什么是储能
储能技术是实【shí】现能量双向流【liú】动的有效载体【tǐ】，是保障风能、太阳能等【děng】清洁能【néng】源【yuán】大【dà】规模发展和电【diàn】网安全经济运行的关【guān】键技术。以太【tài】阳【yáng】能光伏发电为例，往往【wǎng】在中午发电功率最高，但是在中午，用电需求并不高，这时如果没有储【chǔ】能，光伏发电就将白白浪费。采【cǎi】用【yòng】了储能以后，就可【kě】以把【bǎ】这个【gè】时【shí】候不用的【de】光伏发电【diàn】量储存起【qǐ】来，等到用电高【gāo】峰如晚【wǎn】上七八点钟，再把电量释【shì】放出【chū】来，实现光伏【fú】资源的最大化利用，提高【gāo】可再生能源的利用【yòng】水【shuǐ】平。
按照【zhào】储能载体技术类型【xíng】，大【dà】规模储能技术可分为机械类【lèi】储能(抽【chōu】水蓄能、压缩空气【qì】储能【néng】、飞轮储能)、电气【qì】类储【chǔ】能【néng】(超导【dǎo】磁【cí】储【chǔ】能、超级电容器储【chǔ】能【néng】等)、电化学【xué】储能(高温钠系电池、液流电池、铅碳电【diàn】池、锂离子电池等)、热储能(储冷【lěng】技术、化学储热【rè】技术等【děng】)、化学类储能等。
超大型“充电宝”预制舱式混合储能系统
预制舱式储能系统由两套混【hún】合储能系统【tǒng】组成。一套含20千瓦×15秒超级电容储能和200千【qiān】瓦×2小【xiǎo】时【shí】锂【lǐ】电池(可用电【diàn】池容量【liàng】为400千瓦时)，通过±375伏直流母【mǔ】线接入系【xì】统;另一【yī】套含80千【qiān】瓦×15秒超级电容储能和【hé】400千瓦×2小时锂电池(可用电池容量为800千【qiān】瓦时)，通过±750伏直【zhí】流母线【xiàn】接入系统【tǒng】。
在系统【tǒng】设计时【shí】，通过技术、经济【jì】及实【shí】用等多【duō】角度【dù】全面考虑【lǜ】，最【zuì】终选【xuǎn】取超级电【diàn】容和锂【lǐ】电池【chí】组成混合储能，以满足【zú】区【qū】域微电网对储能响应【yīng】速度和能【néng】量密度的双重要求。预制舱式结构具有占地面积小，模块化，便【biàn】于安装、运输、维【wéi】护等优点。
以下是设计师吴涛的专访：
记者：在【zài】设计预制舱式储能系统时，选择了超级【jí】电容【róng】和锂电池组【zǔ】成混合【hé】储【chǔ】能，为什么选【xuǎn】择超级【jí】电容储【chǔ】能，而不是超导储能或飞轮储能?
吴涛：每种储能方式有各自的优缺点。
飞轮储能【néng】利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起【qǐ】来。需【xū】要【yào】能量时，飞【fēi】轮减速运【yùn】行，将存储【chǔ】的能量【liàng】释放出来【lái】。不足之处是：能量【liàng】密度不【bú】够高、自放电【diàn】率高，如停止【zhǐ】充【chōng】电，能量【liàng】在几个到【dào】几十个小【xiǎo】时内就【jiù】会自行耗尽。
超【chāo】导储能是利【lì】用超导体的【de】电阻为零特【tè】性制成的【de】储存电能的装置。超导储能系统【tǒng】包括超【chāo】导线【xiàn】圈、低温系统【tǒng】、功率调节【jiē】系统和监控系统4大部【bù】分。不【bú】足之处【chù】是【shì】：超导储能的【de】成本很高【gāo】(材料和低【dī】温制冷系统)，可靠性和经济【jì】性也【yě】是重要制约因素。
超级电【diàn】容【róng】器储能用活性炭多孔电极和电解质组【zǔ】成的双电层结构【gòu】获得超大的【de】电【diàn】容量。超级电【diàn】容器的充放电【diàn】过程始终【zhōng】是物理过程，充电时【shí】间【jiān】短、使【shǐ】用寿命【mìng】长、温度特性好、节【jiē】约能源和绿色环【huán】保。不足之处【chù】是：与电【diàn】池相比，其能【néng】量【liàng】密度相对较低，直【zhí】接导致的就是续【xù】航能力差。
超级电容【róng】能量密度【dù】低，但响应速【sù】度快;锂电池【chí】响应速度【dù】慢，但能量密度高。综合发挥两者的【de】优【yōu】势，我【wǒ】们设计超级电容和锂电池混合储能系统，可【kě】同时满足微【wēi】电【diàn】网系统对能【néng】量【liàng】特【tè】性和功率特性的需求，提高分【fèn】布【bù】式电源【yuán】的安全并网运行能力，解决【jué】微电网电压【yā】和频率【lǜ】波动问题。
记者：在您提到【dào】各种【zhǒng】储能方【fāng】式时，都会【huì】提到功率特性和能量特【tè】性的概念，您能【néng】讲讲究竟什么是【shì】功率特性和能量特【tè】性吗【ma】?
