一、儲能系統分類

現有(you)的儲能(neng)系統(tong)主要分為五類：機(ji)(ji)械儲能(neng)、電氣儲能(neng)、電化(hua)學儲能(neng)、熱儲能(neng)和化(hua)學儲能(neng)。目(mu)前世界(jie)占(zhan)比最(zui)高(gao)的是(shi)(shi)抽水蓄能(neng)，其總裝機(ji)(ji)容(rong)量(liang)規模達到了127GW，占(zhan)總儲能(neng)容(rong)量(liang)的99%，其次是(shi)(shi)壓縮空氣儲能(neng)，總裝機(ji)(ji)容(rong)量(liang)為440MW，排名第三的是(shi)(shi)鈉硫電池，總容(rong)量(liang)規模為316MW。

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二、各種儲能系統優缺點對比

1、機械儲能

機械儲(chu)(chu)能(neng)主要包括抽水蓄能(neng)、壓縮(suo)空氣儲(chu)(chu)能(neng)和(he)飛輪儲(chu)(chu)能(neng)等。

（1）抽(chou)水(shui)(shui)蓄能：將電(dian)網低谷時利用(yong)過剩電(dian)力(li)作為液態能量(liang)媒體的(de)(de)水(shui)(shui)從地(di)勢(shi)(shi)低的(de)(de)水(shui)(shui)庫(ku)(ku)抽(chou)到地(di)勢(shi)(shi)高的(de)(de)水(shui)(shui)庫(ku)(ku)，電(dian)網峰荷(he)時高地(di)勢(shi)(shi)水(shui)(shui)庫(ku)(ku)中的(de)(de)水(shui)(shui)回(hui)流(liu)到下水(shui)(shui)庫(ku)(ku)推動水(shui)(shui)輪機發電(dian)機發電(dian)，效(xiao)率一般為75%左(zuo)右，俗稱進4出3，具(ju)有日調節(jie)能力(li)，用(yong)于調峰和備用(yong)。

不(bu)足之處：選址困難，及其依賴(lai)地勢(shi)；投(tou)資周(zhou)期較大，損(sun)耗較高(gao)，包括抽(chou)蓄(xu)損(sun)耗+線路損(sun)耗；現階(jie)段(duan)也受中國電(dian)價政策(ce)的制約，去(qu)(qu)年中國80%以(yi)(yi)上的抽(chou)蓄(xu)都曬太陽，去(qu)(qu)年八月發改委出(chu)了個(ge)關于抽(chou)蓄(xu)電(dian)價的政策(ce)，以(yi)(yi)后(hou)可能(neng)會好些，但肯定不(bu)是儲能(neng)的發展趨勢(shi)。

（2）壓(ya)縮空(kong)(kong)氣(qi)儲(chu)能(neng)（CAES）：壓(ya)縮空(kong)(kong)氣(qi)蓄(xu)能(neng)是利用(yong)電力系統(tong)負荷低(di)谷(gu)時(shi)的剩余電量，由電動機(ji)(ji)帶動空(kong)(kong)氣(qi)壓(ya)縮機(ji)(ji)，將(jiang)空(kong)(kong)氣(qi)壓(ya)入(ru)作(zuo)為儲(chu)氣(qi)室的密(mi)閉大容量地下洞穴，當系統(tong)發電量不足時(shi)，將(jiang)壓(ya)縮空(kong)(kong)氣(qi)經(jing)換熱器(qi)與油或天然氣(qi)混合燃燒，導入(ru)燃氣(qi)輪機(ji)(ji)作(zuo)功發電。國外研(yan)究(jiu)較(jiao)多(duo)，技(ji)術成熟(shu)，我國開始稍晚，好像盧(lu)強(qiang)院士對這方面研(yan)究(jiu)比較(jiao)多(duo)，什么冷電聯產(chan)之(zhi)類(lei)的。

