儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展

1、儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)沈鴻星,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),儲(chǔ)能技術(shù),應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),儲(chǔ)能技術(shù),應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),儲(chǔ)能技術(shù),應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),儲(chǔ)能技術(shù),,發(fā)展創(chuàng)新性?xún)?chǔ)能技術(shù)對(duì)加快發(fā)展我國(guó)新能源產(chǎn)業(yè)有決定性意義 近幾十年來(lái)，儲(chǔ)能技術(shù)的研究和發(fā)展一直受到各國(guó)能源、交通、電力、電訊等部門(mén)的高度重視,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),儲(chǔ)能方式,,機(jī)械儲(chǔ)能 化學(xué)儲(chǔ)能 電磁儲(chǔ)能,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),機(jī)械儲(chǔ)能,,彈性?xún)?chǔ)能 液壓儲(chǔ)能

2、抽水儲(chǔ)能 壓縮空氣儲(chǔ)能 飛輪儲(chǔ)能,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),機(jī)械儲(chǔ)能,,彈性?xún)?chǔ)能,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),機(jī)械儲(chǔ)能,,液壓儲(chǔ)能,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),機(jī)械儲(chǔ)能,,抽水儲(chǔ)能,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),機(jī)械儲(chǔ)能,,抽水儲(chǔ)能,日、美、西歐等國(guó)家和地區(qū)在 20 世紀(jì) 60~70 年代進(jìn)入抽水蓄能電站建設(shè)的高峰期，到目前為止，美國(guó)和西歐經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家抽水儲(chǔ)能機(jī)組容量占世界抽水蓄能電站總裝機(jī)容量 55%以上,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),機(jī)械儲(chǔ)能,,壓縮空氣儲(chǔ)能,世界上第一個(gè)商

3、業(yè)化CAES電站為1978年在德國(guó)建造，裝機(jī)容量為 290 MW，換能效率77%。 2009年被美國(guó)列入未來(lái)十大技術(shù),應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),機(jī)械儲(chǔ)能,,飛輪儲(chǔ)能,1999 年歐洲 Urenc Power 公司利用高強(qiáng)度 碳纖維和玻璃纖維復(fù)合材料制作飛輪，轉(zhuǎn)速為 42 000 rad/min，2001 年 1 月系統(tǒng)投入運(yùn)行，充當(dāng)UPS，儲(chǔ)能量達(dá)到 18 MJ,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),機(jī)械儲(chǔ)能,,飛輪儲(chǔ)能,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè)

4、,機(jī)械儲(chǔ)能,,飛輪儲(chǔ)能,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能,,鉛酸電池 鎳系電池 鋰系電池 液流電池 鈉硫電池,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鉛酸電池,,構(gòu)成鉛蓄電池之主要成份如下：　 陽(yáng)極板 ( 過(guò)氧化鉛 .PbO2 )---> 活性物質(zhì) 陰極板 ( 海綿狀鉛 .Pb) ---> 活性物質(zhì) 電解液 ( 稀硫酸 ) ---> 硫酸 ( H2SO4) + 水 ( H2O) 電池外殼 隔離

5、板 其它 ( 液口栓 . 蓋子等 ),應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鉛酸電池,,鉛蓄電池內(nèi)的陽(yáng)極 (PbO2) 及陰極 (Pb) 浸到電解液 ( 稀硫酸 ) 中，兩極間會(huì)產(chǎn)生 2V 的電力。放電狀態(tài)，陰陽(yáng)極及電解液即會(huì)發(fā)生如下的變化： ( 陽(yáng)極 ) ( 電解液 ) ( 陰極 ) PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ( 放電反應(yīng) ) ( 過(guò)氧化鉛 ) ( 硫酸

