儲能技術現狀與發展第1頁/共43頁儲能技術第2頁/共43頁儲能技術第3頁/共43頁儲能技術發展創新性儲能技術對加快發展我國新能源產業有決定性意義

近幾十年來，儲能技術的研究和發展一直受到各國能源、交通、電力、電訊等部門的高度重視第4頁/共43頁儲能方式機械儲能化學儲能電磁儲能第5頁/共43頁機械儲能彈性儲能液壓儲能抽水儲能壓縮空氣儲能飛輪儲能第6頁/共43頁機械儲能彈性儲能第7頁/共43頁機械儲能液壓儲能第8頁/共43頁機械儲能抽水儲能第9頁/共43頁機械儲能抽水儲能日、美、西歐等國家和地區在20世紀60~70年代進入抽水蓄能電站建設的高峰期，到目前為止，美國和西歐經濟發達國家抽水儲能機組容量占世界抽水蓄能電站總裝機容量55%以上第10頁/共43頁機械儲能壓縮空氣儲能世界上第一個商業化CAES電站為1978年在德國建造，裝機容量為290MW，換能效率77%。2009年被美國列入未來十大技術第11頁/共43頁機械儲能飛輪儲能1999年歐洲UrencPower公司利用高強度碳纖維和玻璃纖維復合材料制作飛輪，轉速為42000rad/min，2001年1月系統投入運行，充當UPS，儲能量達到18MJ第12頁/共43頁機械儲能飛輪儲能第13頁/共43頁機械儲能飛輪儲能第14頁/共43頁化學儲能鉛酸電池鎳系電池鋰系電池液流電池鈉硫電池第15頁/共43頁化學儲能——鉛酸電池構成鉛蓄電池之主要成份如下：

陽極板(過氧化鉛.PbO2)--->活性物質陰極板(海綿狀鉛.Pb)--->活性物質電解液(稀硫酸)--->硫酸(H2SO4)+水(H2O)電池外殼隔離板其它(液口栓.蓋子等)第16頁/共43頁化學儲能——鉛酸電池

鉛蓄電池內的陽極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中，兩極間會產生2V的電力。 放電狀態，陰陽極及電解液即會發生如下的變化：

(陽極)(電解液)(陰極)

PbO2+2H2SO4+Pb--->PbSO4+2H2O+PbSO4(放電反應)

(過氧化鉛)(硫酸)(海綿狀鉛)

蓄電池連接外部電路放電時，稀硫酸即會與陰、陽極板上的活性物質產生反應,生成新化合物『硫酸鉛』。第17頁/共43頁化學儲能——鉛酸電池

充電，則陰陽極及電解液即會發生如下的變化：

(陽極)(電解液)(陰極)

PbSO4+2H2O+PbSO4--->PbO2+2H2SO4+Pb(充電反應)

(硫酸鉛)(水)(硫酸鉛)

由于放電時在陽極板，陰極板上所產生的硫酸鉛會在充電時被分解還原成硫酸,鉛及過氧化鉛。充電到最后階段時，電流幾乎都用在水的電解，而陰極板就產生氫，陽極板則產生氧。第18頁/共43頁化學儲能——鉛酸電池第19頁/共43頁化學儲能——鉛酸電池第20頁/共43頁化學儲能——鉛酸電池襄樊駝峰電池生產設備第21頁/共43頁化學儲能——鉛酸電池襄樊駝峰電池生產設備第22頁/共43頁化學儲能——鉛酸電池襄樊駝峰電池生產設備第23頁/共43頁化學儲能——鉛酸電池優點：

1壽命長 2價格低 3可以大電流放電缺點：

1鉛的污染 2能量密度低，也就是說過于笨重第24頁/共43頁化學儲能——鎳系電池優點：

1良好的大電流放電特性 2耐過充放電能力強 3維護簡單缺點：

1鎘是有毒的，環境污染 2在充放電過程中如果處理不當，會出現嚴重的“記憶效應”，使得服務壽命大大縮短鎳鎘電池鎳鎘電池（Ni-Cd，Nickel-CadmiunBatteries,Ni-CdRechargeableBattery）是最早應用于手機、筆記本電腦等設備的電池種類。

Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2

第25頁/共43頁化學儲能——鎳系電池鎳氫電池第26頁/共43頁化學儲能——鎳系電池優點：

具有能量密度高、充放電速度快、重量輕、壽命長、無環境污染等優點 鎳氫電池能量密度比鎳鎘電池大二倍缺點：

1輕微記憶效應 2鎳氫電池串連電池組的管理問題比較多，一旦發生過充電以后，就會形成單體電池隔板熔化的問題，導致整組電池迅速失效。鎳氫電池第27頁/共43頁化學儲能——鎳系電池鋰電池所謂鋰離子電池是指分別用二個能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負極構成的二次電池。人們將這種靠鋰離子在正負極之間的轉移來完成電池充放電工作的，獨特機理的鋰離子電池形象地稱為“搖椅式電池”，俗稱“鋰電”。

第28頁/共43頁化學儲能——鎳系電池優點：

具有能量密度高、充放電速度快、重量輕、壽命長、無環境污染等優點 循環壽命長,一般均可達到500次以上,甚至1000次以

缺點：

鋰離子電池主要的問題是在過充電和過放電狀態電池會發生爆炸，手機電池都是使用的單體電池，再經過良好的保護電路來配合使用，基本上杜絕了電池爆炸的問題。鋰電池第29頁/共43頁化學儲能——鋰系電池鋰電池青山電動車第30頁/共43頁化學儲能——鋰系電池鋰電池青山電動車第31頁/共43頁化學儲能——鋰系電池鋰電池青山電動車第32頁/共43頁化學儲能——液流電池電解質溶液（儲能介質）存儲在電池外部的電解液儲罐中，電池內部正負極之間由離子交換膜分隔成彼此相互獨立的兩室（正極側與負極側），電池工作時正負極電解液由各自的送液泵強制通過各自反應室循環流動，參與電化學反應。第33頁/共43頁化學儲能——液流電池液流儲能電池是一類適合于固定式大規模儲能（蓄電）的裝置，相比于目前常用的鉛酸蓄電池、鎳鎘電池等二次蓄電池，具有功率和儲能容量可獨立設計（儲能介質存儲在電池外部）、效率高、壽命長、可深度放電、環境友好等優點，是規模儲能技術的首選技術之一。第34頁/共43頁化學儲能——液流電池第35頁/共43頁化學儲能——鈉硫電池鈉硫電池是美國福特（Ford）公司于1967年首先發明公布的

鈉硫電池，是一種以金屬鈉為負極、硫為正極、陶瓷管為電解質隔膜的二次電池。在一定的工作度下，鈉離子透過電解質隔膜與硫之間發生的可逆反應，形成能量的釋放和儲存。

鈉硫電池的理論比能量高達760Wh／kg，且沒有自放電現象。放電效率幾乎可達100％。鈉硫電池的基本單元為單體電池，用于儲能的單體電池最大容量達到650安時，功率120W以上。將多個單體電池組合后形成模塊。模塊的功率通常為數十kW，可直接用于儲能。鈉硫電池在國外已是發展相對成熟的儲能電池。其壽命可以達到使用10～15年。

基本的電池反應是：2Na+xS=Na2Sx缺點：高溫350oC熔解硫和鈉第36頁/共43頁電磁儲能超導磁儲能系統(superconductingmagneticenergystorage，SMES)利用超導體制成的線圈儲存磁場能量，功率輸送時無需能源形式的轉換，具有響應速度快(ms級)，轉換效率高(396%)、比容量(1~10Wh/kg)/比功率(104~105kW/kg)大等優點，可以實現與電力系統的實時大容量能量交換和功率補償。第37頁/共43頁超級電容

超級電容是近幾年才批量生產的一種新型電力儲能器件，也稱為電化學電容。它既具有靜電電容器的高放電功率優勢又像電池一樣具有較大