1、抽水儲能
抽水蓄能是一種大規模電力儲能形式,須借助上下游水庫的水動能實現能量存儲。負荷低谷期間下游電動機運作,將下游水庫水資源調到上游水庫保存;負荷高峰期,借助上游水庫的水能進行發電。該項技術滲漏小、發電容量大,持續放電時間不低于8h,大型水庫可持續放電多天,綜合效率在80%左右,在電力系統 調峰、備用電源場合十分適用;但對地理條件有嚴格 要求。主要應用于調峰、調頻、調相等長時間放電的場景。
2、壓縮空氣儲能
壓縮空氣儲能是通過壓縮空氣的方法實現能量轉換。在實際應用中,在用電低谷期或非高峰期,使用電能壓縮空氣,增加空氣勢能,并將壓縮空氣存儲到容器當中,如果需要補充電能,可通過加熱壓縮空氣使其膨脹,動能傳遞給汽輪發電機實現發電。壓縮空氣技術具有安全、壽命長等優勢,在分布式儲能、負載平衡等領域較為適用。其中,地下壓縮空氣儲能經濟性最好,蓄能量可達40 MW 以上,持續發電時間不低于8 h,但選址難度大;而地上CAES蓄能量相對小很多,持續發電在3h左右,建設費 用高,但選址更容易。
3、飛輪儲能
飛輪儲能是借助了飛輪旋轉發電原理,通過電能作用于飛輪,將電能轉化為飛輪的機械能,如果需要釋放電能,則飛輪機械能帶動飛輪旋轉發電。該技術具有使用時間長、技術成熟、無須廢物、功率高等特點。但也存在能量密度低、成本高等問題,不適用于大規模電網儲能。應用場景包括UPS 電源、機車動力回收及電力系統一次調頻。
4、超導磁儲能
超導磁儲能主要是采用零電阻的超導磁材料制作成線圈,形成大型、無阻的電感,通電之后線圈會生成磁場,是電能轉化為磁能的過程。該項技術具有轉化效率高、設備集成度高、控制性強、快速響應等優勢,在大容量能量交換與功率補償能夠得到有效應用,有助于提升電力系統供電穩定性、平衡電荷,在新能源并網領域也有很大的發展空間。
5、重力儲能
重力儲能是一種機械儲能方式,其主要原理是利用新能源產生的富余電能提升重力塊進行“充電”,等到用電高峰時,再放下重力塊,用重力做功“放電”,從而為電網提供電力。發電循環壽命長、成本低,且無自放電問題。作為目前尚未成熟的技術,限于技術的制約,目前已落地的重力儲能項目最大功率為100MW。
6、鋰電池儲能
鋰電池儲能系統的工作原理是利用鋰離子在正負極之間的遷移來實現電荷和放電的過程,以實現電能的儲存和釋放。
當鋰電池儲能系統儲存電能時,外部電源通過變流升壓設備將電能輸送到鋰電池儲能系統中,電能被轉化為化學能。當需要使用電能時,鋰電池儲能系統會將儲存的電能轉換為直流電輸出,通過逆變器等設備,供電給外部負載。
鋰電池經過多年的發展,價格逐步下降,而且采用模塊化的設計方案,集裝箱型集成方案適用于各種應用環境。包括電力儲能、家用儲能、應急電源車、固定電站、可再生能源并網、用戶側、電網側以及輔助服務等。
7、鈉電池儲能
鈉離子電池儲能的結構及工作原理與鋰離子電池相同,由于鈉資源儲量豐富,成本低廉,足以支撐電化學儲能的持續發展。且與鋰電池原理相似,生產設備大多兼容,短期或長期設備和工藝投入少,利于成本控制。在大規模儲能應用領域可充分發揮其低成本的優勢,同時,在例如調頻、啟動電源等應用領域,鈉離子電池的大倍率充放特性可以很好地支撐系統運行。(工作示意圖與鋰電池類似)
8、液流儲能
液流電池主要由電堆和兩個電解液儲罐構成,液流電池通過正、負極電解質溶液活性物質發生可逆氧化還原反應實現電能和化學能的相互轉化。當前商業應用較多的為全釩液流電池,該電池具有安全性高、循環壽命長、方便擴容等優點。但是全釩液流電池因為循環泵的存在而增加了能耗和故障率,而且電解液在低溫情況下有釩晶體析出的情況,其整體造價約為磷酸鐵鋰電池的3-4 倍。基于以上原因,限制了全釩液流電池的發展。根據 CNESA 數據顯示,液流電池在新型儲能領域占比不到1%。
9、氫儲能
氫儲能技術是利用電力和氫能的互變性而發展起來的。氫儲能既可以儲電,又可以儲氫及其衍生物(如氨、甲醇)。其是基于“電 ? 氫 ? 電”的轉換過程,利用富余的新能源電能進行電解水制氫,儲存起來或供下游產業使用;在用電高峰期時,儲存起來的氫能可利用燃料電池進行發電并入公共電網。氫作為儲能可實現大規模、長周期、跨季節存儲,將在新型電力系統中發揮至關重要的作用。
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原文標題:不同新型儲能類型原理介紹
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