電力儲能技術(shù)介紹和比較課件

電力儲能行業(yè)

之

釩電池電力儲能行業(yè)

之

釩電池

電力儲能方式和發(fā)展現(xiàn)狀1

電力儲能技術(shù)的應(yīng)用2

釩電池的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用3目錄電力儲能方式和發(fā)展現(xiàn)狀1電力儲能技術(shù)的應(yīng)用大規(guī)模儲能蓄電的作用用于調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性用于電網(wǎng)的“削峰填谷”用于用電大戶的“谷電”蓄電

用于重要部門和重要設(shè)施的應(yīng)急電源及備用電源用于“非并網(wǎng)”風(fēng)電直接利用中的調(diào)節(jié)電源

1大規(guī)模儲能蓄電的作用用于調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)供電的連續(xù)性和設(shè)備類型用戶類型功率等級能量等級便攜式設(shè)備-1~100WWh運(yùn)輸工具汽車25~100KW100KWh火車、輕軌列車100~500KW500KWh潛艇1~20MW10MWh靜止設(shè)備家庭1KW5KWh小型工業(yè)和商業(yè)設(shè)施10~100KW25KWh配電網(wǎng)MWMWh輸電網(wǎng)10MW10MWh發(fā)電站10~100MW10~100MWh不同應(yīng)用場合對

能量和功率密度的要求是不同的電能可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢能、動能、電磁能等形態(tài)存儲，按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲能四大類型物理儲能抽水蓄能壓縮空氣儲能飛輪儲能電磁儲能電化學(xué)儲能相變儲能超導(dǎo)儲能超級電容儲能高能密度電容儲能鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲能冰蓄冷儲能P.S.：以下主要介紹大規(guī)模電力儲能技術(shù)1儲能技術(shù)的分類設(shè)備類型用戶類型功率等級能量等級便攜式設(shè)備-1~100WWh配備上、下游兩個水庫，負(fù)荷低谷時段抽水儲能設(shè)備工作在電動機(jī)狀態(tài)，將下游水庫的水抽到上游水庫保存，負(fù)荷高峰時抽水儲能設(shè)備工作于發(fā)電機(jī)的狀態(tài)，利用儲存在上游水庫中的水發(fā)電上水庫有無天然徑流匯入純抽水

蓄能電站混合抽水

蓄能電站調(diào)水式抽水

蓄能電站原理應(yīng)用抽水儲能是在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種儲能技術(shù)，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用、黑啟動和提供系統(tǒng)的備用容量，還可以提高系統(tǒng)中火電站和核電站的運(yùn)行效率按一定容量建設(shè)，儲存能量的釋放時間可以從幾小時到幾天，綜合效率在70%~85%之間發(fā)展方向機(jī)組向高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量方向發(fā)展，今后的重點(diǎn)將立足于對振動、空蝕、變形、止水和磁特性的研究，著眼于運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，在水頭變幅不大和供電質(zhì)量要求較高的情況下使用連續(xù)調(diào)速機(jī)組，實(shí)現(xiàn)自動頻率控制。1抽水蓄能電站配備上、下游兩個水庫，負(fù)荷低谷時段抽水儲能設(shè)備工作在電動機(jī)狀壓縮空氣儲能電站（compressedairenergystorage,CAES）是一種調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠，主要利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時的剩余電力壓縮空氣，并將其儲藏在典型壓力7.5MPa的高壓密封設(shè)施內(nèi)，在用電高峰釋放出來驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。原理在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電過程中，燃料的2/3用于空氣壓縮，其燃料消耗可以減少1/3，所消耗的燃?xì)庖瘸Ｒ?guī)燃?xì)廨啓C(jī)少40%，同時可以降低投資費(fèi)用、減少排放。CAES建設(shè)投資和發(fā)電成本均低于抽水蓄能電站，但其能量密度低，并受巖層等地形條件的限制。地下儲氣站有多種模式，其中最理想的是水封恒壓儲氣站，能保持輸出恒壓氣體，保障燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。CAES儲氣庫漏氣開裂可能性極小，安全系數(shù)高，壽命長，可以冷啟動、黑啟動，響應(yīng)速度快，主要用于峰谷電能回收調(diào)節(jié)、平衡負(fù)荷、頻率調(diào)制、分布式儲能和發(fā)電系統(tǒng)備用。100MW級燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)成熟，利用渠氏超導(dǎo)熱管技術(shù)可使系統(tǒng)換能效率達(dá)到90%。大容量化和復(fù)合發(fā)電化將進(jìn)一步降低成本。隨著分布式能量系統(tǒng)的發(fā)展以及減小儲氣庫容積和提高儲氣壓力至10~14MPa的需要，8~12MW微型壓縮空氣蓄能系統(tǒng)（micro-CAES）已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。應(yīng)用發(fā)展方向1壓縮空氣蓄能電站壓縮空氣儲能電站（compressedairenergy飛輪儲能裝置主要包括3個核心部分：飛輪、電機(jī)和電力電子裝置。他將外界輸入的電能通過電動機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪轉(zhuǎn)動的動能儲存起來，當(dāng)外界需要電能的時候，又通過發(fā)電機(jī)將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，輸出到外部負(fù)載，要求空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時候損耗非常小。原理飛輪儲能功率密度大于5kW/kg，能量密度超過20Wh/kg，效率在90%以上，循環(huán)使用壽命長達(dá)20a，工作溫區(qū)-40~50℃，無噪音、無污染、維護(hù)簡單，主要用于不間斷電源(UPS)/應(yīng)急電源(EPS)、電網(wǎng)調(diào)峰和頻率控制。應(yīng)用隨著對飛輪轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)、軸承支撐系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的深入研究，高強(qiáng)度碳素纖維和玻璃纖維材料、大功率電力電子變流技術(shù)、電磁和超導(dǎo)磁懸浮軸承技術(shù)極大地促進(jìn)了儲能飛輪的發(fā)展。磁浮軸承的應(yīng)用、飛輪的大型化以及高速旋轉(zhuǎn)化合軸承載荷密度的進(jìn)一步提高，將使飛輪儲能的應(yīng)用更加廣泛。發(fā)展

