【盤點】那些年我們應用的儲能技術

發(fā)布時間： 2015-07-27 09:14:46 來源：知乎專欄

字體：大中小

[摘要]儲能技術是通過裝置或物理介質(zhì)將能量儲存起來以便以后需要時利用的技術。儲能技術按照儲存介質(zhì)進行分類，可以分為機械類儲能、電氣類儲能、電化學類儲能、熱儲能和化學類儲能。

　　四熱儲能

　　（1）基本原理

　　在一個熱儲能系統(tǒng)中，熱能被儲存在隔熱容器的媒質(zhì)中，以后需要時可以被轉(zhuǎn)化回電能，也可直接利用而不再轉(zhuǎn)化回電能。

　　熱儲能有許多不同的技術，可進一步分為顯熱儲存（sensible heat storage）和潛熱儲存（latent heat storage）等。顯熱儲存方式中，用于儲熱的媒質(zhì)可以是液態(tài)的水，熱水可直接使用，也可用于房間的取暖等，運行中熱水的溫度是有變化的。而潛熱儲存是通過相變材料（ Phase Change Materials， PCMs）來完成的，該相變材料即為儲存熱能的媒質(zhì)。

　　（2）缺點

　　n 熱儲能要各種高溫化學熱工質(zhì)，應用場合比較受限。

　　（3）應用

　　由于熱儲能儲存的熱量可以很大，所以在可再生能源發(fā)電的利用上會有一定的作用。熔融鹽常常作為一種相變材料，用于集熱式太陽能熱發(fā)電站中。此外，還有許多其他種類的儲熱技術正在開發(fā)中，它們有許多不同的作用。

　　五化學類儲能

　　化學類儲能主要是指利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體。

　　（1）基本原理

　　利用待棄掉的風電制氫，通過電解水，將水分解為氫氣和氧氣，從而獲得氫。以后可直接用氫作為能量的載體，再將氫與二氧化碳反應成為合成天然氣（甲烷），以合成天然氣作為另一種二次能量載體。

　　（2）優(yōu)點

　　采用這兩種物質(zhì)作能量載體的好處是儲存的能量很大，可達TWh級；

　　儲存的時間也很長，可達幾個月；

　　另外氫和合成天然氣除了可用于發(fā)電外，還可有其他利用方式，如交通等。

　　（3）缺點

　　全周期效率較低，制氫效率只有70%左右，而制合成天然氣的效率60-65%，從發(fā)電到用電的全周期效率更低，只有30%-40%

　　（4）應用

　　將氫與二氧化碳合成為甲烷的過程也被稱作為P2G技術（power to gas）。德國熱衷于推動此項技術，已有示范項目在德國投入運行。以天然氣為燃料的熱電聯(lián)產(chǎn)或冷、熱、電聯(lián)產(chǎn)系統(tǒng)已成為分布式發(fā)電和微電網(wǎng)的重要組成部分，在智能配電網(wǎng)中發(fā)揮著重要的作用，氫和合成天然氣為分布式發(fā)電提供了充足的燃料。

　　六各種儲能技術的性能比較和應用選擇

　　儲能技術種類繁多，他們的特點各異。實際應用時，要根據(jù)各種儲能技術的特點以及對優(yōu)缺點進行綜合比較來選擇適當?shù)募夹g。供選擇的主要特征包括：①能量密度（kWh or MWh）；②功率密度（kW or MW）；③響應時間（-ms， -s， -minute）；④儲能效率（充放電效率）；⑤設備壽命（年）或充放電次數(shù)；⑥技術成熟度；⑦經(jīng)濟因素（投資成本、運行和維護費用）；⑧安全和環(huán)境方面的考慮。

　　在實際工程項目中，要根據(jù)儲能技術的上述特征，應用的目的和需求，來選擇其種類、安裝地點、容量以及各種技術的配合，還要考慮用戶的經(jīng)濟承受能力。

　　6.1 放電時間對比

　　儲能技術性能如果按放電時間劃分，可分為

　　①短放電時間（秒至分鐘級），如超級電容器、超導儲能、飛輪儲能，

　　②中等放電時間（分鐘至小時級），如飛輪儲能、各種電池等，

　　③較長放電時間（小時至天級），如各類電池、抽水蓄能、壓縮空氣等，

　　④特長放電時間（天至月級），如氫和合成天然氣。

　　上述放電時間短的，常常是功率型的，一般可用作UPS和提高電能質(zhì)量。中等放電時間的，可用于電源轉(zhuǎn)接。較長或特長時間的，一般是能量型的，可用于系統(tǒng)的能量管理。目前應用最廣泛的大型抽水蓄能可以解決天級的儲能要求，要滿足周和月級的儲能需求要依靠其他種類儲能手段，如氫和合成天然氣。

　　不同儲能技術的儲能容量能量和放電時間的比較示于圖，可以看出不同的儲能技術處于圖中不同的位置。