壓縮空氣儲也(ye)有調峰功(gong)(gong)能(neng)，適合用于(yu)大(da)規模風(feng)場，因為風(feng)能(neng)產(chan)生的(de)機(ji)械功(gong)(gong)可(ke)以直接(jie)驅動壓縮機(ji)旋轉(zhuan)，減少(shao)了中(zhong)間轉(zhuan)換成電的(de)環節，從而(er)提(ti)高效率。

不足(zu)之處：一(yi)大缺陷在(zai)(zai)于效率(lv)較(jiao)低(di)。原因在(zai)(zai)于空氣(qi)(qi)(qi)受到(dao)壓(ya)縮時(shi)溫度(du)會升(sheng)高(gao)，空氣(qi)(qi)(qi)釋放膨脹的(de)(de)過程中溫度(du)會降低(di)。在(zai)(zai)壓(ya)縮空氣(qi)(qi)(qi)過程中一(yi)部分能(neng)量以(yi)熱(re)能(neng)的(de)(de)形式(shi)散失，在(zai)(zai)膨脹之前就(jiu)必須要重新加熱(re)。通常以(yi)天然氣(qi)(qi)(qi)作為加熱(re)空氣(qi)(qi)(qi)的(de)(de)熱(re)源，這就(jiu)導致蓄能(neng)效率(lv)降低(di)。還有可以(yi)想(xiang)到(dao)的(de)(de)不足(zu)就(jiu)是需要大型(xing)儲(chu)氣(qi)(qi)(qi)裝置(zhi)、一(yi)定的(de)(de)地(di)質(zhi)條件和依賴燃燒(shao)化石燃料。

（3）飛輪(lun)(lun)(lun)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)：是(shi)利用高速旋轉(zhuan)的(de)飛輪(lun)(lun)(lun)將能(neng)(neng)(neng)(neng)量以(yi)動能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)形式儲(chu)存起來。需要(yao)能(neng)(neng)(neng)(neng)量時，飛輪(lun)(lun)(lun)減速運行，將存儲(chu)的(de)能(neng)(neng)(neng)(neng)量釋放出來。飛輪(lun)(lun)(lun)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)其中的(de)單項技術國(guo)內基本都有了(但和國(guo)外差距(ju)在10年(nian)以(yi)上)，難點在于(yu)根據(ju)不同的(de)用途開發不同功能(neng)(neng)(neng)(neng)的(de)新(xin)產品(pin)，因此飛輪(lun)(lun)(lun)儲(chu)能(neng)(neng)(neng)(neng)電源(yuan)是(shi)一種高技術產品(pin)但原始創新(xin)性(xing)并不足，這使得(de)它(ta)較難獲得(de)國(guo)家(jia)的(de)科研經費(fei)支持。

不足之處(chu)：能(neng)量(liang)(liang)密度不夠高、自(zi)放電(dian)(dian)率(lv)高，如(ru)(ru)停止(zhi)充電(dian)(dian)，能(neng)量(liang)(liang)在幾到幾十個小時內就會(hui)自(zi)行耗盡。只適合于一(yi)些細分市(shi)場，比(bi)如(ru)(ru)高品(pin)質(zhi)不間斷電(dian)(dian)源等(deng)。

2、電氣儲能

（1）超級電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)(qi)儲(chu)能(neng)：用活性炭多孔(kong)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)極和(he)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)解(jie)質組成的(de)(de)(de)雙電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)層(ceng)結構獲(huo)得超大的(de)(de)(de)電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)量。與(yu)利用化學反應(ying)的(de)(de)(de)蓄電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)池不同，超級電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)充放電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)過(guo)程(cheng)始(shi)終是物理(li)過(guo)程(cheng)。充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)時間(jian)短、使用壽(shou)命長、溫度特性好、節約能(neng)源和(he)綠色環保。超級電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)沒(mei)有太復(fu)雜的(de)(de)(de)東(dong)西，就(jiu)是電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)充電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)，其余就(jiu)是材(cai)料(liao)的(de)(de)(de)問(wen)題(ti)，目前研究(jiu)的(de)(de)(de)方向是能(neng)否做(zuo)到(dao)面積很(hen)小，電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)更大。超級電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)(qi)的(de)(de)(de)發展還(huan)是很(hen)快的(de)(de)(de)，目前石墨烯材(cai)料(liao)為(wei)基礎的(de)(de)(de)新型超級電(dian)(dian)(dian)(dian)(dian)容(rong)器(qi)(qi)(qi)，非(fei)常火。