方向1飛輪儲能飛輪儲能裝置主要包括3個核心部分：飛輪、電機(jī)和電力電子裝置。超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)(SMES)超級電容器儲能原理原理應(yīng)用應(yīng)用發(fā)展發(fā)展超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)利用超導(dǎo)體制成的線圈儲存磁場能量，功率輸送時無需能源形式的轉(zhuǎn)換，具有響應(yīng)速度快(ms級)，轉(zhuǎn)換效率高(≥96%)，比容量(1~10Wh/kg)/比功率(10?~10?kW/kg)大等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實(shí)時大容量能量交換和功率補(bǔ)償SMES技術(shù)相對簡單，沒有旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件和動密封問題。SMES可以充分滿足輸配電網(wǎng)電壓支撐、功率補(bǔ)償、頻率調(diào)節(jié)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率輸送能力的要求目前1~5MJ/MW低溫SMES裝置已形成產(chǎn)品，100MJ裝置已投入高壓輸電網(wǎng)運(yùn)行，5GWh裝置已通過可行性分析和技術(shù)論證。SMES的發(fā)展重點(diǎn)在于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體研發(fā)適于液氮溫區(qū)運(yùn)行的MJ級系統(tǒng)，解決高場磁體繞組力學(xué)支撐問題等根據(jù)電化學(xué)雙電層理論，充電時處于理想極化狀態(tài)的電極表面，電荷將吸引周圍電解質(zhì)溶液中的異性離子，使其附于電極表面，形成雙電荷層，構(gòu)成雙電層電容。由于電荷層間距極小并采用特殊電極結(jié)構(gòu)，電極表面積成萬倍增加，產(chǎn)生極大的電容量超級電容器價格較為昂貴，在電力系統(tǒng)中多用于短時間、大功率的負(fù)載平滑和電能質(zhì)量高峰值功率場合，如大功率直流電機(jī)的啟動支撐、動態(tài)電壓恢復(fù)器等，在電壓跌落和瞬態(tài)干擾期間提高供電水平超級電容器已經(jīng)歷了三代發(fā)展，形成電容量0.5~1000F、工作電壓12~400V、最大放電流400~2000A系列產(chǎn)品，儲能系統(tǒng)最大儲能量達(dá)到30MJ?；诨钚蕴茧p層電極與鋰離子插入式電極的第四代產(chǎn)品正在開發(fā)中1超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)與超級電容器儲能超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)(SMES)超級電容器儲能原理原理應(yīng)用應(yīng)用發(fā)展電池

種類單體標(biāo)稱

電壓/V反應(yīng)式研發(fā)機(jī)構(gòu)鉛酸2.0

主要電池廠家鎳鎘1.0~1.3

主要電池廠家鎳氫1.0~1.3

主要電池廠家鋰

離子3.7主要電池廠家鈉硫2.08

東京電力公司、NGK、上海電力公司全釩

液流1.4VRB、V-FuelPty、住友電工、關(guān)西電力、中國電力科學(xué)研究院電力

儲能

系統(tǒng)

可利

用的

主要

電池1各電池儲能系統(tǒng)的基本特性電池

種類單體標(biāo)稱

電壓/V反應(yīng)式研發(fā)機(jī)構(gòu)鉛酸2.0

主要電電池

種類功率

上限比容量/

(Wh/kg)比功率/

(W/kg)循環(huán)

壽命/次充放電

效率/%自放電/

(%/月)鉛酸數(shù)十MW35~5075~300500~15000~802~5鎳鎘幾十MW75150~30025000~705~20鋰離子幾十kW150~200200~3151000~100000~950~1鈉硫十幾MW150~24090~23025000~90-全釩液流數(shù)百kW80~13050~140130000~80-部分

電池

儲能

系統(tǒng)

性能

比較鉛酸電池在高溫下壽命縮短，與鎳鎘電池類似，具有較低的比能量和比功率，但價格便宜，構(gòu)造成本低，可靠性好，技術(shù)成熟，已廣泛用于電力系統(tǒng)，目前儲能容量達(dá)20MW。但其循環(huán)壽命短，且在制造過程中存在一定環(huán)境污染。鎳鎘等電池效率高、循環(huán)壽命長，但隨著充放電次數(shù)的增加容量會減少，荷電保持能力有待提高，且因存在重金屬污染已被歐盟組織限用。鋰離子電池比能量/比功率高、自放電小、環(huán)境友好，但由于工藝和環(huán)境溫度差異等因素的影響，系統(tǒng)指標(biāo)往往達(dá)不到單體水平，使用壽命較單體縮短數(shù)倍甚至十幾倍。鈉硫和液流電池被視為新興的、高效的且具廣闊發(fā)展前景的大容量電力儲能電池。1各電池儲能系統(tǒng)比較電池

種類功率

上限比容量/

(Wh/kg)比功率/

(W/抽水蓄能電站壓縮空氣儲能電站日、美、西歐等國家和地區(qū)在20世紀(jì)60~70年代進(jìn)入抽水蓄能電站建設(shè)的高峰期，到目前為止，美國和西歐經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家抽水儲能機(jī)組容量占世界抽水蓄能電站總裝機(jī)容量55%以上，其中：美國約占3%，日本超過10%；中國、韓國和泰國3個國家在建抽水蓄能電站17.53GW，加上日本的在建量達(dá)24.65GW。近年國外投入運(yùn)行的8大抽水蓄能電站：世界上第一個商業(yè)化CAES電站為1978年在德國建造的Huntdorf電站，裝機(jī)容量為290MW，換能效率77%，運(yùn)行至今，累計(jì)啟動超過7000次，主要用于熱備用和平滑負(fù)荷。在美國，McIntosh電站裝機(jī)容量為100MW，Norton電站裝機(jī)容量為2.7GW，用于系統(tǒng)調(diào)峰；2005年由Ridge和EIPaso能源公司在Texas開始建造Markham電站，容量為540MW。在日本，1998年施工建設(shè)北海道三井砂川礦坑儲氣庫，2001年CAES運(yùn)行，輸出功率2MW。在瑞士，ABB公司正在開發(fā)大容量聯(lián)合循環(huán)CAES電站，輸出功率442MW，運(yùn)行時間為8h，貯氣空洞采用水封方式。此外，俄羅斯、法國、意大利、盧森堡、以色列等國也在長期致力于CAES的開發(fā)。電站國家裝機(jī)容量/MW投入年份落基山美國7601995錫亞比舍伊朗10001996奧清津Ⅱ日本6001996葛野川日本16001999拉姆它昆泰國10002000金谷德國10602003神流川日本28202005小丸川日本120020072抽水蓄能電站與壓縮空氣儲能電站抽水蓄能電站壓縮空氣儲能電站日、美、西歐等國家和地區(qū)在20世研發(fā)機(jī)構(gòu)基本參數(shù)技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用西門子公司儲量21MJ/5.7Wh,