吴【wú】涛【tāo】：打个比【bǐ】方【fāng】，我们都知【zhī】道现【xiàn】在【zài】的电【diàn】动汽【qì】车用动力电【diàn】池储存电能，为电动【dòng】汽【qì】车的启动和行驶提供能量。其【qí】实，电动【dòng】汽车的启动和平【píng】稳行驶对【duì】电能的需求【qiú】特性【xìng】是不同的。在启动阶段，需要短时提供大功率(这就是【shì】功【gōng】率特性需求【qiú】)，这样能【néng】够快速【sù】启动并完成加速，如果【guǒ】采用超【chāo】级电容储能方式来供电，利用其快速【sù】响应【yīng】的特性，就能【néng】够有效【xiào】解决电动汽车起【qǐ】步【bù】“肉”的问题【tí】。而平稳行驶阶【jiē】段，需要【yào】持续提供稳定【dìng】的电能供应(这就是能量特【tè】性需求)，这时候利用锂电【diàn】池供电，利用锂电池的高能量【liàng】密度，就能够持续为电动汽【qì】车提供能量，保【bǎo】证汽车的续【xù】航里程。
“空气电池”压缩空气储能
压缩【suō】空气储【chǔ】能技术具有储【chǔ】能容量大【dà】、成【chéng】本低、寿命【mìng】长、无污染、无地理【lǐ】条件限【xiàn】制等【děng】优势，可【kě】有【yǒu】效解决新能源规模化消纳、调【diào】峰填【tián】谷等问题。压缩空气储能项目采用了液化空气储能【néng】的【de】技术路线【xiàn】，装置【zhì】具有夏季供冷、冬季供暖及高洁净度供风等多种【zhǒng】服【fú】务【wù】模【mó】式。装置可为园区提供500千瓦【wǎ】时的电力，夏季【jì】供冷量约2.9吉焦【jiāo】/天，冬季供暖量约4.4吉焦【jiāo】/天，满足【zú】2500平方【fāng】米用户供【gòng】热供冷要求。
以下是设计师王乐的专访：
记者：压【yā】缩空气储能系【xì】统是世【shì】界首套“空【kōng】气电【diàn】池【chí】”，相当于是一个【gè】能源空调。您能介绍【shào】一下压缩空气储【chǔ】能装置的结构和【hé】工作原理吗?
王乐：压缩空气【qì】储【chǔ】能装【zhuāng】置由【yóu】压缩液化单元【yuán】、蓄冷蓄【xù】热单元和膨【péng】胀发电单元【yuán】组【zǔ】成。储能时，将谷【gǔ】电或富余电【diàn】能转化为液【yè】态空气存【cún】储;释能时，通过膨胀【zhàng】发电机组【zǔ】对外输【shū】送电力。工作【zuò】过程中，可【kě】通【tōng】过回收利用【yòng】压缩过程中的【de】余【yú】热以及膨胀【zhàng】过程中【zhōng】的余冷提升系统效率，与【yǔ】传统和绝【jué】热压缩空【kōng】气【qì】储能技术【shù】相比，具有储能密度高、占地面积小等特点。压缩空气【qì】储能装置能够在储存能量的同时进行温度调【diào】节。同时【shí】，它还是个不错【cuò】的空气净化【huà】器。
创新特色：
01实现园区冷热电气综合供【gòng】给。通【tōng】过能量梯级利用，利【lì】用溴化【huà】锂制冷和膨【péng】胀制冷等【děng】技术，实现供【gòng】热、供冷【lěng】、供电、供洁净空气【qì】，满足【zú】用户多【duō】样化【huà】能源需求。
02超低【dī】温蓄冷技【jì】术。克服罐内【nèi】温【wēn】度均一化问【wèn】题【tí】，研制了可实现低品位冷能【néng】储【chǔ】存和【hé】利【lì】用的深冷储冷装置，储冷最低温度可达-150℃。
03低损耗换【huàn】热技术。采用【yòng】板【bǎn】翅式换热器设【shè】计方【fāng】法，设计了紧凑【còu】型的高效蒸发器，实现了高压力【lì】、小温差换热。
内容内容来源【yuán】于国网江苏【sū】省电【diàn】力有限公司、全球能源互【hù】联网研究院有限公司、国网江【jiāng】苏省电力有限公【gōng】司电力科学研【yán】究院【yuàn】，梁立晓、章【zhāng】岑、周瑾、黄蕾【lěi】等对本【běn】文【wén】有贡献【xiàn】。