Tesla首席執行官(guan)ElonMusk早在2011年就(jiu)表示，傳統電動汽(qi)車(che)的電池已經(jing)過(guo)時，未來以超級電容器(qi)為動力系統的新型汽(qi)車(che)將取而代之。

不足之處：和(he)電池相比，其能(neng)(neng)量(liang)密度(du)導(dao)致同等重量(liang)下儲能(neng)(neng)量(liang)相對較低，直接導(dao)致的就是續航能(neng)(neng)力(li)差，依賴(lai)于新材(cai)料的誕生(sheng)，比如(ru)石墨烯。

（2）超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)儲能(neng)(neng)（SMES）：利(li)用超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)體的(de)電阻為零(ling)特(te)性制成(cheng)的(de)儲存電能(neng)(neng)的(de)裝置(zhi)。超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)儲能(neng)(neng)系統大致包括超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)線圈、低溫(wen)系統、功率(lv)調(diao)節系統和監控(kong)系統4大部(bu)分(fen)。超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)技(ji)術開發是超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)儲能(neng)(neng)技(ji)術的(de)重(zhong)中之重(zhong)。超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)大致可分(fen)為低溫(wen)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)、高溫(wen)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)和室(shi)溫(wen)超(chao)(chao)(chao)導(dao)(dao)(dao)(dao)材料(liao)。

不足(zu)之處(chu)：超導儲能的(de)(de)成本很(hen)高（材料和低溫(wen)制冷系統），使得它(ta)的(de)(de)應用受到很(hen)大限制。可(ke)靠性(xing)(xing)和經濟(ji)性(xing)(xing)的(de)(de)制約，商業化應用還比較遠。

3、電化學儲能

（1）鉛(qian)酸(suan)電(dian)池(chi)(chi)：是一(yi)種電(dian)極主要由鉛(qian)及其(qi)氧化物制成，電(dian)解液是硫酸(suan)溶(rong)液的(de)蓄(xu)電(dian)池(chi)(chi)。目(mu)前(qian)在(zai)世界上應用(yong)廣泛，循環壽(shou)命(ming)可達1000次左右(you)，效率能達到80%-90%，性價比高，常用(yong)于電(dian)力系統的(de)事(shi)故(gu)電(dian)源(yuan)(yuan)或(huo)備用(yong)電(dian)源(yuan)(yuan)。

不足之處：如果深度(du)、快速(su)大功率放(fang)電(dian)時，可(ke)用容量會下降。其特點是能(neng)量密(mi)度(du)低，壽(shou)命短(duan)。鉛酸電(dian)池今年通過將具有超級(ji)活性(xing)的(de)炭(tan)材料添加(jia)到鉛酸電(dian)池的(de)負極板(ban)上，將其循環壽(shou)命提高很多(duo)。

（2）鋰(li)離子(zi)電(dian)(dian)(dian)池(chi)：是一類由鋰(li)金屬(shu)或(huo)(huo)鋰(li)合金為負極材(cai)料、使用(yong)非水電(dian)(dian)(dian)解(jie)質溶液的電(dian)(dian)(dian)池(chi)。主要應(ying)用(yong)于便攜式的移動設(she)備(bei)中，其效率(lv)可(ke)達(da)95%以上，放電(dian)(dian)(dian)時(shi)間可(ke)達(da)數小(xiao)時(shi)，循環(huan)次(ci)數可(ke)達(da)5000次(ci)或(huo)(huo)更多(duo)(duo)，響應(ying)快速，是電(dian)(dian)(dian)池(chi)中能(neng)量最高的實用(yong)性電(dian)(dian)(dian)池(chi)，目前來(lai)說用(yong)的最多(duo)(duo)。近年來(lai)技術也在不(bu)斷進行(xing)升級，正負極材(cai)料也有多(duo)(duo)種應(ying)用(yong)。

