锂电池储能应用的解决方案
碳材料在电化学储能中的应用_梁骥
碳材料在电化学储能中的应用 梁骥，闻雷，成会明，李峰* （中国科学院金属研究所先进炭材料研究部，辽宁沈阳110016） 摘要：电化学储能材料是电化学储能器件发展及性能提高的关键之一.碳材料在各种电化学储能体系中都起到 了极为重要的作用，特别是近期出现的各类新型碳材料为电化学储能的发展带来了新动力，并展现了广阔的应用前景.本文综述了碳材料，特别是以碳纳米管和石墨烯为代表的纳米碳材料，在典型电化学储能器件（锂离子/钠离子电池、超级电容器和锂硫电池等）、柔性电化学储能和电化学催化等领域的研究进展，并对碳材料在这些领域的应用前景进行了展望. 关键词：碳材料；电化学；储能；催化；锂硫；氧还原中图分类号：O646 文献标识码：A 收稿日期：2015-09-11，修订日期：2015-11-04 *通讯作者，Tel:(86-24)83970065，E-mail ：fli@https://www.wendangku.net/doc/b08723389.html, 沈阳材料科学国家(联合)实验室葛庭燧奖研金项目、科技部国家重大科技研究计划项目(No.2011CB932604, 2014CB932402)、国家自然科学基金(No.51221264，No.51525206，No.51172239，No.51372253，No.U14012436)、中国科学院 战略性科技先导专项(No.XDA01020304)和重点部署项目(No.KGZD-EW-T06)资助 电化学 JOURNAL OF ELECTROCHEMISTRY 第21卷第6期 2015年12月 Vol.21No.6Dec.2015 DOI :10.13208/j.electrochem.150845 Cite this :J .Electrochem .2015,21(6):505-517 Artical ID :1006-3471(2015)06-0505-13Http ://https://www.wendangku.net/doc/b08723389.html, 交通、信息等领域的高速发展，对具有高能量/功率密度、长寿命、安全、廉价以及环境友好等特性的电化学储能器件提出了愈加迫切的需求.为实现电化学储能器件的快速充放电，需提高其功率密度；为增强续航能力，需提高其能量密度；为延长使用寿命，需提高其循环性能；为实现便携性，需轻、薄、可弯折等特性，而影响这些性能的根本因素在于电化学储能材料（电极材料）的特性.因此，研究开发高性能、低成本的电极材料是电化学储能器件研发工作的核心. 目前，高性能电极材料已成为材料和电化学储能应用研究领域的热点，而针对未来的电池系统，如锂硫电池和柔性电池等，电极材料的研究具有更大的科学意义和应用潜力，并受到了广泛关注.然而电化学储能体系十分复杂，诸多热力学和动力学行为（包括化学、物理、力学等行为）在电化学过程中于不同尺度同时发生，这些行为与电极材料的结构和性质密切相关，但由于研究手段的制约，人们对这些行为的认识并不深入.尽管对于电化学储能的材料和器件的研究已经取得较大进展，但迄今尚未取得根本性的突破，目前的电化学储能材料难以满足未来新型电子器件的要求[1]. 碳材料具有结构多样、表面状态丰富、可调控性强、化学稳定性好等优点，同时具有优异的电输运特性和高活性表面，长久以来一直是各类电化学储能器件的理想材料，同时也是电化学储能体系中的关键组分，以活性物质、导电剂、包覆层、柔性基体、电催化剂（载体）等多种形式应用于电化学储能器件/体系中并发挥重要作用.特别是以碳纳米管和石墨烯为代表的新型碳纳米材料，具有优异的导电性、高比表面积和可构建三维网络结构的特点，在电化学储能领域表现出巨大的应用潜力，近年来得到了快速发展[2]. 1碳材料概述 碳材料的发展不断给科学和研究拓展新的领域并带来新的方向.从上个世纪发现的富勒烯、碳纳米管到近期出现的石墨烯和石墨炔一直被广大研究人员和产业部门所关注，形成了持续热点.碳元素在自然界中广泛存在，具有构成物质多样性、特异性特点.作为单质，碳原子可由sp 1、sp 2、sp 3三种杂化方式形成结构和性质完全不同的固体.其中，sp 2杂化的碳原子构成的碳质材料形式最为多样，新型碳材料基本都是以sp 2杂化为主. sp 2杂化的碳材料由石墨片层或石墨微晶构
储能技术应用和发展前景
储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微电网以及电动汽车发展必不可少的支撑技术，可以有效地实现需求侧管理、消除昼夜峰谷差、平滑负荷，可以提高电力设备运行效率、降低供电成本，还可以作为促进可再生能源应用，提高电网运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。智能电网的构建促进储能技术升级、推动储能需求尤其是大规模储能需求的快速增长，从而带来相应的投资机会。 随着储能技术的大量应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制方面带来变革。储能技术关系到国计民生，具有越来越重要的经济价值和社会价值，目前储能在中国的发展刚刚起步。国家应该尽快研究储能技术的相关产业标准，加强储能技术基础研究的投入，切实鼓励技术创新，掌握自主知识产权；从规模储能技术发展起始阶段就重视环境因素，防治环境污染；充分发挥储能在节能减排方面的作用，把对新能源的鼓励政策延伸到储能环节。 近年来，我国电网峰谷差逐年增大，多数电网的高峰负荷增长幅度在10%左右，甚至更高。而低谷负荷的增长幅度则维持在5%甚至更低。峰谷差的增加幅度大于负荷的增长幅度，在电网中引入储能系统成为了实现电网调峰的迫切需求。 储能技术拥有广泛的应用前景，但实现规模化储能当前仍是一个世界性难题。目前，我国约有40个储能示范项目，而规模在1000千瓦级的项目为数不多。这些储能项目多起到示范、探索性作用，并不具备产业化意义。 储能产业的发展机遇
