储能有哪些类型,有哪些优缺点?
1,超级电容储能
根据电化学双电层理论,也称双电层电容器。两个电荷层之间的距离很小(一般小于0.5毫米)。特殊的电极结构,使电极表面积增加一万倍,电容极大。
超级电容器储能的发展已有50多年的历史,近二十年来技术进步很快,其电容较传统电容器大大增加,达到几千法拉的量级,比功率密度可达传统电容器的十倍。
超级电容储能直接将电能储存在电场中,无能量形式转换,充放电时间快,适用于改善电能质量。由于其低能量密度,它适合与其他能量存储装置结合使用。
2.超导储能
超导储能系统由置于低温容器(杜瓦瓶)中的超导材料制成的线圈、功率调节系统(PCS)和低温制冷系统组成。
能量以在超导线圈中循环的DC电流的形式存储在磁场中。
超导储能适用于改善电能质量、增加系统阻尼、提高系统稳定性,尤其适用于抑制低频功率振荡。
但由于其成本高,维护复杂,虽然有商用的低温和高温超导储能产品,但在电网中的应用很少,大部分是实验性的。SMES在电力系统中的应用依赖于超导技术的发展(尤其是材料、低成本、制冷、电力电子等技术的发展)。
3.铅酸电池
铅酸电池是世界上应用最广泛的电池之一。铅酸电池中的阳极(PbO2)和阴极(Pb)浸在电解液(稀硫酸)中,两个电极之间会产生2V的电势,这就是铅酸电池的原理。
铅酸蓄电池常用作电力系统的应急电源或备用电源。在过去,大多数独立的光伏发电系统都配备了这种电池。目前有逐渐被其他电池(如锂离子电池)取代的趋势。
4.锂离子电池
锂离子电池实际上是一种锂离子浓缩电池,正负极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成。
充电时,Li+从正极脱出,通过电解液嵌入负极,此时负极处于富锂状态,正极处于贫锂状态;相反,Li+从负极脱嵌并通过电解质插入正极,正极处于富锂状态,负极处于贫锂状态。
锂离子电池由于在电动车、电脑、手机等便携移动设备上的应用,几乎成为世界上应用最广泛的电池。
锂离子电池的高能量密度和功率密度是其能够被广泛应用和关注的主要原因。
其技术发展迅速。近年来,由于大规模生产和多场合应用,其价格迅速下降,因此在电力系统中得到越来越多的应用。
锂离子电池技术仍在发展中,目前的研究重点是进一步提高其使用寿命和安全性,降低成本,开发新的正负极材料。
5、钠硫电池
钠硫电池的阳极由液态硫组成,阴极由液态钠组成,中间有陶瓷材料制成的β铝管。电池的工作温度应保持在300℃以上,使电极处于熔融状态。
日本NGK公司是世界上唯一能制造高性能钠硫电池的制造商。目前使用的是50kW的模块,一个MW级的大容量电池组件可以由多个50kW的模块组成。
日本、德国、法国、美国等地已建成200多座这样的储能电站,主要用于负荷均衡、移峰填谷、改善电能质量和可再生能源发电,电池价格仍然较高。
6、全钒液流电池
在液流电池中,能量储存在溶解于液体电解质中的电活性物质中,并且液体电解质储存在电池外部的槽中。储存在槽中的电解液由泵抽到电池堆中,电能通过电极和薄膜转化为化学能或化学能转化为电能。
液流电池的系统很多,其中最受关注的是钒液流电池(VRFB)。
这种电池技术是由澳大利亚新南威尔士大学首先发明的,后来这项技术被转移到了加拿大的VRB。
2010后被中国普能公司收购,中国普能公司的产品已在国内外部分试点项目中得到应用。
电池的功率和能量是无关的,储存的能量取决于储能罐的大小,因此可以储存几个小时到几天的能量,容量也可以达到MW级别,适合在电力系统中应用。
储能的优点和缺点:
在各种储能系统中,锂离子电池储能是目前比较成熟的储能方式。以橄榄石磷酸亚铁锂为活性物质的锂离子二次电池具有能量密度高、制造成本低、使用寿命长等诸多优点。随着电动汽车产业的推进,与磷酸铁锂电池相关的荷电状态估计、电池集成技术、管理系统等方面得到了广泛而深入的研究。但这些研究大多是在电动汽车的使用环境、运行工况和条件下进行的,其研究成果和结论并不完全适用于以大规模能量输入/输出为特征的电网储能系统。
