储能技术应用领域与发展趋势分析-北极星储能网

投稿

我要投稿

储能技术是实现可再生能源大规模接入，提高电力系统效率、安全性和经济性的关键技术，也是提高清洁能源发电比率，推动雾霾治理的有效手段。截至2015年底，全球储能装机总量约167GW，约占全球电力总装机的2.9%;我国储能装机为22.8GW，约占全国电力总装机的1.7%。预计到2050年，我国储能装机将达200GW，市场规模将达2万亿元以上。目前已有的储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、铅酸电池、锂电池、钠硫电池、液流电池及超级电容器等。不同的储能技术适用于不同的应用场合和领域，根据系统功率与放电时间，可以将储能技术的主要应用领域分为能源管理、电力桥接和电能品质管理三部分。未来储能市场的发展将集中在分布式储能、分布式光伏+储能、微网等配网侧和用户侧等领域。近年来中国储能产业在项目规划、政策支持和产能布局等方面均加快了发展的脚步，未来几年随着可再生能源行业的快速发展，储能市场亦将迎来快速增长。不过我国储能产业还处于发展的初级阶段，尚以示范应用为主，储能商业化应用面临着储能成本偏高、电力交易市场化程度不健全、储能技术路线不成熟、缺乏储能价格有效激励等各方面的问题，可谓机遇与挑战共存。

1前言

储能是指通过介质或设备把能量存储起来，在需要时再释放出来的过程。储能技术是解决可再生能源大规模接入和弃风、弃光问题的关键技术;是分布式能源、智能电网、能源互联网发展的必备技术;也是解决常规电力削峰填谷，提高常规能源发电与输电效率、安全性和经济性的重要支撑技术。储能技术可提高清洁能源发电比率，进而实现化石能源清洁高效利用，有效减少污染物的排放，对雾霾等环境问题的治理和改善人居环境将起到极大的推动作用。同时，储能技术的发展关系到能源、交通、电力等多个重要行业的发展，尤其在当今能源枯竭日益加剧、能源消费供求不平衡的大环境下，储能能够突破传统能源模式时间与空间的限制，其重要作用日益凸显，已成为主要发达国家竞相发展的战略性新兴产业。

我国能源体量大，但能源结构复杂且具有一定的特殊性，西北部地区能源存量丰富，但需求较低，东南部人口密集，能源需求量较大，能源与需求存在地域上的错位。而储能产业是能源结构转型的关键和推手，加快储能产业的发展，对推动经济发展和建设健康的能源产出与消费体系具有重要意义。在现阶段，社会各界对储能技术与产业的认识及重视程度逐渐深入，越来越多的专业技术与商业投资人士都认为，储能行业的发展对国民经济各行各业的发展至关重要。同时，政府部门也通过科技创新和多种鼓励政策来推动储能技术与产业的发展，通过部署多个资助项目和示范项目，逐步培育和推动储能技术的商业应用。

2主要的储能技术

目前已有的储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、铅酸电池、锂电池、钠硫电池、液流电池及超级电容器等。

①抽水蓄能电站在用电低谷时通过水泵将水从低位水库送到高位水库，从而将电能转化为水的势能存储起来;在用电时，水的重力势能驱动水轮机发电。

②压缩空气储能系统的原理是在用电低谷将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来;在用电高峰，高压空气从储气室释放驱动透平发电。

③飞轮储能是将能量以飞轮的转动动能的形式存储起来，充电时飞轮由电机带动飞速旋转，放电时相同的电机作为发电机由旋转的飞轮带动产生电能。

④超导储能是将电流导入环形电感线圈，由于该环形电感线圈由超导材料制成，因此电流在线圈内可以无损失地不断循环，直到导出为止，进而达到储能的目的。

⑤铅酸电池的工作原理是放电时，正极的二氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅和水，负极的铅与硫酸反应生成硫酸铅;充电时，正极的硫酸铅转化为二氧化铅，负极的硫酸铅转化为铅。

⑥锂电池的工作原理是在充电时锂原子变成锂离子，通过电解质向碳极迁移，在碳极与外部电子结合后作为锂原子储存;放电时整个过程逆转。

⑦液流电池内的正、负极电解液由离子交换膜隔开，电池工作时，电解液中的活性物质离子在惰性电极表面发生价态的变化，进而完成充放电。

⑧钠硫电池放电时钠离子通过电解质，而电子通过外部电路流动产生电压;充电时整个过程逆转，多硫化钠释放正钠离子，反向通过电解质重新结合为钠。

⑨超级电容是基于多孔炭电极/电解液界面的双电层电容，或者基于金属氧化物或导电聚合物表面快速、可逆的法拉第反应产生的准电容来实现能量的储存。

各类储能技术的原理如图1所示，主要技术参数对比见表1。