由于我国的能源中心和电力负荷中心距离跨度大，电力系统一直遵循着大电网、大电机的发展方向，按照集中输配电模式运行，随着可再生能源发电的飞速发展和社会对电能质量要求的不断提高，储能技术应用前景广阔。储能技术主要的应用方向有：风力发电与光伏发电互补系统组成的局域网，用于偏远地区供电、工厂及办公楼供电；通信系统中作为不间断电源和应急电能系统；风力发电和光伏发电系统的并网电能质量调整；作为大规模电力存储和负荷调峰手段；电动汽车储能装置；作为国家重要部门的大型后备电源等。随着储能技术的不断进步，安全性好、效率高、清洁环保、寿命长、成本低、能量密度大的储能技术将不断涌现，必将带动整个电力行业产业链的快速发展，创造巨大的经济效益和社会效益。 国家电网公司近期确定的智能电网重点投资领域中包括了大量储能应用领域，如发电领域的风力发电和光伏发电中应用储能技术项目，配电领域储能技术，电动汽车充放电技术等。无论是风电还是太阳能发电，其自身都具有随机性和间歇性特征，其装机容量的快速增长必对电网调峰和系统安全带来不利影响，所以，必须要有可靠的储能技术作为支撑和缓冲。先进储能技术能够在很大程度上解决新能源发电的波动性问题，使风电及太阳能发电大规模的安全并入电网。 并网逆变器作为光伏电池与电网的接口装置，将光伏电池的直流电能转换成交流电能并传输到电网上，在光伏并网发电系统中起着至关重要的作用。并网逆变器性能对于系统的效率、可靠性，系统的寿命及降低光伏发电成本至关重要。 储能技术发展有利于推进风电就地消纳，在当前产业梯度转移的大背景下，可考虑在大型风电基地附近布局供热、高耗能产业，同时加快建立风电场与这些大电力用户和电力系统的协调运行机制。国家电网近期确定的智能电网重点投资
风帆蓄电池储能技术说明书.
太阳能、风能系统 储能用铅酸蓄电池 技术说明书 风帆股份有限公司工业电池分公司
目录 安全注意事项 (3) 一、概要................................................................................... 错误！未定义书签。 1.风帆储能电池特点 (4) 2.风帆储能电池用途 (4) 3.风帆储能电池使用环境 (4) 二、风帆储能电池的规格型号 (4) 1.名称的组成及其意义 (4) 2.风帆储能电池规格表 (5) 三、风帆储能电池的构造 (5) 四、风帆储能电池的充放电特性及参数........................................... 错误！未定义书签。 1.充放电技术要求及参数...................................................... 错误！未定义书签。 2.充电特性及曲线 (8) 3.放电特性及曲线 (8) 五、风帆储能电池的自放电特性、补充电及寿命 (10) 1.自放电特性及补充电.......................................................... 错误！未定义书签。 2.使用寿命.............................................................................. 错误！未定义书签。 六、风帆储能电池深放电后的充电恢复特性 (12) 七、风帆储能电池的使用注意事项 (12) 1.关于充电.............................................................................. 错误！未定义书签。 2.关于放电.............................................................................. 错误！未定义书签。 3.安装注意事项...................................................................... 错误！未定义书签。 4.日常检查及维护保养........................................................ 错误！未定义书签。3 5.关于贮存............................................................................ 错误！未定义书签。4 6.废弃蓄电池的处置.............................................................. 错误！未定义书签。
史上最全储能系统大盘点
