【深度】锂离子电池在储能领域的优势-北极星储能网

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能源是人类赖以生存和社会发展的重要物质基础，是国民经济、国家安全和实现可持续发展的重要基石。随着人类社会的发展，人类对能源的需求日益增加，但是生态环境不断恶化，特别是温室气体排放导致日益严峻的全球气候变化，近几年这一矛盾更加严峻。目前，我国已成为世界能源生产和消费大国，我国对能源的需求在持续增长，因此，调整能源结构已迫在眉睫：一方面要开发新的能源来满足需求，另一方面我们要合理有效地利用可再生能源。

可再生能源包括：风能、太阳能、生物质能、海洋能及小水电等，是一次能源，通常被转化为电能使用。在开发利用可再生能源的过程中，电能储存技术发挥着重要的作用。众所周知，风能和太阳能在使用过程中存在不连续、不稳定性，需要经过储能系统稳定后再入网，同时采用离网发电模式的风力发电机组，储能系统也是必不可少的;另一方面，在能源的使用过程中存在使用不均衡现象，储能系统可以用于电网的“削峰填谷”，从而提高能源的利用率。为了推进可再生能源发电的大规模利用，提高替代能源电站的效率以及维护国家能源的安全，研究储能技术具有重要的经济和社会意义。工业发达国家高度重视大规模储能系统的研究和开发，例如日本政府的“新阳光计划”、美国的“DOE项目计划”以及欧盟的“框架计划”等都将储能技术作为研究重点。我国对储能技术的开发也十分重视，高效能源转换与储能技术已列为未来国家火炬计划优先发展技术领域，中国储能电池产学研技术创新联盟已于2009年11月成立。此外，根据国家经济贸易委员会下达的《2000-2015年新能源和可再生能源产业发展规划要点》，到2015年，小型风力发电机组年生产能力达到5万台，总产量累计将达到34万台，总装机容量为10.5万kW，总产值约9亿元，其中储能系统的销售额应过亿元，必将拉动储能产业的发展。

在强大的社会发展需求和巨大的潜在市场推动下，基于新概念、新材料和新技术的储能新体系不断涌现。储能技术正向大规模、高效率、长寿命、低成本、无污染的方向发展。

一、储能技术的分类及发展趋势

到目前为止，针对不同的领域、不同的需求，人们已提出和开发了多种储能技术来满足应用。全球储能技术主要有物理储能、化学储能(如钠硫电池、全钒液流电池、铅酸电池、锂离子电池、超级电容器等)、电磁储能和相变储能等几类。

1.物理储能

物理储能技术主要有抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等。相比化学储能来说，物理储能更加环保、绿色，利用天然的资源来实现。抽水蓄能电站(PSH,PumpedStorageHydroelectricity)是通过配备上、下游两个水库，负荷低谷时设备工作在电动机状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，而负荷高峰时设备工作于发电机的状态，利用储存在上游水库中的水发电，见图1。由于技术成熟，抽水储能电站已成为电力系统中应用最为广泛的储能技术，目前我国在建的抽水蓄能电站装机约11400MW，预计至2010年底抽水蓄能电站的总装机可到17500MW左右。

压缩空气蓄能电站(CAES,CompressedAirEnergyStorage)是一种调峰用燃气轮机发电厂，主要利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，并将其储藏在典型储气压力为7.5MPa的高压密封设施内，在用电高峰释放出来驱动燃气轮机发电。世界上第一个商业化CAES电站是1978年在德国建造的Huntdorf电站，装机容量为290MW，换能效率77%，运行至今，累计启动超过7000次，主要用于热备用和平滑负荷。和抽水蓄能电站相比，CAES电站选址灵活，它不需建造地面水库，地形条件容易满足，目前压缩空气蓄能电站已经在一些发达国家得到广泛应用。

飞轮储能(FW,FlyWheels)，是通过机械能和电能的相互转化来实现充放电。它是以高速旋转的飞轮铁芯作为机械能量储存的介质，利用电动/发电机和能量转换控制系统来控制能量的输入和输出。飞轮储能对制作飞轮的原材料和技术要求很高，直到20世纪90年代才得以飞速发展，用于不间断电源(UPS)/应急电源(EPS)、电网调峰和频率控制等领域。我国在这方面的研究才刚刚起步。