最大功率1MW4800支2600F/2.5V電容器組成，儲效95%地鐵配電美國TVA電力公司200kW用于大功率直流電機(jī)啟動支撐飛輪儲能系統(tǒng)的部分應(yīng)用：研發(fā)機(jī)構(gòu)基本參數(shù)技術(shù)特點(diǎn)作用日本四個綜合研究所8MWh，儲能放電各4h，待機(jī)16h高溫超導(dǎo)磁浮立時軸承，儲效84%平滑負(fù)荷日本原子力研究所215MW/8GJ輸出電壓18kV,輸出電流6896A，儲效85%UPS美國Vista公司277kWh引入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)全程調(diào)峰美國馬里蘭大學(xué)(1991)24kWh,

11610~46345rad/min電磁懸浮軸承，輸出恒壓110V/240V，儲效81%電力調(diào)峰美國波音公司100kW/5kWh高溫超導(dǎo)磁浮軸承電力調(diào)峰德國(1996)5MW/100MWh,

2250~4500rad/min超導(dǎo)磁浮軸承，

儲效96%儲能電站歐洲UrencPower公司(2001)轉(zhuǎn)速42000rad/min高強(qiáng)度碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料UPS巴西(2004)額定轉(zhuǎn)速3000rad/min超導(dǎo)與永磁懸浮軸承電壓補(bǔ)償SMES的部分應(yīng)用：超級電容器系統(tǒng)的部分應(yīng)用：年份應(yīng)用地基本參數(shù)作用1982美國30MJ/10MW抑制系統(tǒng)低頻振蕩和支撐系統(tǒng)電壓1993美國阿拉斯加電網(wǎng)1.8GJ提高電網(wǎng)供電可靠性2000美國威斯康辛某電網(wǎng)6×3MJ/8MVA避免電壓凹陷和短路故障2002美國田納西某電網(wǎng)8×3MJ/8MW維護(hù)輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定2002日本Chubu公司7.3MJ/5MW提供瞬時電壓補(bǔ)償2003日本Chubu公司1MJ,Bi-2212提供瞬時電壓跌落2006日本Hosoo電站10MW補(bǔ)償瞬時電壓跌落2002德國ACCEL150KJ,

Bi-2223用于20kVAUPS系統(tǒng)，與電網(wǎng)相連以提高電能質(zhì)量，同時發(fā)揮有源電力濾波器作用2001韓國電力研究所1MJ/300VA有效維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行2006韓國電力研究所3MJ/750kVA提高敏感負(fù)荷的供電質(zhì)量近年來，飛輪、超導(dǎo)磁和超級電容器儲能技術(shù)在各國都得到研發(fā)應(yīng)用2飛輪、超導(dǎo)磁和超級電容器儲能系統(tǒng)的應(yīng)用研發(fā)機(jī)構(gòu)基本參數(shù)技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用西門子公司儲量21MJ/5.鉛酸蓄電池系統(tǒng)鈉硫電池系統(tǒng)鉛酸電池儲能系統(tǒng)在發(fā)電廠、變電站充當(dāng)備用電源已使用多年，并在維持電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行方面發(fā)揮了極其重要的作用國外大型鉛酸蓄電池系統(tǒng)及其功能：東京電力公司在鈉硫電池系統(tǒng)研發(fā)方面處于國際領(lǐng)先地位，擁有較為成熟的商業(yè)化產(chǎn)品，1999年在大仁變電站設(shè)置6MW×8h系統(tǒng)，2004年7月又在Hitachi自動化系統(tǒng)工廠安裝了目前世界上最大的鈉硫電池系統(tǒng)，容量9.6MW/57.6MWh；鈉硫電池系統(tǒng)在電力系統(tǒng)和負(fù)荷側(cè)成功應(yīng)用100余套，總?cè)萘砍^100MW，其中近2/3用于平滑負(fù)荷。2004年，在美國哥倫比亞空軍基地安裝了12MW/120MWh鈉硫電池系統(tǒng)，充當(dāng)備用電站。鉛酸電池系統(tǒng)

名稱和位置額定功率/容量

(MW/MWh)功能安裝

時間BEWAG,Berlin(德國)8.5/8.5熱備用、頻率控制1986Crescent,NorthCarolina0.5/0.5峰值調(diào)節(jié)1987Chino,California(美國)10/40熱備用、平衡負(fù)荷1988PREPA,PuertoRico

(波多黎各)20/14熱備用、頻率控制1994Vernon,California(美國)3/4.5提高電能質(zhì)量1995Metlakatla,Alaska(美國)1/1.4提高孤立電網(wǎng)

穩(wěn)定性1997ESCAR,Madrid(西班牙)1/4平衡負(fù)荷20世紀(jì)

90年代后期Herne-Sodingen(德國)1.2/1.2削峰、

提高電能質(zhì)量20世紀(jì)

90年代后期2電池儲能系統(tǒng)——鉛酸蓄電池系統(tǒng)與鈉硫電池系統(tǒng)鉛酸蓄電池系統(tǒng)鈉硫電池系統(tǒng)鉛酸電池儲能系統(tǒng)在發(fā)電廠、變電站充地點(diǎn)儲能系統(tǒng)規(guī)模功用研發(fā)單位時間愛爾蘭風(fēng)電場2MW×6h風(fēng)/儲發(fā)電并網(wǎng)加拿大

VRB

Power

Systems

Inc.2006年8月美國猶他州250kW×8h削峰填谷2004年2月澳洲金島風(fēng)場200kW×8h風(fēng)/儲/柴聯(lián)合2003年11月丹麥15kW×8h風(fēng)力/儲能發(fā)電2006年6月南非250kW/520kWh應(yīng)急備用2002年美國

南卡羅來納州30/60kW×2h備用電源2005年10月美國佛羅里達(dá)州2×5kW×4h光伏/儲能發(fā)電2007年7月意大利5kW×4h電信備用電源2006年4月丹麥5kW×4h風(fēng)力/光伏發(fā)電2006年4月加拿大10kWh偏遠(yuǎn)地區(qū)供電2006年3月德國10kWh光/儲并網(wǎng)2005年9月泰國1kWh/12kWh光伏/儲能應(yīng)用V-Fuel