史上最全储能系统大盘点 2015-05-04 10:30:10来源：无所不能作者：严同 导读：谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。 谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司Pike Research 的预测，从2011年到2021年的10年间，将有1220亿美元投入到全球储能项目中来。而在大规模储能系统中，最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和创新。今天，无所不能(caixinenergy)为大家推荐一篇文章，该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用。 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。目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了127GW，占总储能容量的99%，其次是压缩空气储能，总装机容量为440MW，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为316MW。 全球现有的储能系统 1、机械储能 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：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，及其依赖地势；投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗+线路损耗；现阶段也受中国电价政策的制约，去年中国80%以上的抽蓄都晒太阳，去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策，以后可能会好些，但肯定不是储能的发展趋势。 (2)压缩空气储能(CAES)：压缩空气蓄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。国外研究较多，技术成熟，我国开始稍晚，好像卢强院士对这方面研究比较多，什么冷电联产之类的。 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。
详解电化学储能在发电侧的应用
详解电化学储能在发电侧的应用 随着国家环境保护力度的不断加强，新能源发电装机占比逐渐攀升，我国能源结构正在逐步转型。储能系统因其响应速率快、调节精度高等特点，成为能源行业中提升电能品质和促进新能源消纳的重要支撑手段，受到越来越多的重视。并且由于储能技术的进步、产品质量的提高及成本的不断降低，储能技术已具备商业化运营的条件，尤其是多种电化学储能技术的发展逐步扩展了储能的应用领域。 除了技术的进步，国家政策法规的颁布、电力市场改革的不断深化，也促进了电化学储能技术的应用推广。本文从数据的角度概要分析了储能在全球电力行业中的应用现状，对国内电化学储能产业政策和标准的发展进行了总结，并介绍了电化学储能的种类、技术路线以及系统集成关键技术。除此之外，针对发电侧，重点从功能、政策和应用项目等方面论述了电化学储能技术在大规模新能源并网、辅助服务及微电网等有商业价值的应用场景。最后对电化学储能技术在未来能源系统中的前景和发展趋势做了展望，并在促进储能商业化运营及推广方面对储能企业提出了发展建议。 目前，我国电力生产和消费总量均已居世界前列，且保持高速增长的趋势。国家统计局发布的数据显示，2018年1～12月份，全国规模以上发电企业累计完成发电量67914 kW·h，同比增长6.8%，全国全社会用电量68449 kW·h，同比增长8.5%。而在电能供给和利用方面我国却还存在结构不合理、综合利用效率较低、新能源渗透率较低、电力安全水平亟待提升等问题[1]，因此如何保障经济发展中电力生产与供应的安全，同时又实现节能减排与环境保护，是我国电力行业发展的重大战略任务。近年来飞速发展的储能技术为解决以上问题提供了可行性。储能成本和性能的改进、全球可再生能源运动带来的电网现代化与智能化，以及电力市场改革带来的净电量结算政策的淘汰、参与电力批发市场、财政激励、FIT（太阳能发电上网电价补贴政策）等因素的驱动，使得储能在全球掀起了一场发展热潮。储能使电能具备时间空间转移能力，对于保障电网安全、改善电能质量、提高可再生能源比例、提高能源利用效率具有重要意义。基于储能
储能电源的应用及其意义
储能系统可以说是调节微电源性能、保证负荷供电质量、维持电网稳定地重要环节，因此研究储能系统设计、开发储能在微网技术中地应用具有十分重要地意义. 、微网地储能技术种类及其特性 伴随着科技地发展，已发明地储能技术形式多种多样.根据微网地特点，适用于微网地储能技术可以分为物理储能、电化学储能和电磁储能，电化学储能可以分为铅酸电池、镉镍电池、氢镍电池、锂离子电池等.物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能，电磁储能包括超级电容储能和超导磁储能等.文档来自于网络搜索 ．蓄电池储能系统构成 蓄电池储能系统主要由电池组、电池管理系统( )、()、隔离变压器、双向变流器、变流器监控装置及辅助设备.系统可以满足频繁充放电及微网孤岛运行功能地需求.系统可根据上级调度指令完成各种充电、放电等高级控制策略，在微电网中应用最为广泛且最具有发展前途.文档来自于网络搜索 能量控制装置控制器通过通信信道接收后台控制指令，根据功率指令地符号及大小控制变流器对电池进行充电或放电，实现对电网有功功率及无功功率地调节. 控制器通过接口与电池管理系统通讯，获取电池组状态信息，可实现对电池地保护性充放电，确保电池运行安全.文档来自于网络搜索 ．铅酸电池 铅酸电池主要由铅及其氧化物构成，电解液是硫酸溶液.