在對儲能過程進行分析時,為了確定研究對象而劃出的部分物體或空間范圍,稱為儲能系統。它包括能量和物質的輸入和輸出、能量的轉換和儲存設備。儲能系統往往涉及多種能量、多種設備、多種物質、多個過程,是隨時間變化的復雜能量系統,需要多項指標來描述它的性能。常用的評價指標有儲能密度、儲能功率、蓄能效率以及儲能價格、對環境的影響等。
儲能方法
按照能量儲存方式,儲能可分為物理儲能、化學儲能、電磁儲能三類,其中物理儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等,化學儲能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池、液流電池等,電磁儲能主要包括超級電容器儲能、超導儲能。
電池儲能
大功率場合一般采用鉛酸蓄電池,主要用于應急電源、電瓶車、電廠富余能量的儲存。小功率場合也可以采用可反復充電的干電池:如鎳氫電池,鋰離子電池等。
全釩液流電池,是一種通過釩離子價態變化,實現化學能到電能的往復轉換,從而將風力或太陽能所產生力存儲與釋放的大型儲能電池,業內形象地稱之為“電力銀行”。美國、日本等發達國家用于電站調峰和風力儲能的釩電池產業發展迅速,技術已經基本成熟。 [7] 相比鋰電池,全釩液流電池最大的好處是不燃燒,不爆炸。 [8]
電感器儲能
電感器本身就是一個儲能原件,其儲存的電能與自身的電感和流過它本身的電流的平方成正比:E = L*I*I/2。由于電感在常溫下具有電阻,電阻要消耗能量,所以很多儲能技術采用超導體。電感儲能還不成熟,但也有應用的例子見報。
電容器儲能
電容器也是一種儲能原件,其儲存的電能與自身的電容和端電壓的平方成正比: E = C*U*U/2。電容儲能容易保持,不需要超導體。電容儲能還有很重要的一點就是能夠提供瞬間大功率,非常適合于激光器,閃光燈等應用場合。
超級電容器,也稱電化學電容器,是介于傳統電容器和充電電池之間的一種新型儲能裝置,其結構和電池的結構類似,主要包括雙電極、電解質、集流體和隔離物四個部分,具有功率密度高、循環壽命長、低溫性能好、安全、可靠和環境友好等優點。但由于電介質耐壓低,存在漏電流,儲存能量和保持時間受到限制。目前,超級電容器主要是基于多孔炭電極/電解液界面的雙電層電容,或金屬氧化物或導電聚合物產生的準電容來實現能量的儲存。 [9]
此外,還有其它的儲能方式:比如機械儲能等。
儲能主要基于以下兩點:
1.風電光伏產業的迅猛發展將推動大容量儲能產業的發展。儲能技術在很大程度上解決了新能源發電的隨機性、波動性問題,可以實現新能源發電的平滑輸出,能有效調節新能源發電引起的電網電壓、頻率及相位的變化,使大規模風電及光伏發電方便可靠地并入常規電網。儲能電池的未來應該在風電和光電產業,其中尤以已經大量布局的風電產業為主。風力資源具有不穩定性,此外,風力資源較大的后半夜又是用電低谷,因此,雖然近年來風、光電產業發展勢頭迅猛,但一直飽受“并網”二字困擾,儲能技術的應用,可以幫助風電場輸出平滑和‘以峰填谷’。
2.新能源汽車特別是電動汽車的良好發展利好動力電池儲能產業發展。四部委推出5個城市私人購買新能源補貼政策的試點方案,該方案重點對純電動和插電式混合動力進行了補貼。伴隨電動汽車的發展,高效儲能電池必將逐步取代內燃機。伴隨著電池成本逐漸下降,成熟度日益提高,對內燃機的替代能力將逐漸增強。
儲能技術可以說是新能源產業革命的核心。儲能產業巨大的發展潛力必將導致這一市場的激烈競爭。如果政策到位,我國儲能產業既可快速成長為在全球有重要影響的新興戰略性產業,也將極大促進國內新能源的規?;l展。