PtyLtd1993年日本200kW/800kWh平穩(wěn)負(fù)載波動住友

電工1997年關(guān)西電力450kW/1MWh電站調(diào)峰1999年日本1.5MW/3MWh電能質(zhì)量2001年北海道170kW/1MWh風(fēng)/儲并用系統(tǒng)2001年20世紀(jì)90年代初，英國Innogy公司成功開發(fā)出5、20和100kW系列多硫化鈉/溴液流儲能電堆，并于2001年和2002年分別在英國和美國各建造了120MWh儲能電站，用于電站調(diào)峰和UPS。2001年，250kW/520kWh全釩液流電池在日本投入商業(yè)運(yùn)營。近十多年來，美國、日本、歐洲等國家相繼將與風(fēng)能/光伏發(fā)電相配套的全釩液流電池儲能系統(tǒng)用于電站調(diào)峰：2電池儲能系統(tǒng)——液流電池系統(tǒng)地點(diǎn)儲能系統(tǒng)規(guī)模功用研發(fā)單位時間愛爾蘭風(fēng)電場2MW×6h風(fēng)/2各種電力存儲技術(shù)應(yīng)用的功率和放電時間2各種電力存儲技術(shù)應(yīng)用的功率和放電時間儲能類型額定功率反應(yīng)時間效率/%應(yīng)用方向機(jī)械儲能抽水蓄能100~2000MW4~10h60~70能量管理，頻率控制和系統(tǒng)備用CAES100~300MW6~20h40~50調(diào)峰發(fā)電廠、系統(tǒng)備用電源Micro-CAES10~50MW1~40h-調(diào)峰飛輪儲能5kW~5MW15s~15min70~80調(diào)峰、頻率控制、UPS/EPS、

電能質(zhì)量控制電磁儲能SMES10kW~20MWMs~15min80~95輸配電系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、提高輸電能力、電能質(zhì)量管理、UPS電容器1~100kW1s~1min70~80電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性超級電容器---與柔性交流輸電技術(shù)相結(jié)合電化學(xué)儲能鉛酸電池1kW~50MW1min~3h60~70電能質(zhì)量控制、系統(tǒng)備用電源、

黑啟動、UPS/EPS先進(jìn)電池技術(shù)

如NaS、Li等1kW~10MW1min~數(shù)h70~80平滑負(fù)荷、備用電源液體電池10kW~100kW1~20h-分布式、可再生能源系統(tǒng)穩(wěn)定性、

用戶側(cè)平滑負(fù)荷、備用電源2各種電力存儲技術(shù)的應(yīng)用潛力儲能類型額定功率反應(yīng)時間效率/%應(yīng)用方向機(jī)械儲能抽水蓄能1是一種適合于大規(guī)模蓄電的電化學(xué)儲能裝置，蓄電基礎(chǔ)是由正/負(fù)極活性物質(zhì)——氧化還原電對組成的電化學(xué)體系液流儲能電池液相儲能體系液相體系的活性物質(zhì)溶于正/負(fù)極電解液中，電極反應(yīng)沒有其他電池常有的固相及形貌改變。多硫化鈉/溴和全釩體系電化學(xué)體系的

改進(jìn)和新體系探索其中全釩液流電池(VRB)的正/負(fù)極電解液為不同價態(tài)釩離子的硫酸溶液，反應(yīng)物的交叉污染得以緩解，且便于電解液的再生，因此發(fā)展迅速電解液濃度不高，造成VRB能量密度較低由于正/負(fù)極活性離子的相互滲透難以完全避免，且水轉(zhuǎn)移嚴(yán)重，為了提高能效，對已有電對的化學(xué)修飾，和對新體系的探索在不斷深入沉積型儲能體系鋅/溴電池

（半沉積型）新型鉛酸液流儲能電池

（全沉積型）單液流鋅/鎳儲能電池

（全沉積型）沉積型體系是指在充(放)電過程中至少有一個電對的充(放)電產(chǎn)物沉積或原本在電極上。與液相儲能體系不同，該電池容量受限于沉積鋅的總量采用酸性甲基璜酸鉛溶液電解液是流動的鋅酸鹽堿性溶液。電池循環(huán)壽命超過千次，能效超過85%。3液流儲能電池的分類液流儲能電池中，液相體系的研究較多，特別是全釩液流儲能電池，已初步商業(yè)化運(yùn)行。離子交換膜仍是液相儲能電池規(guī)模化、商品化的瓶頸。因單液性、無膜或只需價廉的普通微孔隔膜等特點(diǎn)，沉積型體系成為液流儲能電池的發(fā)展方向。是一種適合于大規(guī)模蓄電的電化學(xué)儲能裝置，蓄電基礎(chǔ)是由正/負(fù)極釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池(VanadiumRedoxBattery，VRB)

是一種基于金屬釩元素的氧化還原可再生燃料電池儲能系統(tǒng)釩電池電能以化學(xué)能的方式存儲在不同價態(tài)釩離子的硫酸電解液中，通過外接泵把電解液壓入電池堆體內(nèi)，在機(jī)械動力作用下，使其在不同的儲液罐和半電池的閉合回路中循環(huán)流動，采用質(zhì)子交換膜作為電池組的隔膜，電解質(zhì)溶液平行流過電極表面并發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，通過雙電極板收集和傳導(dǎo)電流，從而使得儲存在溶液中的化學(xué)能轉(zhuǎn)換成電能。這個可逆的反應(yīng)過程使釩電池順利完成充電、放電和再充電。

3全釩液流儲能電池的原理釩電池全稱為全釩氧化還原液流電池(VanadiumRedo3全釩液流儲能電池的發(fā)展歷史商業(yè)化試運(yùn)行實(shí)用商業(yè)化運(yùn)作早期研究VRB研究1984年始于澳大利亞新南威爾士大學(xué)(UNSW)Skyllas-kazacos研究小組1988年，UNSW根據(jù)單電池實(shí)驗(yàn)結(jié)果，提出并開始建造1kW級全釩液流電池堆，并1991年成功開發(fā)千瓦級電堆的開發(fā)和建造成功標(biāo)志著全釩液流電池邁向工程化研發(fā)階段1985年住友電工(SEI)與關(guān)西電力公司(KansaiElectricPowerCo.)合作進(jìn)行VRB的研發(fā)工作1990年日本最大的私營電力公司Kashima-Kita也進(jìn)行了VRB研究1993年起，一些工業(yè)企業(yè)先后從UNSW獲得了全釩液流電池的相關(guān)專利權(quán)，進(jìn)行了進(jìn)一步的開發(fā)研究1998年澳大利亞PinnacleVRB公司獲得UNSW的全釩液流電池技術(shù)，并于次年將新的專利許可授予日本住友電工(SEI)和加拿大Vanteck公司2001年Vanteck公司控股PinnacleVRB公司，次年更名為VRBPowerSystems全釩液流電池隨VRBPowerSystems和SEI的技術(shù)發(fā)展和商業(yè)運(yùn)作進(jìn)入實(shí)用化階段3全釩液流儲能電池的發(fā)展歷史商業(yè)化試運(yùn)行實(shí)用商業(yè)化運(yùn)作早期研VRB關(guān)鍵材料關(guān)鍵材料性能的好壞決定了VRB的充放電性能及循環(huán)壽命電極材料離子交換膜電解液VRB對電極材料的要求：對電池正、負(fù)極電化學(xué)反應(yīng)有較高的活性，降低電極反應(yīng)的火花電位優(yōu)異的導(dǎo)電能力，減少充放電過程中電池的歐姆極化較好的三維立體結(jié)構(gòu)，便于電解液流動，減少電池工作時輸送電解液的泵耗損失較高的化學(xué)及電化學(xué)穩(wěn)定性，延長電池的使用壽命VRB對離子交換膜的要求：高選擇性低膜電阻足夠的化學(xué)穩(wěn)定性電能的載體電解法取代化學(xué)法，逐漸成為VRB電解液制備的主要方法電解液穩(wěn)定性研究是目前研究的主要方向金屬類