荷电状态下，主要成分为二氧化铅，主要成分为铅；放电状态下，正负极地主要成分均为硫酸铅，以密度为．～．／ (浓度为％～％)地硫酸溶液作为电解液，统称为铅酸蓄电池(亦称“铅蓄电池”).目前铅酸蓄电池在电力系统应用领域地研究重点是电力调峰、提高系统运行稳定性和提高供电质量.阀控铅酸电池地电化学反应式如下：文档来自于网络搜索 充电： (电解池)阳极：，一一阴极：当溶液地密度升到．时，应停止充电：放电： (电解池)负极：一一正极：一文档来自于网络搜索 ．锂离子电池 目前锂离子电池地负极一般采用石墨或其嵌锂化合物，正极为氧化钴锂：、：及等过渡金属氧化物，电解液采用锂盐液态非水电解液.锂离子电池地性能主要取决于正负极材料，磷酸铁锂作为新兴地正极材料，其安全性能与循环寿命较其它正极材料具有明显优势.锂电池具有以下几个特点：能量密度高，其理论比容量为／，产品实际比容量可超过 (．，℃)；储能密度高；工作电压适中(单体工作电压为．或． )；寿命长；正常使用条件下，次循环后电池放电容量不低于初始容量地％；无害，不含任何对人体有害地重金属元素；充放电转化率高(％以上).但是，锂离子电池性能易受工艺和环境温度等因素地影响.文档来自于网络搜索 ．超级电容器 超级电容器是一种新型储能装置，通过极化电解质来储能.由于随着超级电容器放电，正、负极板上地电荷被泄放，电解液地界面上地电荷响应减少.由此可以看出：超级电容器地充放电过程始终是物理过程，没有化学反应，因此性能是稳定地，与利用化学反应地蓄电池是不同地.超级电容器具有比功率大、充电速度快地优点，适合大电流和短时间充放电地场合，且使用寿命长，不易老化，是一种绿色能源，缺点是能量存储率有限，价格较为昂贵，还不能完全取代蓄电池提供能源，在电力系统中多用于短时间、大功率功率输出地场合.文档来自于网络搜索 ．飞轮储能技术 飞轮储能以动能地形式存储能量，经过功率变换器，完成机械能一电能相互转换.飞轮储能比功率一般大于／，比能量超过／，循环使用寿命长，工作温区较宽，无噪声，无污染，
储能技术研究进展
储能技术研究进展 能源短缺和环境恶化是全球性问题，开发可再生能源，实现能源优化配置，发展低碳经济，是世界各国的共同选择。但是，可再生能源受天气及时间段的影响较大，具有明显的不稳定、不连续和不可控性。需要开发配套的电能储存装置，来保证发电、供电的连续性和稳定性。国外有关研究表明，如果风电装机占装机总量的比例在10%以内，依靠传统电网技术以及增加水电、燃气机组等手段基本可以保证电网安全。但如果所占比例达到20%甚至更高，电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并人常规电网。 现有的储能技术主要包括物理储能、电化学储能、电磁储能、氢储能、相变储能和热化学储能等类型。其中，物理储能、电化学储能、电磁储能和氢储能主要储存电能，物理储能包括抽水储能、压缩空气储能级飞轮储能等；电化学储能包括铅酸、锂离子、镍镉、液流和钠硫等电池储能；电磁储能包括超导储能和超级电容储能；为了实现氢储能完整的转换链，就要从氢气的制取、储存、发电等方面整体规划，在关键技术上进一步突破。而相变储能和热化学储能主要储存热能或由电能转化的热能，相变储能按材料的组成成分可分为无机类、有机类（包括高分子类）以及复合类储能材料；热化学储能基于热化学反应，而热化学反应体系主要包括金属氢化物体系、氧化还原体系、有机体系、无机氢氧化物体系以及氨分解体系。 1. 物理储能 物理储能一般用于大规模储能领域，主要包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等，其中抽水储能是主要的储能方式。物理储能是利用天然的资源来实现的一种储能方式，因此更加环保、绿色，而且具有规模大、循环奉命长和运行费用低等优点。缺点是建设局限性较大，其储能实施的地理条件和场地有特殊要求。而且因为其一次性投资较高，一般不适用于小规模且较小功率的离网发电系统。 1.1 抽水储能 目前在电力系统中应用最广泛的一种物理储能技术，即为抽水储能。它是一种间接的储能方式，用来解决电网高峰与低谷之间的供需矛盾。水库中的水被下半夜过剩的电力驱动水从下水库抽到上水库储存起来，然后在第二天白天和前半夜将水闸打开，放出的水用来发电，并流入到下水库。即使在转化间会有一部分能量因此而流失，但在低谷时压荷、停机等情况下，使用抽水储能电站仍然比增建煤电发电设备来满足高峰用电而来得便宜，具有更佳的效果。除此以外，抽水
电化学储能在电力调频系统中的应用
电化学储能在电力调频系统中的应用 一、发展背景 随着中国风电和光伏的发展，在积极消纳清洁能源、特高压电网加快建设、“两个细则”全面实施的背景下，火电机组调峰调频性能的提升是目前发电集团和电网共同关注的问题，火电机组不仅随着中国北方风电和光伏的发展，在积极消纳清洁能源、特高压电网加快建设、“两个细则”全面实施的背景下，火电机组调峰调频性能的提升是目前发电集团和电网共同关注的问题。火电机组不仅承载电网的基本调峰负荷的重任，更需在调峰和调频方面的电力市场辅助服务中具有一定的竞争力，同时也需权衡机组长期运行安全性和整体稳定性的需求。 2009 年1 月，国家电监会印发了《并网发电厂辅助服务管理暂行办法》和《发电厂并网运行管理规定》（简称“两个细则”），要求各地电监局和省电监办结合本区特点,依照电监会两个文件精神，制定本区域的并网发电厂辅助服务和运行管理实施细则。华北电监局及时制定了《华北区域发电厂并网运行管理实施细则(试行)》和《华北区域并网发电厂辅助服务管理实施细则(试行)》，并在并网协议中规定对发电机组提供的辅助服务按效果进行处罚和奖励。 2014 年4 月，国家能源局召开了“辅助服务补偿机制深度试点工作启动会”，明确储能为试点工作内容。2016 年6 月，国家能源局发布《国家能源局关于促进电储能参与“三北”地区电力辅助服务
