儲(chǔ)能技術(shù)是指通過(guò)各種物理、化學(xué)等方法將能量?jī)?chǔ)存起來(lái),在需要時(shí)再釋放出來(lái)的一類(lèi)技術(shù),就是涉及不同能量之間的轉(zhuǎn)換。這些技術(shù)通常用于平衡電網(wǎng)負(fù)荷、穩(wěn)定能源供應(yīng)、提高可再生能源利用率(如風(fēng)能、太陽(yáng)能)等場(chǎng)景。
儲(chǔ)能技術(shù)可以根據(jù)不同的原理和應(yīng)用場(chǎng)景分為不同的類(lèi)型,主要分為機(jī)械儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能。機(jī)械儲(chǔ)能,又稱(chēng)為物理儲(chǔ)能,分為抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、重力儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能;電磁儲(chǔ)能分為超級(jí)電容器儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能;電化學(xué)儲(chǔ)能主要是電池儲(chǔ)能,分為鉛酸電池、鋰離子電池、鈉離子電池、全釩液流電池等;化學(xué)儲(chǔ)能主要為氫儲(chǔ)能;熱儲(chǔ)能主要為熔鹽儲(chǔ)能。
不同的儲(chǔ)能方式,其技術(shù)特點(diǎn)及優(yōu)勢(shì)不一樣,下面從一些量化指標(biāo)對(duì)比分析。
(1)抽水蓄能:利用電力將水從低位抽到高位的水庫(kù)或水池中,儲(chǔ)存潛在能量。當(dāng)電力需求高峰時(shí),再通過(guò)放水發(fā)電來(lái)釋放儲(chǔ)存的能量。抽水蓄能技術(shù)具有儲(chǔ)能容量大、運(yùn)行穩(wěn)定、壽命長(zhǎng)等優(yōu)點(diǎn),被廣泛應(yīng)用于電網(wǎng)調(diào)峰、填谷以及能源平衡等領(lǐng)域。
(2)壓縮空氣儲(chǔ)能:在電力需求低谷時(shí),利用多余的電能將空氣壓縮并儲(chǔ)存在地下洞穴或特制容器中。當(dāng)電力需求高峰時(shí),釋放壓縮的空氣并驅(qū)動(dòng)渦輪機(jī)發(fā)電。這種技術(shù)具有儲(chǔ)能容量大、運(yùn)行成本低等優(yōu)點(diǎn),但受地理?xiàng)l件限制較大。
(3)重力儲(chǔ)能:通過(guò)在有天然或人造高度差的場(chǎng)景中,將液體或固體重物上升或下降來(lái)實(shí)現(xiàn)勢(shì)能存儲(chǔ)和釋放發(fā)電。
(4)飛輪儲(chǔ)能:利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪來(lái)儲(chǔ)存動(dòng)能的物理儲(chǔ)能技術(shù)。當(dāng)電力富余時(shí),電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)飛輪加速旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)化為動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái);當(dāng)需要能量時(shí),飛輪減速并帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電,將動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能輸出。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)具有響應(yīng)速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、無(wú)污染等優(yōu)點(diǎn),適用于需要短時(shí)間高功率輸出的場(chǎng)合。
(5)超級(jí)電容器:根據(jù)電化學(xué)雙電層理論研制而成,可提供強(qiáng)大的脈沖功率。超級(jí)電容器儲(chǔ)能技術(shù)多用于短時(shí)間、大功率的負(fù)載平滑和電能質(zhì)量峰值功率場(chǎng)合,如大功率直流電機(jī)的啟動(dòng)支撐、態(tài)電壓恢復(fù)器等。