電極碳素復(fù)合

類電極VRB主要電極材料3全釩液流儲能電池的關(guān)鍵材料下載后可直接刪除閱讀VRB關(guān)鍵材料電極材料離子交換膜電解液VRB對電極材料的釩電池

的優(yōu)點(diǎn)釩電池的

應(yīng)用方向響應(yīng)

速度快風(fēng)力發(fā)電低成本安全性高可瞬間

充電壽命長效率高容量大功率大軍用蓄電分布電站UPS電源通訊基站交通市政電網(wǎng)調(diào)峰光伏發(fā)電3釩電池的優(yōu)點(diǎn)與應(yīng)用方向釩電池

的優(yōu)點(diǎn)釩電池的

應(yīng)用方向響應(yīng)

速度快風(fēng)力發(fā)電低成本安釩電池儲能系統(tǒng)已

在美國、日本和澳大利亞等多個國家得到應(yīng)用驗(yàn)證，釩電池技術(shù)基本成熟，進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段澳大利亞KingIsland項(xiàng)目日本北海道札幌風(fēng)電項(xiàng)目美國猶他CastleValley項(xiàng)目肯尼亞偏遠(yuǎn)基站項(xiàng)目該項(xiàng)目為2.5MW風(fēng)力發(fā)電機(jī)配以200KW-800KWh釩電池系統(tǒng)，用以平緩風(fēng)能發(fā)電機(jī)的短時間輸出功率變化，并實(shí)施“負(fù)載轉(zhuǎn)移”以保證最優(yōu)化的風(fēng)電與柴油機(jī)的結(jié)合性能。該項(xiàng)目為32MW的風(fēng)電場配以4MW釩電池系統(tǒng)，用以消除風(fēng)力發(fā)電的功率波動性，提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的使用效率，減少向電網(wǎng)供電的沖擊。該項(xiàng)目在電力線末端配置250KW-2MWh釩電池儲能系統(tǒng)，用以滿足美國猶他州中南部偏遠(yuǎn)地區(qū)用電高峰時的電力需求，起到削峰填谷和平衡負(fù)荷的作用。該項(xiàng)目為肯尼亞偏遠(yuǎn)通信基站配備5KW-20KWh釩電池配合風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)為基站供電，以取代柴油發(fā)電機(jī)與鉛酸電池，降低維護(hù)與運(yùn)營成本。3釩電池典型應(yīng)用案例釩電池儲能系統(tǒng)已

在美國、日本和澳大利亞等多個國家得到應(yīng)用驗(yàn)電力儲能行業(yè)

之

釩電池電力儲能行業(yè)

之

釩電池

電力儲能方式和發(fā)展現(xiàn)狀1

電力儲能技術(shù)的應(yīng)用2

釩電池的技術(shù)特點(diǎn)及應(yīng)用3目錄電力儲能方式和發(fā)展現(xiàn)狀1電力儲能技術(shù)的應(yīng)用大規(guī)模儲能蓄電的作用用于調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性用于電網(wǎng)的“削峰填谷”用于用電大戶的“谷電”蓄電

用于重要部門和重要設(shè)施的應(yīng)急電源及備用電源用于“非并網(wǎng)”風(fēng)電直接利用中的調(diào)節(jié)電源

1大規(guī)模儲能蓄電的作用用于調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)供電的連續(xù)性和設(shè)備類型用戶類型功率等級能量等級便攜式設(shè)備-1~100WWh運(yùn)輸工具汽車25~100KW100KWh火車、輕軌列車100~500KW500KWh潛艇1~20MW10MWh靜止設(shè)備家庭1KW5KWh小型工業(yè)和商業(yè)設(shè)施10~100KW25KWh配電網(wǎng)MWMWh輸電網(wǎng)10MW10MWh發(fā)電站10~100MW10~100MWh不同應(yīng)用場合對

能量和功率密度的要求是不同的電能可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢能、動能、電磁能等形態(tài)存儲，按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲能四大類型物理儲能抽水蓄能壓縮空氣儲能飛輪儲能電磁儲能電化學(xué)儲能相變儲能超導(dǎo)儲能超級電容儲能高能密度電容儲能鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲能冰蓄冷儲能P.S.：以下主要介紹大規(guī)模電力儲能技術(shù)1儲能技術(shù)的分類設(shè)備類型用戶類型功率等級能量等級便攜式設(shè)備-1~100WWh配備上、下游兩個水庫，負(fù)荷低谷時段抽水儲能設(shè)備工作在電動機(jī)狀態(tài)，將下游水庫的水抽到上游水庫保存，負(fù)荷高峰時抽水儲能設(shè)備工作于發(fā)電機(jī)的狀態(tài)，利用儲存在上游水庫中的水發(fā)電上水庫有無天然徑流匯入純抽水