补偿（市场）机制试点工作的通知》(国能监管［2016］ 164 号)。上述政策不仅对不满足一次调频和二次调频等要求的机组执行相应的处罚，对提供较多较好辅助服务的机组也有一定的补偿，实质上已经建立了初步的发电辅助服务市场机制。提高机组运行质量、增强机组调频能力、减少考核处罚、争取辅助服务收益已经成为发电企业一个新型盈利方向。 电网电源结构以大型火电机组为主，ACE 调频电源几乎全部为火电机组，优质调频电源稀缺。因火电机组ACE 调频能力较弱，故电网整体ACE 调频能力有限。同时，随着风电、光伏等新能源电站的大量建设和入网，风电穿透率不断提高，风电和光伏等具有间歇性、不可控性，新能源的大规模并网将显著增加电网的ACE调频需求，特别是在冬季风电大发时期，由于大量火电机组进入供热期运行，使得电网的调频能力进一步下降，进而将对风电的开发利用形成严重制约，电力系统运行安全存在潜在隐患。此外，大量的火电机组长期承担繁重的ACE调频任务，造成了发电煤耗增高、设备磨损严重，机组排放超标等一系列负面影响。 目前，一些储能技术开始逐步成规模的进入调频市场，在过去的10年内，全球范围内各种新型储能技术和产品获得了突破，在储能产品的使用寿命、功率和容量、系统可靠性等方面都有了长足的发展，已经完全能够满足电网的需求。
电池储能系统在电力系统中的应用
电池储能系统在电力系统中的应用 孔令怡1，廖丽莹1，张海武2，赵家万3 (1.广西大学电气工程学院，南宁530004；2.德清县供电局，德清313200；3.遵义 供电局，遵义市563000) 摘要：电池储能系统(BESS)是一种新兴的FACTS器件。具有控制有功功率流的能力，能够同时对接入点的有功功率和无功功率进行调节，为高压输电系统提供快速的响应容量，有效提高了电力系统的稳定性、可靠性和电能质量。介绍了电池储能系统的基本原理、特点和国外的应用情况，并对它在电力系统中的不同应用进行了综述。 1引言 迄今为止，由于电力系统缺乏有效地大量储存电能的手段，发电、输电、配电与用电必须同时完成，这就要求系统始终处于动态的平衡状态中，瞬间的不平衡就可能导致安全稳定问题。大功率逆变器的出现为储能电源和各种可再生能源与交流电网之间提供了一个理想的接口。从长远的角度看，由各种类型的电源和逆变器组成的储能系统可以直接连接在配电网中用户负荷附近，构成分布式电力系统，通过其快速响应特性，迅速吸收用户负荷的变化，从根本上解决电力系统的控制问题。 可用在电力系统中的储能电源种类繁多，比较常见的有超导储能(SMES)、电池储能(BESS)、飞轮储能、超级电容器储能、抽水储能、压缩空气储能等。在各种类型的储能电源当中，电池储能系统是一种比较适合电力系统使用的储能电源，具有技术相对成熟、容量大、安全可靠、无污染、噪声低、环境适应性强、便于安装等优点。 2电池储能系统的基本原理 电池储能系统主要有电池组和变流器两部分组成，其变流器主要是基于电压源型变流器，其基本结构如图1所示。
电池组部分一般采用技术比较成熟的钠硫电池或铅酸电池，其中钠硫电池在能量密度、使用寿命、运行效率上有较明显优势，所以钠硫电池的应用更广泛。钠硫电池与铅酸电池特性参数比较如表1所示。 变流器的实质是大容量的电压逆变器，它是连接储能电池和接入电网之间的接口电路，实现了电池直流能量和交流电网之间的双向能量传递。电池储能系统的电路原理图如图2所示。 图2中电池储能系统等效为一个理想的电压源，其电压的幅值为U1，电压相角为H；串联的R、L代表总的功率损耗、线路损耗等；电池储能系统注入电力系统的电流的幅值为I L，电流相角为U；电力系统的接入点的电压幅值为U S，电压相角为D。 在电池储能系统中，电压幅值U1和电压相角H都是可以控制的，当我们需要向系统注入有功功率时，便可以控制H>D，这时电池储能系统的电压相角超前于系统接入点的电压相角，所以有功功率由电池储能系统流入系统；反之亦然。当我们需要向系统注入无功功率时，便可以控制U1>U S，这时电池储能系统的电压幅值高于系统接入点的电压幅值，所以无功功率由电池储能系统流入系统；反之亦然。可见，适当的调整换流器来控制电池储能系统的电压幅值U1和相角H，便可以实现电池储能系统与接入的电力系统之间的有功功率和无功功率的交换。 3电池储能系统在电力系统中应用的目的 电池储能系统在电力系统中有着极为广泛的应用，因为它本身可以快速的对接入点的有功功率和无功功率进行调节，所以可以用来提高系统的运行稳定性、提高供电的质量，当其容量足够大时，甚至可以发挥电力调峰的作用。
储能技术