(6)超導(dǎo)儲(chǔ)能:利用超導(dǎo)體的無(wú)電阻特性來(lái)儲(chǔ)存電磁能的技術(shù)。雖然目前該技術(shù)仍處于研究和開(kāi)發(fā)階段,但其潛在的應(yīng)用前景令人期待。未來(lái),隨著超導(dǎo)材料和技術(shù)的不斷進(jìn)步,超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)有望在電力系統(tǒng)中發(fā)揮更加重要的作用。
(7)鉛酸電池電池:雖然能量密度和循環(huán)壽命相對(duì)較低,但技術(shù)成熟、成本低廉,因此在一些特定場(chǎng)合仍有廣泛應(yīng)用。例如,起動(dòng)電源和UPS系統(tǒng)常常采用鉛酸電池作為備用電源。
(8)鋰離子電池:采用鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料,使用非水電解質(zhì)溶液的電池。鋰離子電池具有高能量密度、長(zhǎng)循環(huán)壽命、自放電率低等優(yōu)點(diǎn),廣泛應(yīng)用于電動(dòng)汽車(chē)、移動(dòng)設(shè)備等領(lǐng)域。
(9)鈉離子電池:一種基于鈉離子在正極與負(fù)極之間進(jìn)行嵌入和脫嵌來(lái)實(shí)現(xiàn)充放電的二次電池。充電過(guò)程為鈉離子從正極材料中脫嵌,通過(guò)電解液和隔膜遷移至負(fù)極材料中,形成能量的存儲(chǔ)。同時(shí),電子通過(guò)外部電路從正極流向負(fù)極。放電過(guò)程為鈉離子從負(fù)極材料中脫嵌,回到正極釋放能量。同時(shí),電子通過(guò)外部電路從負(fù)極流向正極。
(10)全釩液流電池:種通過(guò)液態(tài)電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)存和釋放能量的化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)。它具有可擴(kuò)展性、安全性高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等特點(diǎn)。液流電池技術(shù)不僅提高了可再生能源的利用率,還有助于平衡電網(wǎng)負(fù)荷,提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。
(11)氫儲(chǔ)能:一種通過(guò)電解水制得氫氣,將氫氣儲(chǔ)存起來(lái),并在需要時(shí)通過(guò)燃料電池轉(zhuǎn)化為電能的技術(shù)。它具有清潔、高效、可再生的特點(diǎn),是未來(lái)能源系統(tǒng)的重要組成部分。
(12)熔鹽儲(chǔ)能:是一種利用高溫熔鹽作為儲(chǔ)能介質(zhì)的能量?jī)?chǔ)存方式,在太陽(yáng)能或其他熱源的加熱下,熔鹽被加熱至高溫狀態(tài)(通常在200°C至600°C之間),此時(shí)熔鹽儲(chǔ)存了大量的熱能。當(dāng)需要能量時(shí),高溫熔鹽通過(guò)熱交換器將熱量傳遞給工作流體(如水或蒸汽),后者被加熱并驅(qū)動(dòng)渦輪發(fā)電,從而將熱能轉(zhuǎn)換為電能。
說(shuō)明:由于不同規(guī)模/容量的儲(chǔ)能,其投資造價(jià)、度電成本都會(huì)存在一定的差異,上述數(shù)據(jù)參考了部分文章、公眾號(hào)官微等,數(shù)據(jù)可能存在一定的偏差。
http://www.lanxi.gov.cn/art/2023/8/1/art_1229288165_59286017.html
https://mp.weixin.qq.com/s/lCoKI4AVLeAfdgPPCGfYEw
文軍等,《儲(chǔ)能技術(shù)全生命周期度電成本分析》
林旗力等,基于“電-氫-電”過(guò)程的規(guī)?;瘹鋬?chǔ)能經(jīng)濟(jì)性分析
張真等,氫儲(chǔ)能經(jīng)濟(jì)性及應(yīng)用前景研究.
太陽(yáng)能光熱產(chǎn)業(yè)技術(shù)創(chuàng)新戰(zhàn)略聯(lián)盟官微、CHPlaza清潔供熱平臺(tái)官微
部分?jǐn)?shù)據(jù)借助了AI檢索。
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