蓄能電站混合抽水

蓄能電站調(diào)水式抽水

蓄能電站原理應(yīng)用抽水儲能是在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種儲能技術(shù)，其主要應(yīng)用領(lǐng)域包括調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用、黑啟動和提供系統(tǒng)的備用容量，還可以提高系統(tǒng)中火電站和核電站的運(yùn)行效率按一定容量建設(shè)，儲存能量的釋放時間可以從幾小時到幾天，綜合效率在70%~85%之間發(fā)展方向機(jī)組向高水頭、高轉(zhuǎn)速、大容量方向發(fā)展，今后的重點(diǎn)將立足于對振動、空蝕、變形、止水和磁特性的研究，著眼于運(yùn)行的可靠性和穩(wěn)定性，在水頭變幅不大和供電質(zhì)量要求較高的情況下使用連續(xù)調(diào)速機(jī)組，實(shí)現(xiàn)自動頻率控制。1抽水蓄能電站配備上、下游兩個水庫，負(fù)荷低谷時段抽水儲能設(shè)備工作在電動機(jī)狀壓縮空氣儲能電站（compressedairenergystorage,CAES）是一種調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠，主要利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時的剩余電力壓縮空氣，并將其儲藏在典型壓力7.5MPa的高壓密封設(shè)施內(nèi)，在用電高峰釋放出來驅(qū)動燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。原理在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電過程中，燃料的2/3用于空氣壓縮，其燃料消耗可以減少1/3，所消耗的燃?xì)庖瘸Ｒ?guī)燃?xì)廨啓C(jī)少40%，同時可以降低投資費(fèi)用、減少排放。CAES建設(shè)投資和發(fā)電成本均低于抽水蓄能電站，但其能量密度低，并受巖層等地形條件的限制。地下儲氣站有多種模式，其中最理想的是水封恒壓儲氣站，能保持輸出恒壓氣體，保障燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。CAES儲氣庫漏氣開裂可能性極小，安全系數(shù)高，壽命長，可以冷啟動、黑啟動，響應(yīng)速度快，主要用于峰谷電能回收調(diào)節(jié)、平衡負(fù)荷、頻率調(diào)制、分布式儲能和發(fā)電系統(tǒng)備用。100MW級燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)成熟，利用渠氏超導(dǎo)熱管技術(shù)可使系統(tǒng)換能效率達(dá)到90%。大容量化和復(fù)合發(fā)電化將進(jìn)一步降低成本。隨著分布式能量系統(tǒng)的發(fā)展以及減小儲氣庫容積和提高儲氣壓力至10~14MPa的需要，8~12MW微型壓縮空氣蓄能系統(tǒng)（micro-CAES）已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。應(yīng)用發(fā)展方向1壓縮空氣蓄能電站壓縮空氣儲能電站（compressedairenergy飛輪儲能裝置主要包括3個核心部分：飛輪、電機(jī)和電力電子裝置。他將外界輸入的電能通過電動機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪轉(zhuǎn)動的動能儲存起來，當(dāng)外界需要電能的時候，又通過發(fā)電機(jī)將飛輪的動能轉(zhuǎn)化為電能，輸出到外部負(fù)載，要求空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時候損耗非常小。原理飛輪儲能功率密度大于5kW/kg，能量密度超過20Wh/kg，效率在90%以上，循環(huán)使用壽命長達(dá)20a，工作溫區(qū)-40~50℃，無噪音、無污染、維護(hù)簡單，主要用于不間斷電源(UPS)/應(yīng)急電源(EPS)、電網(wǎng)調(diào)峰和頻率控制。應(yīng)用隨著對飛輪轉(zhuǎn)子設(shè)計(jì)、軸承支撐系統(tǒng)和電能轉(zhuǎn)化系統(tǒng)的深入研究，高強(qiáng)度碳素纖維和玻璃纖維材料、大功率電力電子變流技術(shù)、電磁和超導(dǎo)磁懸浮軸承技術(shù)極大地促進(jìn)了儲能飛輪的發(fā)展。磁浮軸承的應(yīng)用、飛輪的大型化以及高速旋轉(zhuǎn)化合軸承載荷密度的進(jìn)一步提高，將使飛輪儲能的應(yīng)用更加廣泛。發(fā)展

方向1飛輪儲能飛輪儲能裝置主要包括3個核心部分：飛輪、電機(jī)和電力電子裝置。超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)(SMES)超級電容器儲能原理原理應(yīng)用應(yīng)用發(fā)展發(fā)展超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)利用超導(dǎo)體制成的線圈儲存磁場能量，功率輸送時無需能源形式的轉(zhuǎn)換，具有響應(yīng)速度快(ms級)，轉(zhuǎn)換效率高(≥96%)，比容量(1~10Wh/kg)/比功率(10?~10?kW/kg)大等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實(shí)時大容量能量交換和功率補(bǔ)償SMES技術(shù)相對簡單，沒有旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件和動密封問題。SMES可以充分滿足輸配電網(wǎng)電壓支撐、功率補(bǔ)償、頻率調(diào)節(jié)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率輸送能力的要求目前1~5MJ/MW低溫SMES裝置已形成產(chǎn)品，100MJ裝置已投入高壓輸電網(wǎng)運(yùn)行，5GWh裝置已通過可行性分析和技術(shù)論證。SMES的發(fā)展重點(diǎn)在于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體研發(fā)適于液氮溫區(qū)運(yùn)行的MJ級系統(tǒng)，解決高場磁體繞組力學(xué)支撐問題等根據(jù)電化學(xué)雙電層理論，充電時處于理想極化狀態(tài)的電極表面，電荷將吸引周圍電解質(zhì)溶液中的異性離子，使其附于電極表面，形成雙電荷層，構(gòu)成雙電層電容。由于電荷層間距極小并采用特殊電極結(jié)構(gòu)，電極表面積成萬倍增加，產(chǎn)生極大的電容量超級電容器價格較為昂貴，在電力系統(tǒng)中多用于短時間、大功率的負(fù)載平滑和電能質(zhì)量高峰值功率場合，如大功率直流電機(jī)的啟動支撐、動態(tài)電壓恢復(fù)器等，在電壓跌落和瞬態(tài)干擾期間提高供電水平超級電容器已經(jīng)歷了三代發(fā)展，形成電容量0.5~1000F、工作電壓12~400V、最大放電流400~2000A系列產(chǎn)品，儲能系統(tǒng)最大儲能量達(dá)到30MJ?；诨钚蕴茧p層電極與鋰離子插入式電極的第四代產(chǎn)品正在開發(fā)中1超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)與超級電容器儲能超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)(SMES)超級電容器儲能原理原理應(yīng)用應(yīng)用發(fā)展電池

種類單體標(biāo)稱

電壓/V反應(yīng)式研發(fā)機(jī)構(gòu)鉛酸2.0

主要電池廠家鎳鎘1.0~1.3

主要電池廠家鎳氫1.0~1.3

主要電池廠家鋰

離子3.7主要電池廠家鈉硫2.08

東京電力公司、NGK、上海電力公司全釩

液流1.4VRB、V-FuelPty、住友電工、關(guān)西電力、中國電力科學(xué)研究院電力

儲能

系統(tǒng)

可利

用的

主要

電池1各電池儲能系統(tǒng)的基本特性電池

種類單體標(biāo)稱

電壓/V反應(yīng)式研發(fā)機(jī)構(gòu)鉛酸2.0

主要電電池

種類功率

上限比容量/

(Wh/kg)比功率/

(W/kg)循環(huán)

壽命/次充放電

效率/%自放電/

(%/月)鉛酸數(shù)十MW35~5075~300500~15000~802~5鎳鎘幾十MW75150~30025000~705~20鋰離子幾十kW150~200200~3151000~100000~950~1鈉硫十幾MW150~24090~23025000~90-全釩液流數(shù)百kW80~13050~140130000~80-部分

電池

儲能

系統(tǒng)