储能技术 储能技术主要分为储电与储热。 储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容器储能等)三大类。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等;而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。 目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，在负荷高峰时设备处于发电机工作状态，利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动态调节响应速度慢等因素的影响，抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3%。 压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式，在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机，将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中;在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点，且能源转化效率较高(约为75%左右)，因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。 目前储能方式主要分为三类:机械储能、电磁储能、电化学储能。 一、机械储能 机械储能包括:抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能。 1、抽水储能 抽水储能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%~85%之间，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。 2、压缩空气储能 压缩空气技术在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩的空气推
电化学储能体系的特点及其未来发展的思考
电化学储能体系的特点及其未来发展的思考 摘要：电化学储能的发展史，是一部材料科技的进步史，工艺的改进使其量变，新材料的改进使其质变。突破应用范围，提高能量密度，始终是电化学储能技术的不便追求，各类电化学储能电池在生产和研究中具有不同的创新和应用方向。当前主要的电化学储能电池有铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、超级电容器、锂离子电池。 关键词：电化学储能铅酸电池氧化还原液流电池钠硫电池超级电容器锂离子电池 正文：电能是现代社会人类生活、生产中必不可缺的二次能源。随着社会经济的发展,，人们对电的需求越来越高。电力需求昼夜相差很大，但发电厂的建设规模必须与高峰用电相匹配，投资大利用率较低。另一方面，随着化石能源的不断枯竭，人们对风能、水能、太阳能等可再生能源的开发和利用越来越广泛。为了满足人们生产及生活的用电需求，减少发电厂的建设规模，减少投资，提高效率，以及保证可再生能源系统的稳定供电，开发经济可行的储能(电)技术，使发电与用电相对独立极为重要。目前储能技术应用最为广泛的是电化学储能，电化学储能的发展史，是一部材料科技的进步史，工艺的改进使其量变，新材料的改进使其质变。突破应用范围，提高能量密度，始终是电化学储能技术的不便追求，各类电化学储能电池在生产和研究中具有不同的创新和应用方向。当前主要的电化学储能电池有铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、超级电容器、锂离子电池。下面分别介绍这几种储能电池的特点。 铅酸电池：自从1859年法国人普兰特发明了铅酸电池，至今已有140多年的历史。在这一百多年来以来，人们对它进行不断的研究和改进，是铅酸电池得到了极大的发展，目前主流的是阀控式铅酸电池。铅酸电池由于材料来源广泛，价格低廉，性能优良，目前应用比较广泛。 铅酸电池的优点：
9_已阅_全钒液流电池储能进展与应用
中国储能网讯：作为解决可再生能源大规模接入、传统电力系统削峰填谷、分布式区域能源系统负荷平衡的关键支撑技术，大容量储能技术已成为世界未来能源技术创新的制高点。由于产业链长、产业规模大，储能产业已成为战略性新兴产业，得到了工业发达国家产业界的重点关注。 2016年4月1日国家能源局颁布的《2016年能源工作指导意见》中明确提出“加快全钒液流电池”等领域技术定型。这些无疑为全钒液流电池储能技术的研究开发和商业化应用的提供了重大机遇。 技术特点 对于大规模储能技术而言，由于系统功率和容量大，有其自身的技术要求，主要包括以下三个方面：安全性好;生命周期的性价比高(生命周期的经济性好);生命周期的环境负荷小(生命周期的环境友好)。全钒液流电池储能技术能很好地满足上述要求。
对规模储能技术而言，由于系统功率和容量大，发生安全事故造成的危害和损失大，因此规模储能技术的首要要求是安全可靠性。 全钒液流电池是通过钒离子的价态变化，实现化学能到电能的往复转换，从而实现电能存储与释放的一种储能技术。与其他储能技术相比，全钒液流电池储能技术具有以下优点： 安全性好：全钒液流电池的储能活性物质为钒离子的水溶液，常温常压运行，不会发生燃烧。经过长时间运行，即使离子传导膜发生破裂，正负极活性物质发生互混，也不会发生爆炸和燃烧。系统运行过程中，电解液在电堆和电解液储罐之间循环流动，电堆产生的热量可以有效排出，热管理简单。全钒液流电池体系的技术特性使得单体电池间一致性好，消除了像锂离子电池那样因为一致性差而导致的系统安全性问题。 循环寿命长：全钒液流储能电池的充放电循环寿命可达13000次以上，日历寿命超过15年。由于全钒液流储能电池的活性物质——钒离子存在于液态的电解液中，在电池反应过程中，钒离子仅发生价态变化，而无相变，且电极材料本身不参与反应，因此电池寿命较长。日本住友电工制造的25kW的全钒液流电池模块在实验室中运行，充放电循环次数超过16000次。与风电场配合使用的4MW/6MWh电池系统，在3年的应用中实现充放电循环27万次。在1MW/5MWh全钒液流电池储能系统中，电解液的成本约占整个成本的45%，由于电解液可循环使用，所以生命周期的性价比高。