储能的定义:
广义上讲,储能就是能量储存,是指将一种能量形式以相同的形式储存起来,或者通过某种介质或设备将其转化为另一种能量形式,并根据未来的应用需要,以特定的能量形式释放出来的循环过程。
从狭义上讲,对于电能的储存,储能是指利用化学或物理方法将产生的能量储存起来,并在必要时释放出来的一系列技术和措施。
九种储能电池技术的优缺点比较:
首先,铅酸电池
主要优势:
1,原料易得,价格相对较低;
2.良好的高倍率放电性能;
3、温度性能好,可在-40~+60℃工作;
4.适合浮充,使用寿命长,无记忆效应;
5.废电池容易回收,有利于环保。
主要缺点:
1,比能低,一般30 ~ 40Wh/kg;
2、使用寿命不如Cd/Ni电池;
3、制造过程易污染环境,且必须配备三废处理设备。
二、镍氢电池
主要优势:
1.与铅酸电池相比,能量密度大幅提升,重量能量密度65Wh/kg,体积能量密度提高200 wh/L;
2、功率密度高,可大电流充放电;
3.良好的低温放电特性;
4.循环寿命(提高到1000次);
5、环保无污染;
6.技术比锂离子电池更成熟。
主要缺点:
1,正常工作温度范围-15~40℃,高温性能差;
2、工作电压低,工作电压范围为1.0 ~ 1.4V;
3.价格比铅酸电池和镍氢电池贵,但性能比锂离子电池差。
三。锂离子电池
主要优势:
1,高比能;
2、电压平台高;
3、循环性能好;
4.无记忆效应;
5、环保,无污染;目前是最有潜力的电动汽车动力电池之一。
第四,超级电容器
主要优势:
1,功率密度高;
2.充电时间短。
主要缺点:能量密度低,只有1-10Wh/kg,超级电容续航里程太短,不能作为电动车的主流电源。
动词 (verb的缩写)燃料电池
主要优势:
1,比能量高,汽车里程长;
2、功率密度高,可大电流充放电;
3、环保,无污染。
主要缺点:
1,系统复杂,技术成熟度差;
2.氢气供应系统建设滞后;
3.对空气中的二氧化硫有很高的要求。由于中国空气污染严重,燃料电池汽车在中国的寿命很短。
六、钠硫电池
优势:
1,高比能(理论760 wh/kg;实际390 wh/kg);
2.高功率(放电电流密度可达200 ~ 300ma/cm2);
3、充电速度快(30min充满);
4.使用寿命长(15年;或者2500~4500倍);
5、无污染,可循环利用(Na和S回收率近100%);6、无自放电现象,能量转换率高;
不足:
1,工作温度高,其工作温度为300~350度,工作时电池需要一定的加热和绝缘,启动较慢;
2、价格贵,10000元/度;
3.安全性差。
七、液流电池(钒电池)
优势:
1,安全深度放电;
2、规模大,储槽尺寸不限;
3、具有较大的充放电倍率;
4.使用寿命长,可靠性高;
5、无排放,噪音低;
6、快速充放电切换,仅需0.02秒;
7.选址不受地域限制。
缺点:
1,正负电解液交叉污染;
2.一些使用昂贵的离子交换膜;
3.两种溶液体积大,比能低;
4.能量转换效率不高。
八、锂空气电池
致命缺陷:固态反应的产物氧化锂(Li2O)会在正极堆积,阻碍电解液与空气的接触,从而导致放电停止。科学家认为,锂空气电池的性能是锂离子电池的10倍,可以提供和汽油一样的能量。锂空气电池从空气中吸收氧气来充电,所以可以更小更轻。全球很多实验室都在研究这项技术,但如果没有重大突破,可能需要10年才能实现商业化。
九、锂硫电池(锂硫电池是一种极具发展前景的大容量储能系统)
优势:
1,能量密度高,理论能量密度可达2600 wh/kg;
2、原材料成本低;
3.能耗更少;
4.低毒性。