市場上主流的動(dong)力鋰(li)(li)電(dian)池(chi)分(fen)為三大(da)類：鈷酸(suan)鋰(li)(li)電(dian)池(chi)、錳酸(suan)鋰(li)(li)電(dian)池(chi)和磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)(li)電(dian)池(chi)。前者能量密度高，但是(shi)安全性稍差，后者相反，國內電(dian)動(dong)汽車比(bi)如比(bi)亞迪，目(mu)前大(da)多(duo)采用磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)(li)電(dian)池(chi)。但是(shi)好像老外都在玩三元鋰(li)(li)電(dian)池(chi)和磷(lin)酸(suan)鐵鋰(li)(li)電(dian)池(chi)？

鋰硫電(dian)池(chi)也很(hen)火，是以硫元素作(zuo)為(wei)正極、金屬(shu)鋰作(zuo)為(wei)負極的一種電(dian)池(chi)，其理論(lun)比能(neng)(neng)量(liang)密度可達(da)2600wh/kg，實際能(neng)(neng)量(liang)密度可達(da)450wh/kg。但如何(he)大幅提高(gao)該電(dian)池(chi)的充放電(dian)循環壽命、使用安全性也是很(hen)大的問(wen)題(ti)。

不足之處：存在價(jia)格高（4元/wh）、過充導致發(fa)熱、燃燒等安全性問題，需(xu)要(yao)進行充電保(bao)護。

（3）鈉硫電池：是一種(zhong)以(yi)金屬(shu)鈉為負極(ji)、硫為正極(ji)、陶(tao)瓷管為電解質(zhi)隔膜(mo)的二次電池。循環周期(qi)可達到4500次，放電時間6-7小時，周期(qi)往返效率(lv)75%，能(neng)量密度(du)高，響應時間快(kuai)。目前在日(ri)本、德國、法(fa)國、美(mei)國等地(di)已建有200多(duo)處(chu)此類(lei)儲能(neng)電站，主要(yao)用(yong)于負荷調平，移峰和改善電能(neng)質(zhi)量。

不(bu)足(zu)之處：因為(wei)使(shi)用液態鈉，運(yun)行(xing)于高溫下(xia)，容易燃燒。而且(qie)萬一電網沒電了，還需要柴油發電機幫助(zhu)維(wei)持高溫，或者(zhe)幫助(zhu)滿足(zu)電池降溫的條件。

（4）液(ye)流(liu)電(dian)池(chi)(chi)：利用正負極電(dian)解液(ye)分開(kai)，各自循環的(de)一種高(gao)性(xing)能(neng)蓄電(dian)池(chi)(chi)。電(dian)池(chi)(chi)的(de)功率(lv)和能(neng)量(liang)(liang)是不相關的(de)，儲存(cun)的(de)能(neng)量(liang)(liang)取決于儲存(cun)罐的(de)大小，因而可(ke)(ke)以儲存(cun)長達數小時至(zhi)數天的(de)能(neng)量(liang)(liang)，容(rong)量(liang)(liang)可(ke)(ke)達MW級(ji)。這個(ge)電(dian)池(chi)(chi)有多個(ge)體(ti)系(xi)(xi)，如鐵鉻體(ti)系(xi)(xi)，鋅溴(xiu)體(ti)系(xi)(xi)、多硫化(hua)鈉溴(xiu)體(ti)系(xi)(xi)以及全釩體(ti)系(xi)(xi)，其(qi)中釩電(dian)池(chi)(chi)最火吧。

