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浅谈基于非物理储能原理的电储能技术

2022-01-21

目前，各种电储能技术大体可分为以下3类:物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等),电化学储能(如锂离子电池、铅炭电池、钠硫电池、全钒液流电池等)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器等)。

今天简单介绍基于非物理储能的电储能技术。

（1）电化学储能

目前的电力系统中已大量采用用各种技术成熟的可充放电电池系统作为电化学储能体系，目前常用储能电池技术体系主要包括四大类：锂离子电池、铅炭电池、液流电池、钠硫电池。

其中，锂离子电池和铅蓄电池因为产业化基础好，具有明显的成本优势，因此仍是目前电化学储能市场的首选。根据相关统计,国内电化学储能项目应用集中在用户侧，随着风力发电、光伏发电的爆发式增长,引入电池储能系统有利于提升风电、光伏利用率，增大收益。由于风力、光伏发电的高峰期与用户用电的高峰期在时间上是错开的，因此引入储能系统,可明显提升用户收益；分布式燃气发电系统同样可以引入电池作为储电装置,削峰填谷,改善系统稳定性;增加备用,增加系统抗干扰力;功率支撑,改善系统供能稳定性。从系统发电侧到用户用电侧,电池系统可以平滑负荷,减小对备用容量的需求,提高收益;实现不同发电方式之间的耦合；系统故障时,可帮助重启系统,恢复正常运行;改善功率分布,保证用户的供电质量;作为应急和备用,解决短时间的供电短缺;即插即用,及时进行能量补充。

（2）电磁储能

2.1超导电磁技术

超导电磁储能原理是工作时把能量存储在流过超导线圈的直流电流产生的磁场中，其特点是效率高(>97%)、响应快(ms级)、无污染等,在超导状态下线圈的电阻可以不计,因此能耗非常小，可以用来进行长期无损耗的储能。但是超导线圈需要在温度极低的液体中工作,因此成本太高,同时也会增加系统的复杂性。目前在电力系统中的应用主要用于提高系统的暂态稳定性,改善电能质量和风电、光电等随机性强的间歇式新能源并网特性。

2.2超级电容器

超级电容器的原理是依据双电层原理直接存储电能，介于常规电容器和电池之间,其充放电可逆性非常好,优于电池,可进行数十万次的反复充放电循环。针对超级电容器响应快、循环寿命长的特点，和电池能量密度高、循环寿命短的特点,将二者结合形成混合储能系统,取长补短。在风电、光伏发电系统中,一般使用超级电容器优先充放电，同时充当“功率缓冲器”,平抑尖峰及往复性风电功率波动,延长蓄电池的使用寿命；能量密度大的蓄电池,作为系统中的主要能量来源，用于平抑风电功率的长期稳态波动,调节超级电容器荷电状态,从而快速响应风电功率的下次波动。这样的混合搭配既避免了单独采用蓄电池储能造成的功率超额配置,又避免单独采用超级电容器储能所引起的成本增加,有效降低了储能系统的投资成本。

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三元锂电池

三元锂电池是一种使用镍、钴和锂三种元素(或称为三元材料)的电池，相比传统的锂离子电池具有更高的能量密度和更长的续航里程。三元锂电池的正极通常使用镍钴酸锂，负极则使用石墨或钴酸锂，电解液通常使用锂离子聚合物。这种电池具有较高的能量密度，因此可以存储更多的电能，同时也具有更长的续航里程，可以在低温环境下保持更长的时间。三元...