6、) ( 海綿狀鉛 ) 蓄電池連接外部電路放電時(shí)，稀硫酸即會(huì)與陰、陽(yáng)極板上的活性物質(zhì)產(chǎn)生反應(yīng) , 生成新化合物『硫酸鉛』。,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鉛酸電池,,充電，則陰陽(yáng)極及電解液即會(huì)發(fā)生如下的變化： ( 陽(yáng)極 ) ( 電解液 ) ( 陰極 ) PbSO4 + 2 H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2 H2SO4 + Pb ( 充電反應(yīng) ) ( 硫酸鉛 ) ( 水 ) ( 硫酸鉛 )

7、 由于放電時(shí)在陽(yáng)極板，陰極板上所產(chǎn)生的硫酸鉛會(huì)在充電時(shí)被分解還原成硫酸 , 鉛及過(guò)氧化鉛 。 充電到最后階段時(shí)，電流幾乎都用在水的電解 ，而陰極板就產(chǎn)生氫，陽(yáng)極板則產(chǎn)生氧。,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鉛酸電池,,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鉛酸電池,,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鉛酸電池,,襄樊駝峰電池生產(chǎn)設(shè)備,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鉛酸電池,,襄樊駝峰電池生產(chǎn)設(shè)備,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)

8、能——鉛酸電池,,襄樊駝峰電池生產(chǎn)設(shè)備,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鉛酸電池,,優(yōu)點(diǎn)： 1 壽命長(zhǎng) 2 價(jià)格低 3 可以大電流放電 缺點(diǎn)： 1 鉛的污染 2 能量密度低，也就是說(shuō)過(guò)于笨重,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鎳系電池,,優(yōu)點(diǎn)： 1 良好的大電流放電特性 2 耐過(guò)充放電能力強(qiáng) 3 維護(hù)簡(jiǎn)單 缺點(diǎn)： 1 鎘是有毒的，環(huán)境污染 2 在充放電過(guò)程中如果處理不當(dāng)，會(huì)出現(xiàn)嚴(yán)重的“記憶效應(yīng)”，使

9、得服務(wù)壽命大大縮短,鎳鎘電池,鎳鎘電池（Ni-Cd，Nickel-Cadmiun Batteries, Ni-Cd Rechargeable Battery）是最早應(yīng)用于手機(jī)、筆記本電腦等設(shè)備的電池種類(lèi) 。Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鎳系電池,,鎳氫電池,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鎳系電池,,優(yōu)點(diǎn)： 具有能量密度高、充放電速度快、重量輕、壽命長(zhǎng)、無(wú)環(huán)境污染

10、等優(yōu)點(diǎn) 鎳氫電池能量密度比鎳鎘電池大二倍 缺點(diǎn)： 1 輕微記憶效應(yīng) 2 鎳氫電池串連電池組的管理問(wèn)題比較多，一旦發(fā)生過(guò)充電以后，就會(huì)形成單體電池隔板熔化的問(wèn)題，導(dǎo)致整組電池迅速失效。,鎳氫電池,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鎳系電池,,鋰電池,所謂鋰離子電池是指分別用二個(gè)能可逆地嵌入與脫嵌鋰離子的化合物作為正負(fù)極構(gòu)成的二次電池。人們將這種靠鋰離子在正負(fù)極之間的轉(zhuǎn)移來(lái)完成電池充放電工作的，獨(dú)特機(jī)理的鋰離子電池形象地稱(chēng)為“搖椅

11、式電池”，俗稱(chēng)“鋰電”。,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鎳系電池,,優(yōu)點(diǎn)： 具有能量密度高、充放電速度快、重量輕、壽命長(zhǎng)、無(wú)環(huán)境污染等優(yōu)點(diǎn) 循環(huán)壽命長(zhǎng),一般均可達(dá)到500次以上,甚至1000次以 缺點(diǎn)： 鋰離子電池主要的問(wèn)題是在過(guò)充電和過(guò)放電狀態(tài)電池會(huì)發(fā)生爆炸，手機(jī)電池都是使用的單體電池，再經(jīng)過(guò)良好的保護(hù)電路來(lái)配合使用，基本上杜絕了電池爆炸的問(wèn)題。,鋰電池,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鋰系電池,,鋰電池,青山電動(dòng)車(chē),應(yīng)用