性能

比較鉛酸電池在高溫下壽命縮短，與鎳鎘電池類似，具有較低的比能量和比功率，但價格便宜，構(gòu)造成本低，可靠性好，技術(shù)成熟，已廣泛用于電力系統(tǒng)，目前儲能容量達(dá)20MW。但其循環(huán)壽命短，且在制造過程中存在一定環(huán)境污染。鎳鎘等電池效率高、循環(huán)壽命長，但隨著充放電次數(shù)的增加容量會減少，荷電保持能力有待提高，且因存在重金屬污染已被歐盟組織限用。鋰離子電池比能量/比功率高、自放電小、環(huán)境友好，但由于工藝和環(huán)境溫度差異等因素的影響，系統(tǒng)指標(biāo)往往達(dá)不到單體水平，使用壽命較單體縮短數(shù)倍甚至十幾倍。鈉硫和液流電池被視為新興的、高效的且具廣闊發(fā)展前景的大容量電力儲能電池。1各電池儲能系統(tǒng)比較電池

種類功率

上限比容量/

(Wh/kg)比功率/

(W/抽水蓄能電站壓縮空氣儲能電站日、美、西歐等國家和地區(qū)在20世紀(jì)60~70年代進(jìn)入抽水蓄能電站建設(shè)的高峰期，到目前為止，美國和西歐經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國家抽水儲能機(jī)組容量占世界抽水蓄能電站總裝機(jī)容量55%以上，其中：美國約占3%，日本超過10%；中國、韓國和泰國3個國家在建抽水蓄能電站17.53GW，加上日本的在建量達(dá)24.65GW。近年國外投入運(yùn)行的8大抽水蓄能電站：世界上第一個商業(yè)化CAES電站為1978年在德國建造的Huntdorf電站，裝機(jī)容量為290MW，換能效率77%，運(yùn)行至今，累計(jì)啟動超過7000次，主要用于熱備用和平滑負(fù)荷。在美國，McIntosh電站裝機(jī)容量為100MW，Norton電站裝機(jī)容量為2.7GW，用于系統(tǒng)調(diào)峰；2005年由Ridge和EIPaso能源公司在Texas開始建造Markham電站，容量為540MW。在日本，1998年施工建設(shè)北海道三井砂川礦坑儲氣庫，2001年CAES運(yùn)行，輸出功率2MW。在瑞士，ABB公司正在開發(fā)大容量聯(lián)合循環(huán)CAES電站，輸出功率442MW，運(yùn)行時間為8h，貯氣空洞采用水封方式。此外，俄羅斯、法國、意大利、盧森堡、以色列等國也在長期致力于CAES的開發(fā)。電站國家裝機(jī)容量/MW投入年份落基山美國7601995錫亞比舍伊朗10001996奧清津Ⅱ日本6001996葛野川日本16001999拉姆它昆泰國10002000金谷德國10602003神流川日本28202005小丸川日本120020072抽水蓄能電站與壓縮空氣儲能電站抽水蓄能電站壓縮空氣儲能電站日、美、西歐等國家和地區(qū)在20世研發(fā)機(jī)構(gòu)基本參數(shù)技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用西門子公司儲量21MJ/5.7Wh,

最大功率1MW4800支2600F/2.5V電容器組成，儲效95%地鐵配電美國TVA電力公司200kW用于大功率直流電機(jī)啟動支撐飛輪儲能系統(tǒng)的部分應(yīng)用：研發(fā)機(jī)構(gòu)基本參數(shù)技術(shù)特點(diǎn)作用日本四個綜合研究所8MWh，儲能放電各4h，待機(jī)16h高溫超導(dǎo)磁浮立時軸承，儲效84%平滑負(fù)荷日本原子力研究所215MW/8GJ輸出電壓18kV,輸出電流6896A，儲效85%UPS美國Vista公司277kWh引入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)全程調(diào)峰美國馬里蘭大學(xué)(1991)24kWh,

11610~46345rad/min電磁懸浮軸承，輸出恒壓110V/240V，儲效81%電力調(diào)峰美國波音公司100kW/5kWh高溫超導(dǎo)磁浮軸承電力調(diào)峰德國(1996)5MW/100MWh,

2250~4500rad/min超導(dǎo)磁浮軸承，

儲效96%儲能電站歐洲UrencPower公司(2001)轉(zhuǎn)速42000rad/min高強(qiáng)度碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料UPS巴西(2004)額定轉(zhuǎn)速3000rad/min超導(dǎo)與永磁懸浮軸承電壓補(bǔ)償SMES的部分應(yīng)用：超級電容器系統(tǒng)的部分應(yīng)用：年份應(yīng)用地基本參數(shù)作用1982美國30MJ/10MW抑制系統(tǒng)低頻振蕩和支撐系統(tǒng)電壓1993美國阿拉斯加電網(wǎng)1.8GJ提高電網(wǎng)供電可靠性2000美國威斯康辛某電網(wǎng)6×3MJ/8MVA避免電壓凹陷和短路故障2002美國田納西某電網(wǎng)8×3MJ/8MW維護(hù)輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定2002日本Chubu公司7.3MJ/5MW提供瞬時電壓補(bǔ)償2003日本Chubu公司1MJ,Bi-2212提供瞬時電壓跌落2006日本Hosoo電站10MW補(bǔ)償瞬時電壓跌落2002德國ACCEL150KJ,

Bi-2223用于20kVAUPS系統(tǒng)，與電網(wǎng)相連以提高電能質(zhì)量，同時發(fā)揮有源電力濾波器作用2001韓國電力研究所1MJ/300VA有效維護(hù)系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行2006韓國電力研究所3MJ/750kVA提高敏感負(fù)荷的供電質(zhì)量近年來，飛輪、超導(dǎo)磁和超級電容器儲能技術(shù)在各國都得到研發(fā)應(yīng)用2飛輪、超導(dǎo)磁和超級電容器儲能系統(tǒng)的應(yīng)用研發(fā)機(jī)構(gòu)基本參數(shù)技術(shù)特點(diǎn)應(yīng)用西門子公司儲量21MJ/5.鉛酸蓄電池系統(tǒng)鈉硫電池系統(tǒng)鉛酸電池儲能系統(tǒng)在發(fā)電廠、變電站充當(dāng)備用電源已使用多年，并在維持電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和可靠運(yùn)行方面發(fā)揮了極其重要的作用國外大型鉛酸蓄電池系統(tǒng)及其功能：東京電力公司在鈉硫電池系統(tǒng)研發(fā)方面處于國際領(lǐng)先地位，擁有較為成熟的商業(yè)化產(chǎn)品，1999年在大仁變電站設(shè)置6MW×8h系統(tǒng)，2004年7月又在Hitachi自動化系統(tǒng)工廠安裝了目前世界上最大的鈉硫電池系統(tǒng)，容量9.6MW/57.6MWh；鈉硫電池系統(tǒng)在電力系統(tǒng)和負(fù)荷側(cè)成功應(yīng)用100余套，總?cè)萘砍^100MW，其中近2/3用于平滑負(fù)荷。2004年，在美國哥倫比亞空軍基地安裝了12MW/120MWh鈉硫電池系統(tǒng)，充當(dāng)備用電站。鉛酸電池系統(tǒng)

