极快的响应速度,可改善配电网的电能质量。
(3)缺点
超导材料价格昂贵;
维持低温制冷运行需要大量能量;
能量密度低(只能维持秒级);
虽然已有商业性的低温和高温超导储能产品可用,但因价格昂贵和维护复杂,在电网中应用很少,大多是试验性的。
(4)应用
超导储能适合用于提高电能质量,增加系统阻尼,改善系统稳定性能,特别是用于抑制低频功率振荡。但是由于其格昂贵和维护复杂,虽然已有商业性的低温和高温超导储能产品可用,在电网中应用很少,大多是试验性的。SMES在电力系统中的应用取决于超导技术的发展(特别是材料、低成本、制冷、电力电子等方面技术的发展)。
三、电化学类储能
电化学类储能主要包括各种二次电池,有铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流电池等,这些电池多数技术上比较成熟,近年来成为的重点,并且还获得许多实际应用。在这着重讲解锂电池:
3.1铅酸电池
(1)基本原理
铅酸电池是世界上应用最广泛的电池之一。铅酸电池内的阳极(PbO2)及阴极(Pb)浸到电解液(稀硫酸)中,两极间会产生2V的电势,这就是铅酸电池的原理。
(2)优点
技术很成熟,结构简单、价格低廉、维护方便;
循环寿命可达1000次左右;
效率可达80%至90%,性价比高。
(3)缺点
深度、快速、大功率放电时,可用容量下降;
能量密度较低,寿命较短。
(4)应用
铅酸电池常常用于电力系统的事故电源或备用电源,以往大多数独立型光伏发电系统配备此类电池。目前有逐渐被其他电池(如锂离子电池)替代的趋势。
3.2锂离子电池
(1)基本原理
锂离子电池实际上是一个锂离子浓差电池,正负电极由两种不同的锂离子嵌入化合物构。充电时,Li 从正极脱嵌经过电解质嵌入负极,此时负极处于富锂态,正极处于贫锂态;放电时则相反,Li 从负极脱嵌,经过电解质嵌入正极,正极处于富锂态,负极处于贫锂态。
(2)优点
锂离子电池的效率可达95%以上;
放电时间可达数小时;
循环次数可达5000次或更多,响应快速;
锂离子电池是电池中比能量最高的实用型电池,有多种材料可用于它的正极和负极(钴酸锂锂离子电池、锰酸锂锂离子电池、磷酸铁锂锂离子电池、钛酸锂锂离子电池等)。
(3)缺点
锂离子电池的价格依然偏高;
有时会因过充电而导致发热、燃烧等安全问题,有一定的风险,所以需要通过过充电保护来解决。
(4)应用
由于锂离子电池在电动汽车、计算机、手机等便携式和移动设备上的应用,所以它目前几乎已成为世界上应用最为广泛的电池。锂离子电池的能量密度和功率密度都较高,这是它能得到广泛应用和的主要原因。它的技术发展很快,近年来,大规模生产和多场合应用使其价格急速下降,因而在电力系统中的应用也越来越多。锂离子电池技术仍然在不断地开发中,目前的研究集中在进一步提高它的使用寿命和安全性,降低成本、以及新的正、负极材料的开发上。
四、热储能
(1)基本原理
在一个热储能系统中,热能被储存在隔热容器的媒质中,以后需要时可以被转化回电能,也可直接利用而不再转化回电能。
热储能有许多不同的技术,可进一步分为显热储存(sensibleheatstorage)和潜热储存(latentheatstorage)等。显热储存方式中,用于储热的媒质可以是液态的水,热水可直接使用,也可用于房间的取暖等,运行中热水的温度是有变化的。而潜热储存是通过相变材料(PhaseChangeMaterials,PCMs)来完成的,该相变材料即为储存热能的媒质。
(2)缺点
n热储能要各种高温化学热工质,应用场合比较受限。
(3)应用
由于热储能储存的热量可以很大,所以在可再生能源发电的利用上会有一定的作用。熔融盐常常作为一种相变材料,用于集热式太阳能热发电站中。此外,还有许多其他种类的储热技术正在开发中,它们有许多不同的作用。
五、化学类储能
化学类储能主要是指利用氢或合成天然气作为二次能源的载体。不作赘述。
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