不足之處：電池(chi)體積太(tai)大(da)；電池(chi)對環境(jing)溫度要(yao)求太(tai)高；價(jia)格貴（這個可能(neng)是(shi)短(duan)期現象吧）；系統(tong)復雜（又(you)是(shi)泵又(you)是(shi)管路什(shen)么的，這不像(xiang)鋰電等非液流(liu)電池(chi)那(nei)么簡單）。

電池儲(chu)能都存在或多或少的環保(bao)問題。

4、熱儲能

熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)：熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)系統中，熱(re)能(neng)被(bei)儲(chu)(chu)存在隔熱(re)容(rong)器的(de)媒介(jie)中，需要的(de)時候轉(zhuan)化回電能(neng)，也(ye)可直接利(li)用而不再轉(zhuan)化回電能(neng)。熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)又(you)分為顯熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)和潛熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)。熱(re)儲(chu)(chu)能(neng)儲(chu)(chu)存的(de)熱(re)量(liang)可以(yi)很大，所(suo)以(yi)可利(li)用在可再生(sheng)能(neng)源發電上。

不(bu)足之處(chu)：熱儲能(neng)要各種高(gao)溫化(hua)學熱工質(zhi)，用(yong)用(yong)場(chang)合比較受限(xian)。

5、化學類儲能

化學類儲能(neng)(neng)：利(li)用(yong)氫或(huo)合(he)成(cheng)(cheng)天(tian)(tian)然(ran)氣作為(wei)(wei)二次能(neng)(neng)源的載體(ti)(ti)，利(li)用(yong)多余的電(dian)制氫，可以直(zhi)接用(yong)氫作為(wei)(wei)能(neng)(neng)量的載體(ti)(ti)，也可以將其(qi)與二氧化碳(tan)反(fan)應(ying)成(cheng)(cheng)為(wei)(wei)合(he)成(cheng)(cheng)天(tian)(tian)然(ran)氣（甲烷(wan)），氫或(huo)者合(he)成(cheng)(cheng)天(tian)(tian)然(ran)氣除了可用(yong)于發電(dian)外，還(huan)有(you)其(qi)他利(li)用(yong)方式如交通(tong)等。德國熱衷于推(tui)動此技術，并有(you)示范項目投入運行。

不足(zu)之處：全周(zhou)期效率較低，制氫效率僅40%，合(he)成天然氣的(de)效率不到(dao)35%。

引用前(qian)人的(de)總結：

PHS-抽水蓄能；CAES-壓縮空氣(qi)；Lead-Acid:鉛酸電(dian)池(chi)(chi)；NiCd:鎳鎘電(dian)池(chi)(chi)；NaS:鈉(na)硫電(dian)池(chi)(chi)；ZEBRA:鎳氯電(dian)池(chi)(chi)；Li-ion:鋰電(dian)池(chi)(chi)；Fuelcell:燃料電(dian)池(chi)(chi)；Metal-air:金屬空氣(qi)電(dian)池(chi)(chi)；VRB:液(ye)流(liu)電(dian)池(chi)(chi)；ZnbBr:液(ye)流(liu)電(dian)池(chi)(chi)；PSB:液(ye)流(liu)電(dian)池(chi)(chi)；SolarFuel:太(tai)陽(yang)能燃料電(dian)池(chi)(chi)；SMES:超導(dao)儲能；Flywheel:飛(fei)輪(lun)；Capacitor/Supercapcitor:電(dian)容(rong)/超級電(dian)容(rong)；AL-TES:水/冰儲熱(re)/冷(leng)系(xi)統(tong)；CES:低溫儲能系(xi)統(tong)；HT-TES：儲熱(re)系(xi)統(tong)。

總體來說，目前研究發展主(zhu)要還是集(ji)中于超(chao)級電容和(he)電池（鋰電池、液流(liu)電池）上(shang)。材料領(ling)域的突破才(cai)是關鍵。