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储能系统分类有哪些?各自的优缺点是什么?

来源:维科号    发布时间:2022-12-15

储能系统包括能量和物质的输入和输出、能量的转换和储存设备。储能系统往往涉及多种能量、多种设备、多种物质、多个过程,是随时间变化的复杂能量系统,需要多项指标来描述它的性能。那么,储能系统有哪些分类?各种系统的优缺点有哪些?下面就来了解下这些储能系统的优缺点。

一、储能系统的分类有哪些?

在对储能过程进行分析时,为了确定研究对象而划出的部分物体或空间范围,称为储能系统。目前现有的储能系统主要分为五类:机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。

二、各种储能系统的优缺点

1、机械储能:主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。

(1)抽水蓄能:是将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库,电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电,效率一般为75%左右,俗称进4出3,具有日调节能力,用于调峰和备用。不足之处:选址困难,极其依赖地势;投资周期较大,损耗较高,包括抽蓄损耗+线路损耗。

(2)压缩空气储能:是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量,由电动机带动空气压缩机,将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴,当系统发电量不足时,将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧,导入燃气轮机作功发电。压缩空气储也有调峰功能,适合用于大规模风场,因为风能产生的机械功可以直接驱动压缩机旋转,减少了中间转换成电的环节,从而提高效率。不足之处:效率较低。

(3)飞轮储能:是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来。需要能量时,飞轮减速运行,将存储的能量释放出来。不足之处:能量密度不够高、自放电率高,如停止充电,能量在几到几十个小时内就会自行耗尽。

2、电气储能:主要包括包括超级电容器储能、超导储能。

(1)超级电容器储能:是用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量。充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保。不足之处:和电池相比,其能量密度导致同等重量下储能量相对较低,直接导致的就是续航能力差,依赖于新材料的诞生,比如石墨烯。

(2)超导储能:是利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能的装置。超导储能系统大致包括超导线圈、低温系统、功率调节系统和监控系统4大部分。不足之处:超导储能的成本很高(材料和低温制冷系统),使得它的应用受到很大限制。可靠性和经济性的制约,商业化应用还比较远。

3、电化学储能:主要包括铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流电池等。

(1)铅酸电池:是一种电极主要由铅及其氧化物制成,电解液是硫酸溶液的蓄电池。应用广泛,循环寿命可达1000次左右,效率能达到80%-90%,性价比高;不足之处:如果深度、快速大功率放电时,可用容量会下降。

(2)锂离子电池:是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。循环次数可达5000次或更多,响应快速,是电池中能量最高的实用性电池;不足之处:存在价格高(4元/wh)、过充导致发热、燃烧等安全性问题,需要进行充电保护。

(3)钠硫电池:是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。循环周期可达到4500次,放电时间6-7小时,周期往返效率75%,能量密度高,响应时间快。不足之处:因为使用液态钠,运行于高温下,容易燃烧。

(4)液流电池:利用正负极电解液分开,各自循环的一种高性能蓄电池。可以储存长达数小时至数天的能量,容量可达MW级;不足之处:电池体积太大;电池对环境温度要求太高;价格贵、系统复杂。

4、热储能

热储能系统中,热能被储存在隔热容器的媒介中,需要的时候转化回电能,也可直接利用而不再转化回电能。热储能又分为显热储能和潜热储能。热储能储存的热量可以很大,所以可利用在可再生能源发电上。不足之处:热储能要各种高温化学热工质,用用场合比较受限。

5、化学类储能

利用氢或合成天然气作为二次能源的载体,利用多余的电制氢,可以直接用氢作为能量的载体,也可以将其与二氧化碳反应成为合成天然气(甲烷),氢或者合成天然气除了可用于发电外,还有其他利用方式如交通等。不足之处:全周期效率较低,制氢效率仅40%,合成天然气的效率不到35%

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