锂电池储能技术及其在电力系统中的应用研究
锂电池储能技术及其在电力系统中的应用研究 陈蓓李劲齐亮上海电气集团股份有限公司中央研究院（200070） 陈蓓（1985年11月~），女，华东理工大学控制科学与工程专业毕业，博士。从事储能技术、电力电子方面的探索研究工作。联系邮箱：chenbei@https://www.wendangku.net/doc/b08723389.html, 摘要：本文首先介绍了储能产业的国内外发展情况，然后对锂离子电池储能技术的研究现状进行了重点阐述，并对储能技术在电力系统中的应用情况进行统计，分析了锂离子电池储能技术的优势应用领域，列举了国内外较具代表性的锂离子电池储能示范工程。综合考虑规模等级、设备形态、技术水平和经济成本，锂离子电池储能技术具备大力推广的潜力，但还需克服技术难点，朝着高安全、长寿命、低成本的目标努力发展。 关键词：锂离子电池；储能技术；电力系统 中图分类号：TM911.14 Onlithium battery energy storage technology and its application in power system Abstract: In this paper, the development of the energy storage industry and the research of the lithium battery energy storage technology are discussed.By analyzing theapplications of the energy storage technologies in power system, the domain application of lithium battery energy storage technologyareinvestigated, and some representative lithium battery energy storage demonstration projects are given. Considering the scale level, the device forms, technology and economic cost, lithium battery energy storage technology has the potential to promote, but also need to overcome technical difficulties toward high safety, long life, and low-cost development goal. Key Words: lithium battery; energy storage technology; power system 引言 日益突出的环境问题和资源问题促进了新能源的迅猛发展，目前，这些可再生能源的发展面临电力品质差和并网难的瓶颈问题。同时，现阶段用户对电能质
电池储能技术的原理及电池储能技术的特点和主要用途
电池储能技术的原理及电池储能技术的特点和主要用途 6月21日，位于镇江丹阳的110kV建山储能电站正式投运，该变电站是镇江储能电站重点建设项目之一。 为缓解谏壁电厂燃煤机组退役对镇江东部地区2018年夏季高峰期间用电的影响，江苏公司结合电化学储能电站建设周期短、布点灵活的特点，在镇江东部地区(镇江新区、丹阳、扬中)建设全世界最大规模的储能项目，包括在丹阳地区建设丹阳储能电站、建山储能电站，在扬中地区建设新坝储能电站、长旺储能电站、三跃储能电站，在镇江新区建设大港储能电站、五峰山储能电站、北山储能电站。 该项目电网侧总功率为101兆瓦，总容量为202兆瓦时，是世界范围内最大规模的电池储能电站项目，在分布式储能领域的探索实践具有示范作用，有望在全国储能产业推广。该项目建成后，可以为电网运行提供调峰、调频、备用、黑启动、需求响应等多种服务，充分发挥电网调峰的作用，促进镇江地区电网削峰填谷，有效缓解今年夏季镇江东部电网供电压力。 据悉，本次投运的建山储能电站为功率为5兆瓦、电池容量10兆瓦时的储能电站示范项目。项目占地面积1.8亩，采用全预制舱式布置，通过10千伏电缆线路接入建山变10千伏母线电网侧。 另外，作为江苏电网“源网荷”精准负荷控制系统的重要组成部分，扬中地区的储能项目还配备智能网荷互动终端、防孤岛过程控制系统等设备，可对调度端达到毫秒级响应，实现故障的快速切除。 电池储能技术介绍 1.电池储能技术的原理 储能技术是指通过物理或化学等方法实现对电能的储存，并在需要时进行释放的一系列相关技术。一般而言，根据储存能量的方式不同可将其分类为机械储能、电磁储能及电化学储能。机械储能又可划分为抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能。电磁储能主要包括超导
锂电池储能领域用途
