安全运行

1.3 储能技术的发展需求 风能、太阳能易受 天气变化影响 输出电压和频率有波动性 输出电力无法直接并入电网 电能稳定输出，需要储能装置 1.3 储能技术的发展需求 风能、太阳能易受 天气变化影响 储能装置 输出电压和频率有波动性 输出电力无法直接并入电网 电能稳定输出，需要储能装置 储能系统：动态吸收能量并适时释放

1.3 储能技术的发展需求 储能是电力电网发展的一项关键技术！

2、储能技术的主要类型 物理储能 抽水储能 √ 主流的储能模式 压缩空气储能 √ 飞轮储能 铅酸电池 √ 化学储能 锂离子电池 √ 抽水储能 √ 主流的储能模式 压缩空气储能 √ 飞轮储能 铅酸电池 √ 化学储能 锂离子电池 √ 商用和示范储能为主 钠硫电池 √ 电力储能技术 镍氢电池 √ 氧化还原液流电池√ 电磁储能 超导储能 超级电容器储能 注：重点介绍用“√ ”标记的储能技术

2.1 压缩空气储能 捕风 压缩 释放 捕风发电 峰谷电压缩空气 存储压缩空气 释放空气推动 涡轮机发电 存储 压缩空气储能原理示意图

2.2 抽水储能 电力负荷低谷期抽水储存能量： 下池水库 上池水库 电能 重力势能 电网负荷高峰期放水释放能量： 上池水库 下池水库 2.2 抽水储能 电力负荷低谷期抽水储存能量： 下池水库 上池水库 电能 重力势能 放水发电 抽水存能 电网负荷高峰期放水释放能量： 上池水库 下池水库 重力势能 电能 抽水储能原理示意图

2.3 铅酸电池 优点：工作电压平稳 温度和电流使用范围宽 干式荷电贮存性能好 造价较低 缺点：比能量低，体型笨重 使用重金属铅，不环保 2.3 铅酸电池 放电反应 PbO2 + 2H2SO4 + Pb PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ( 理论电压=2V) 充电反应 优点：工作电压平稳 温度和电流使用范围宽 干式荷电贮存性能好 造价较低 缺点：比能量低，体型笨重 使用重金属铅，不环保 循环寿命短 海绵状铅 Pb 电解液： 稀硫酸 过氧化铅PbO2 铅酸电池示意图

2.4 锂离子电池 优点： 输出电压高（3.6V) 能量密度大（ 约555Wh/kg） 自放电小，循环寿命长 无记忆效应，可快速充放电 2.4 锂离子电池 锰酸锂，钴酸锂或者磷酸铁锂 锂离子自由通过，电子不能通过 石墨 优点： 输出电压高（3.6V) 能量密度大（ 约555Wh/kg） 自放电小，循环寿命长 无记忆效应，可快速充放电 无有毒有害物质 锂离子电池示意图 缺点：温度影响电池容量 安全性能不好 充电 放电 锂离子： 正极 负极

锂离子电池充放电注意事项 过度充电 过度放电 过多的锂离子嵌入负极碳结构后不利于放电 负极碳片层结构易塌陷，不利于充电 过大放电电流 内部温度较高易减少放电时间 首次使用时充放电要完全进行 平时使用时可根据需要随时充电

钠离子（Na+)透过陶瓷管电解质隔膜与硫(S)之间发生的可逆化学反应 2.5 钠硫电池 优点： 大电流放电 （200-300mA/cm2 ） 理论比能量高达760Wh/Kg，实际大于150Wh/Kg 充放电效率高 原材料和制备成本低 熔融金属钠 硫和多硫化钠熔盐 缺点： 工作温度较高（300-350℃） β-Al2O3陶瓷管 钠硫电池原理示意图 钠离子（Na+)透过陶瓷管电解质隔膜与硫(S)之间发生的可逆化学反应 储存和释放能量

2.6 镍氢电池 优点： 输出电压达1.2V 能量密度高（ 30-80 Wh/kg ） 可快速充放电 循环寿命长 缺点： 自放电大 2.6 镍氢电池 优点： 输出电压达1.2V 能量密度高（ 30-80 Wh/kg ） 可快速充放电 循环寿命长 缺点： 自放电大 有记忆效应 镍氢电池原理示意图 充放电不完全 致内部结晶 容量暂时性衰减 氢离子（H+）： 氢氧化钾（KOH）电解液 充电 放电 金属或合金氢化物（电池负极）

2.7 全钒氧化还原液流电池 正极： V4+ V5++e(Eϴ= +1.00V) 负极： V3+ + e V2+ (Eϴ= -0.26V) 2.7 全钒氧化还原液流电池 离子交换膜 电解液罐 充电 放电 正极： V4+ V5++e(Eϴ= +1.00V) 电极 充电 放电 负极： V3+ + e V2+ (Eϴ= -0.26V) 优点：可快速充放电，100%深度放电 循环寿命长，充放电效率高 自放电小，无污染 结构简单，电池设计灵活 使用安全，成本低 泵 负载 全钒氧化还原液流电池原理示意图 缺点：能量密度低 （约25Wh/Kg） 占地面积大 泵 钒离子：电解液罐 电极表面 不同价态钒离子之间发生化学变化 储存和释放电能

3.1 各种储能技术功率的比较 10MW-100MW: 压缩空气储能、抽水储能 KW-MW级: 液流电池、钠硫电池、铅酸电池

不可过充电，钠、硫的渗漏，存在潜在的安全隐患 3.2 各种电池性能的比较 钠硫电池 液流电池 磷酸铁锂电池 阀控铅酸电池 现有应用规模等级 100KW-34MW 5KW-6MW KW-MW 安全性 不可过充电，钠、硫的渗漏，存在潜在的安全隐患 安全 需要单体监控，安全性仍有待提升 安全，但废旧蓄电池严重污染环境 成本/KWh 23000元 15000元 3000元 700元 MW级系统占地 150-200平方米/MW 800-1500平方米/MW 100-150平方米/MW 关注点 安全、一致性、成本 可靠性、成熟性、成本 一致性 一致性、寿命

3.3 各种电池的产业化情况比较

3.4 各种储能技术的应用对比

4、小结 各种储能技术均有优缺点，需合理选择、综合利用，可考虑的主要因素： 使用场所（考虑占地面积、使用温度） 储能规模（考虑功率） 安全性要求 使用时间（考虑循环寿命） 预算成本 （考虑造价）

说明：PPT中的主要图片及数据均来自网络，PPT作者仅对可公开获得的资料进行了组织与整理，以用于储能技术方面的知识介绍！

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