美国电网储能技术的研发与应用-北极星输配电网

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1、储能技术的本质是给能量加上一个时间变量。传统上电能是即发即用的，没有时间因素。储能技术给电能增加了时间变量，提升了整个电网系统的价值，同时有助于接入清洁能源。

2、储能技术在电网上应用有五个关键要求：

安全性。电网储能系统储存巨大的能量，在能量释放过程中可以产生巨大的热量，因此储能系统的散热设计非常关键。美国发生过多起蓄电池起火事故，固态铅酸电池和锂聚合物电池也都发生过重大事故。美国能源部还为此专门设立项目，研究电池的安全性。

性能。性能包括功率、能量、效率、反应时间，灵活及多功能性等指标。根据储能系统在电网不同环节的应用，对功率的要求从几十千瓦到上百兆瓦不等，放电时间的要求从几秒，几分钟，几十分钟，几小时，甚至几天不等。一个重要的指标是反应时间越短越好，一般要在一秒以内达到系统要求。有些应用比如电压支持甚至要求低于0.1秒。这样的反应时间是传统的抽水蓄能和压缩空气系统不能提供的。功能上的灵活性能够增加储能系统的实用价值。

耐久性，即系统寿命。传统能源和新能源发电厂的生命周期都在20年以上，与之匹配的储能系统也需要有相同的长寿命。一般需要电网储能系统寿命超过10年，并且可以承受超过4000次深度充放电的考验。

经济性。不仅要关注电池的成本，还有变电系统、辅助系统等系统性成本;不仅是电池系统成本，还有安装和工程造价(在电池成本上增加30~100%很正常);不仅是资金成本，还有运营维护成本——因此要比较不同循环寿命周期下的度电成本。同时不仅要看成本，还要看效益，有些贵的电池寿命更长，性价比更高。

可靠性。电池系统不需要太多的维护和保养。

3、美国目前电网储能以抽水蓄能为主，未来主要方向为电池等灵活储能系统。美国发电装机总量在1200GW左右，有大概2%，即20~30GW的储能能力。美国目前电网储能的95%为抽水蓄能，总量超过20GW，基本上都是在1980年以前建造的。抽水蓄能系统成本最低，但由于环境影响大、建造周期长、投资巨大、地理选址受限等原因，未来的发展非常有限。美国未来电网储能的主要发展方向是使用更加柔性化、多功能、灵活的储能系统。电池储能技术由于高效、功能多样、充放电双向反应、响应速度快、清洁而成为了首选。

4、各种电池储能技术的对比显示，液流电池优势突出。

锂离子电池。锂离子电池的概念是在1970年代提出的。经过近二十年的材料研发和完善，1991年第一块商业化锂离子电池出现，再经过多年大量的资本投入与发展，锂离子电池的技术已经走向成熟。锂电池最大的优点在于能量密度和效率都很高，所以很快得到了广泛应用。到今天，全球围绕锂电池建成了比较成熟的工业系统。锂电池的缺点在于：1)安全性低，事故多发，如波音787的锂电池事故，锂聚合物电池在亚利桑那州的大型起火事故等。电解液的可燃性使危险永远存在;2)容量随着充电循环次数增加而减少，需要经常换电池;3)基本上放电时间较短，长时间放电对锂电池的挑战很大。

原标题：美国电网储能技术的研发与应用

投稿与新闻线索：陈女士微信/手机：13693626116 邮箱：chenchen#bjxmail.com（请将#改成@）

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