不同新型储能类型原理介绍

新能源时代 · 公众号 · · 2024-12-06 08:30

正文

1、抽水储能

抽水蓄能是一种大规模电力储能形式，须借助上下游水库的水动能实现能量存储。负荷低谷期间下游电动机运作，将下游水库水资源调到上游水库保存；负荷高峰期，借助上游水库的水能进行发电。该项技术渗漏小、发电容量大，持续放电时间不低于8h，大型水库可持续放电多天，综合效率在80%左右，在电力系统调峰、备用电源场合十分适用；但对地理条件有严格要求。主要应用于调峰、调频、调相等长时间放电的场景。

2、压缩空气储能

压缩空气储能是通过压缩空气的方法实现能量转换。在实际应用中，在用电低谷期或非高峰期，使用电能压缩空气，增加空气势能，并将压缩空气存储到容器当中，如果需要补充电能，可通过加热压缩空气使其膨胀，动能传递给汽轮发电机实现发电。压缩空气技术具有安全、寿命长等优势，在分布式储能、负载平衡等领域较为适用。其中，地下压缩空气储能经济性最好，蓄能量可达40 MW 以上，持续发电时间不低于8 h，但选址难度大；而地上CAES蓄能量相对小很多，持续发电在3h左右，建设费用高，但选址更容易。

3、飞轮储能

飞轮储能是借助了飞轮旋转发电原理，通过电能作用于飞轮，将电能转化为飞轮的机械能，如果需要释放电能，则飞轮机械能带动飞轮旋转发电。该技术具有使用时间长、技术成熟、无须废物、功率高等特点。但也存在能量密度低、成本高等问题，不适用于大规模电网储能。应用场景包括UPS 电源、机车动力回收及电力系统一次调频。

4、超导磁储能

超导磁储能主要是采用零电阻的超导磁材料制作成线圈，形成大型、无阻的电感，通电之后线圈会生成磁场，是电能转化为磁能的过程。该项技术具有转化效率高、设备集成度高、控制性强、快速响应等优势，在大容量能量交换与功率补偿能够得到有效应用，有助于提升电力系统供电稳定性、平衡电荷，在新能源并网领域也有很大的发展空间。

5、重力储能

重力储能是一种机械储能方式，其主要原理是利用新能源产生的富余电能提升重力块进行“充电”，等到用电高峰时，再放下重力块，用重力做功“放电”，从而为电网提供电力。发电循环寿命长、成本低，且无自放电问题。作为目前尚未成熟的技术，限于技术的制约，目前已落地的重力储能项目最大功率为100MW。

6、锂电池储能

锂电池储能系统的工作原理是利用锂离子在正负极之间的迁移来实现电荷和放电的过程，以实现电能的储存和释放。

当锂电池储能系统储存电能时，外部电源通过变流升压设备将电能输送到锂电池储能系统中，电能被转化为化学能。当需要使用电能时，锂电池储能系统会将储存的电能转换为直流电输出，通过逆变器等设备，供电给外部负载。

锂电池经过多年的发展，价格逐步下降，而且采用模块化的设计方案，集装箱型集成方案适用于各种应用环境。包括电力储能、家用储能、应急电源车、固定电站、可再生能源并网、用户侧、电网侧以及辅助服务等。

7、钠电池储能

钠离子电池储能的结构及工作原理与锂离子电池相同，由于钠资源储量丰富，成本低廉，足以支撑电化学储能的持续发展。且与锂电池原理相似，生产设备大多兼容，短期或长期设备和工艺投入少，利于成本控制。在大规模储能应用领域可充分发挥其低成本的优势，同时，在例如调频、启动电源等应用领域，钠离子电池的大倍率充放特性可以很好地支撑系统运行。（工作示意图与锂电池类似）

8、液流储能

液流电池主要由电堆和两个电解液储罐构成，液流电池通过正、负极电解质溶液活性物质发生可逆氧化还原反应实现电能和化学能的相互转化。当前商业应用较多的为全钒液流电池，该电池具有安全性高、循环寿命长、方便扩容等优点。但是全钒液流电池因为循环泵的存在而增加了能耗和故障率，而且电解液在低温情况下有钒晶体析出的情况，其整体造价约为磷酸铁锂电池的3-4 倍。基于以上原因，限制了全钒液流电池的发展。根据 CNESA 数据显示，液流电池在新型储能领域占比不到1%。

9、氢储能

氢储能技术是利用电力和氢能的互变性而发展起来的。氢储能既可以储电，又可以储氢及其衍生物（如氨、甲醇）。其是基于“电 ‒ 氢 ‒ 电”的转换过程，利用富余的新能源电能进行电解水制氢，储存起来或供下游产业使用；在用电高峰期时，储存起来的氢能可利用燃料电池进行发电并入公共电网。氢作为储能可实现大规模、长周期、跨季节存储，将在新型电力系统中发挥至关重要的作用。