12、電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鋰系電池,,鋰電池,青山電動(dòng)車(chē),應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鋰系電池,,鋰電池,青山電動(dòng)車(chē),應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——液流電池,,電解質(zhì)溶液（儲(chǔ)能介質(zhì)）存儲(chǔ)在電池外部的電解液儲(chǔ)罐中，電池內(nèi)部正負(fù)極之間由離子交換膜分隔成彼此相互獨(dú)立的兩室（正極側(cè)與負(fù)極側(cè)），電池工作時(shí)正負(fù)極電解液由各自的送液泵強(qiáng)制通過(guò)各自反應(yīng)室循環(huán)流動(dòng)，參與電化學(xué)反應(yīng)。,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——液流電池,,液流儲(chǔ)能電池是一類(lèi)適合于固定

13、式大規(guī)模儲(chǔ)能（蓄電）的裝置，相比于目前常用的鉛酸蓄電池、鎳鎘電池等二次蓄電池，具有功率和儲(chǔ)能容量可獨(dú)立設(shè)計(jì)（儲(chǔ)能介質(zhì)存儲(chǔ)在電池外部）、效率高、壽命長(zhǎng)、可深度放電、環(huán)境友好等優(yōu)點(diǎn)，是規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的首選技術(shù)之一。,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——液流電池,,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),化學(xué)儲(chǔ)能——鈉硫電池,,鈉硫電池是美國(guó)福特（Ford）公司于1967年首先發(fā)明公布的 鈉硫電池，是一種以金屬鈉為負(fù)極、硫?yàn)檎龢O、陶瓷管為電解質(zhì)隔膜的二次電

14、池。在一定的工作度下，鈉離子透過(guò)電解質(zhì)隔膜與硫之間發(fā)生的可逆反應(yīng)，形成能量的釋放和儲(chǔ)存。,鈉硫電池的理論比能量高達(dá)760Wh／kg，且沒(méi)有自放電現(xiàn)象。放電效率幾乎可達(dá)100％。鈉硫電池的基本單元為單體電池，用于儲(chǔ)能的單體電池最大容量達(dá)到650安時(shí)，功率120W 以上。將多個(gè)單體電池組合后形成模塊。模塊的功率通常為數(shù)十kW，可直接用于儲(chǔ)能。 鈉硫電池在國(guó)外已是發(fā)展相對(duì)成熟的儲(chǔ)能電池。其壽命可以達(dá)到使用10～15年。,基本的電池反應(yīng)是：

15、2N a + xS= Na2Sx,缺點(diǎn)：高溫350ºC熔解硫和鈉,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),電磁儲(chǔ)能,,超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)(superconducting magnetic energy storage，SMES) 利用超導(dǎo)體制成的線(xiàn)圈儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，功率輸送時(shí)無(wú)需能源形式的轉(zhuǎn)換，具有響應(yīng)速度快(ms 級(jí))，轉(zhuǎn)換效率高(³96%)、比容量(1~10 Wh/kg)/比功率(104~105 kW/kg)大等優(yōu)點(diǎn)，

16、可以實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)大容量能量交換和功率補(bǔ)償。,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),超級(jí)電容,,超級(jí)電容是近幾年才批量生產(chǎn)的一種新型電力儲(chǔ)能器件，也稱(chēng)為電化學(xué)電容。它既具有靜電電容器的高放電功率優(yōu)勢(shì)又像電池一樣具有較大電荷儲(chǔ)存能力，單體的容量目前已經(jīng)做到萬(wàn)法拉級(jí)。同時(shí)，超級(jí)電容還具有循環(huán)壽命長(zhǎng)、功率密度大、充放電速度快、高溫性能好、容量配置靈活、環(huán)境友好免維護(hù)等優(yōu)點(diǎn)。,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),超級(jí)電容,,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),超級(jí)電容,,應(yīng)用電子技術(shù)專(zhuān)業(yè),儲(chǔ)能