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液流电池
液流电池的活性物质可溶解分装在两大储存槽中,溶液流经液流电池,在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原与氧化反应。此化学反应为可逆的,因此可达到多次充放电的能力。此系统之储能容量由储存槽中的电解液容积决定,而输出功率取决于电池的反应面积。由于两者可以独立设计,因此系统设计的灵活性大而且受设置场地限制小。
液流电池已有全钒、钒溴、多硫化钠/溴等多个体系,液流电池电化学极化小,其中全钒液流电池具有能量效率高、蓄电容量大、能够100%深度放电、可实现快速充放电,且寿命长等优点,全钒液流电池已经实现商业化运作,能够有效平滑风能发电功率。在日本运营的容量为4兆瓦的全钒液流电池为当地32兆瓦的风电场提供储能,并已运行27万次循环,世界上还没有任何其他储能技术能够实现这一要求。
锂离子电池的阴极材料为锂金属氧化物,具有高效率、高能量密度的特点,并具有放电电压稳定、工作温度范围宽、
自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。但目前锂离子电池在大尺寸制造方面存在一定问题,过充控制的特殊封装要求高,价格昂贵,所以尚不能普遍应用。目前世界上运行的最大锂离子储能系统是A123公司投资建设的,装机容量为2兆瓦。
铅酸电池
铅酸蓄电池的主要特点是采用稀硫酸做电解液,是用二氧化铅和绒状铅分别做为电池的正极和负极的一种酸性蓄电池,具有成本低、技术成熟、储能容量大等优点,主要应用于电力系统的备载容量、频率控制,不断电系统;缺点是储存能量密度低、可充放电次数少、制造过程中存在一定污染等。日本DEDO曾经资助铅酸电池与光伏发电配合使用的
示范项目,铅酸电池储能系统总储能容量为4.95兆瓦。
镍镉电池
镍镉电池可重复500次以上的充放电,经济耐用,寿命比铅酸电池更长,其内阻很小,可实现快速充电,又可为负载提供大电流,而且放电时电压变化很小,是一种比较理想的直流供电电池;缺点在于其记忆效应,而且镉材料资源短缺,价格十分昂贵。目前在阿拉斯加GoldenValley运行的的镍镉储能系统配置为4兆瓦×15分钟。
超级电容器
超级电容器根据电化学双电层理论研制而成,可提供强大的脉冲功率,充电时处于理想极化状态的电极表面,电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子,使其附于电极表面,形成双电荷层,构成双电层电容。超级电容器历经三代及数十年的发展,已形成容量0.5~1000F、工作电压12~400V、最大放电流400~2000A系列产品,储能系统最大储能量达30MJ。但超级电容器价格较为昂贵,在电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量峰值功率场合,如大功率直流电机的启动支撑、态电压恢复器等,在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。
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