锂电池储能领域应用 锂电池储能系统可以作为多种电力能源与稳定的电力需求之间的缓冲器，可以增加像风能、太阳能等不稳定电源的发电能力。风力发电系统由于风速的变化而导致输出功率振荡，而储能系统可以通过快速的响应速度、几乎相等的充放电周期等特性为风机输出提供稳定性以及无功补偿。与此同时，储能系统可以调节电压并在离网发电系统中控制系统频率。 从经济的意义上来讲，不确定功率输出带来的直接后果就是顾客支付意愿的下降或者由此导致的资本信用降低。为风力发电机配臵储能系统将波动性并向电网提供稳定的电力输出，这将提升风力发电的电价水平。 铁锂电池系统组件 控制系统 铁锂电池能量存储系统由可编程逻辑控制器(PLC)和人机界面(HMI)进行控制。PLC系统的关键功能之一是控制储能系统的充电时
间和速率。例如：PLC可以接收用电价格的真实时间数据，并且根据允许的最大用电需求、充电状态以及用电高峰/非高峰时的价格对比，决定怎样快速地给电池系统重新充电。这个决策是动态的而且能够根据具体情况优化。通过标准化的通信输入、控制信号和电力供应，它与系统其余部分集成在一起。它可以通过拨号或因特网进行访问。它有多重防卫层以限制对它的不同功能的访问，并且为远程监控提供定制的报告和报警功能。 电力转换系统(PCS) 电力转换系统的功能是对电池进行充电和放电，并且为本地电网提供改善的供电质量、电压支持和频率控制。它有一个能进行复杂而快速地动作、多象限、动态的控制器(DSP)，带有专用控制算法，能够在设备的整个范围内转换输出，即循环地从全功率吸收到全功率输出。对无功功率以及有功与无功功率的任意需求组合，它都能正常工作。 铁锂电池电堆 电堆是由若干单电池组成。铁锂电池能源存储系统能够经济地存储并按照需求提供大规模电力，主要模式是固定方式。它是一种长寿命、少维护、高效率的技术，支持电力与储能容量的无级扩展。储能系统对于可再生能源供应商、电网企业和终端用户尤为有效。铁锂电池储能系统能够应用于电力供应价值链的各个环节，可将诸如风能、太阳能等间歇性可再生能源电力转化为稳定的电力输出;偏远地区电力供应的最优化解决方式;
锂离子电池储能技术在电力系统中的应用
锂离子电池储能技术在电力系统中的应用 (四川大学, 四川省成都市610065) 摘要: 能源的大规模储存能力对于发展新能源至关重要，锂离子电池在大规模储能领域有着很好的应用前景。本文论述了锂离子电池的基本原理、基本特点及其关键技术，重点论述了锂离子电池储能在电动汽车和新能源发电等方面的应用。 关键词: 储能技术; 锂离子电池; 电动汽车; 应用 0引言 近几十年来，储能技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视，随着电力系统逐渐由传统电力系统向现代电力系统的过渡与发展，储能技术将扮演着越来越重要的角色。电力系统的运行就是在满足安全、稳定、经济等约束条件下，发电与负荷的平衡，一旦这种供需要平衡被打破，电能质量将得不到保证，能源得不到充分利用，甚至将引起电网的崩溃。然而现代电力系统中，由于发电侧除了有传统的火电、水电、核电等，还允许一定容量的新能源发电或分布式发电的接入，这就导致了发电侧的随机性和不易控，加上负荷侧的随机性，再要维持供需平衡就越发困难，甚至不可能实现。这时，如果能在发、输、用等环节引入大规模储能装置，提供电能的补偿与平滑，将有利于功率平衡的控制。 另一方面，随着智能电网概念的不断深入，对现代电网也提出的更高的要求，不仅要能提供优质的电能，还要允许各种新能源及分布式能源的柔性接入，然而这两个要求本来又是相互矛盾的，比如风电、光伏发电具有很大的随机性和间歇性，接入电网后必然后影响电能质量。那么，要实现风电、光伏发电等的接入而同时能保证电能质量的目标，在发电环节接入大规模储能装置无疑是行之有效的办法。 电能的存储是伴随着电力工业发展一直存在的问题，尽管到现在为止也没有一种非常完美的储能技术，但经过几代科学家的努力，一些比较成熟的储能技术已经在电力行业发挥着重要的作用。大规模储能技术已然成为电网运行过程中“采–发–输–配–用–储”六大环节中的重要组成部分[1-5]。 收稿日期: 2013-5-20；修回日期: xxx xxx基金资助项目(基金编号); xxxx研究项目(项目编号)。1 储能技术分类 电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储，按照其具体方式可分为物理、电磁、电化学和相变储能四大类型。其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能；电磁储能包括超导、超级电容和高能密度电容储能；电化学储能包括铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能；相变储能包括冰蓄冷储能等。本文着重讨论锂离子电池储能技术。 2锂离子电池储能技术 2.1 锂离子电池原理 锂离子电池是一种新型的环保的高性能的电池，它最初的应用体现在小容量的电池应用方面，相对于铅酸电池和镍氢电池，它具有体积小、容量高、无污染、安全性好的几大优点，随着新型的锂离子正极材料的出现，锂离子电池的应用范围不断拓展，已经从单一的手机电池应用拓展到大中小型电动汽车、电力储能、后备电源、电动工具与航模等各个领域。 锂离子电池是一种充电电池，它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池时，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池，是现代高性能电池的代表[6]。 其反应的化学方程式为： 6 212 6x i x x C Li xe C Li L CoO Li CoO xLi xe +- +- - ++ ++ 负极： 正极： 2.2 锂离子电池特点 锂离子电池由于兼具高比能量和高比功率的显 — 1 —