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【盤點】那些年我們應用的儲能技術

發布時間： 2015-07-27 09:14:46 來源：知乎專欄

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[摘要]儲能技術是通過裝置或物理介質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

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

　　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，用于儲熱的媒質可以是液態的水，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。

　　（2）缺點

　　n 熱儲能要各種高溫化學熱工質，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電站中。此外，還有許多其他種類的儲熱技術正在開發中，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）優點

　　采用這兩種物質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產或冷、熱、電聯產系統已成為分布式發電和微電網的重要組成部分，在智能配電網中發揮著重要的作用，氫和合成天然氣為分布式發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，要根據各種儲能技術的特點以及對優缺點進行綜合比較來選擇適當的技術。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；⑥技術成熟度；⑦經濟因素（投資成本、運行和維護費用）；⑧安全和環境方面的考慮。

　　在實際工程項目中，要根據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和提高電能質量。中等放電時間的，可用于電源轉接。較長或特長時間的，一般是能量型的，可用于系統的能量管理。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。