名稱和位置額定功率/容量

(MW/MWh)功能安裝

時間BEWAG,Berlin(德國)8.5/8.5熱備用、頻率控制1986Crescent,NorthCarolina0.5/0.5峰值調(diào)節(jié)1987Chino,California(美國)10/40熱備用、平衡負(fù)荷1988PREPA,PuertoRico

(波多黎各)20/14熱備用、頻率控制1994Vernon,California(美國)3/4.5提高電能質(zhì)量1995Metlakatla,Alaska(美國)1/1.4提高孤立電網(wǎng)

穩(wěn)定性1997ESCAR,Madrid(西班牙)1/4平衡負(fù)荷20世紀(jì)

90年代后期Herne-Sodingen(德國)1.2/1.2削峰、

提高電能質(zhì)量20世紀(jì)

90年代后期2電池儲能系統(tǒng)——鉛酸蓄電池系統(tǒng)與鈉硫電池系統(tǒng)鉛酸蓄電池系統(tǒng)鈉硫電池系統(tǒng)鉛酸電池儲能系統(tǒng)在發(fā)電廠、變電站充地點(diǎn)儲能系統(tǒng)規(guī)模功用研發(fā)單位時間愛爾蘭風(fēng)電場2MW×6h風(fēng)/儲發(fā)電并網(wǎng)加拿大

VRB

Power

Systems

Inc.2006年8月美國猶他州250kW×8h削峰填谷2004年2月澳洲金島風(fēng)場200kW×8h風(fēng)/儲/柴聯(lián)合2003年11月丹麥15kW×8h風(fēng)力/儲能發(fā)電2006年6月南非250kW/520kWh應(yīng)急備用2002年美國

南卡羅來納州30/60kW×2h備用電源2005年10月美國佛羅里達(dá)州2×5kW×4h光伏/儲能發(fā)電2007年7月意大利5kW×4h電信備用電源2006年4月丹麥5kW×4h風(fēng)力/光伏發(fā)電2006年4月加拿大10kWh偏遠(yuǎn)地區(qū)供電2006年3月德國10kWh光/儲并網(wǎng)2005年9月泰國1kWh/12kWh光伏/儲能應(yīng)用V-Fuel

PtyLtd1993年日本200kW/800kWh平穩(wěn)負(fù)載波動住友

電工1997年關(guān)西電力450kW/1MWh電站調(diào)峰1999年日本1.5MW/3MWh電能質(zhì)量2001年北海道170kW/1MWh風(fēng)/儲并用系統(tǒng)2001年20世紀(jì)90年代初，英國Innogy公司成功開發(fā)出5、20和100kW系列多硫化鈉/溴液流儲能電堆，并于2001年和2002年分別在英國和美國各建造了120MWh儲能電站，用于電站調(diào)峰和UPS。2001年，250kW/520kWh全釩液流電池在日本投入商業(yè)運(yùn)營。近十多年來，美國、日本、歐洲等國家相繼將與風(fēng)能/光伏發(fā)電相配套的全釩液流電池儲能系統(tǒng)用于電站調(diào)峰：2電池儲能系統(tǒng)——液流電池系統(tǒng)地點(diǎn)儲能系統(tǒng)規(guī)模功用研發(fā)單位時間愛爾蘭風(fēng)電場2MW×6h風(fēng)/2各種電力存儲技術(shù)應(yīng)用的功率和放電時間2各種電力存儲技術(shù)應(yīng)用的功率和放電時間儲能類型額定功率反應(yīng)時間效率/%應(yīng)用方向機(jī)械儲能抽水蓄能100~2000MW4~10h60~70能量管理，頻率控制和系統(tǒng)備用CAES100~300MW6~20h40~50調(diào)峰發(fā)電廠、系統(tǒng)備用電源Micro-CAES10~50MW1~40h-調(diào)峰飛輪儲能5kW~5MW15s~15min70~80調(diào)峰、頻率控制、UPS/EPS、

電能質(zhì)量控制電磁儲能SMES10kW~20MWMs~15min80~95輸配電系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性、提高輸電能力、電能質(zhì)量管理、UPS電容器1~100kW1s~1min70~80電能質(zhì)量調(diào)節(jié)、輸電系統(tǒng)穩(wěn)定性超級電容器---與柔性交流輸電技術(shù)相結(jié)合電化學(xué)儲能鉛酸電池1kW~50MW1min~3h60~70電能質(zhì)量控制、系統(tǒng)備用電源、

黑啟動、UPS/EPS先進(jìn)電池技術(shù)

如NaS、Li等1kW~10MW1min~數(shù)h70~80平滑負(fù)荷、備用電源液體電池10kW~100kW1~20h-分布式、可再生能源系統(tǒng)穩(wěn)定性、

用戶側(cè)平滑負(fù)荷、備用電源2各種電力存儲技術(shù)的應(yīng)用潛力儲能類型額定功率反應(yīng)時間效率/%應(yīng)用方向機(jī)械儲能抽水蓄能1是一種適合于大規(guī)模蓄電的電化學(xué)儲能裝置，蓄電基礎(chǔ)是由正/負(fù)極活性物質(zhì)——氧化還原電對組成的電化學(xué)體系液流儲能電池液相儲能體系液相體系的活性物質(zhì)溶于正/負(fù)極電解液中，電極反應(yīng)沒有其他電池常有的固相及形貌改變。多硫化鈉/溴和全釩體系電化學(xué)體系的

改進(jìn)和新體系探索其中全釩液流電池(VRB)的正/負(fù)極電解液為不同價態(tài)釩離子的硫酸溶液，反應(yīng)物的交叉污染得以緩解，且便于電解液的再生，因此發(fā)展迅速電解液濃度不高，造成VRB能量密度較低由于正/負(fù)極活性離子的相互滲透難以完全避免，且水轉(zhuǎn)移嚴(yán)重，為了提高能效，對已有電對的化學(xué)修飾，和對新體系的探索在不斷深入沉積型儲能體系鋅/溴電池

（半沉積型）新型鉛酸液流儲能電池

（全沉積型）單液流鋅/鎳儲能電池

（全沉積型）沉積型體系是指在充(放)電過程中至少有一個電對的充(放)電產(chǎn)物沉積或原本