储能技术-全套PPT课件.pptx

第1章 储能概述储能的概念储能的作用储能的分类储能发展简史未来储能发展动向我国储能现状及挑战本书主要内容总结与展望1.1 储能的概念广义的储能 从广义上讲，储能即能量存储，具体是指通过某种介质或设备，将一种能量用相同或不同形式的能量存储起来，在某一时刻再根据需要以特定的形式进行释放的过程。 广义的储能包括一次能源（原煤、原油、天然气、核能、太阳能、水能和风能等）、二次能源（电能、氢能、煤气和汽油等）和热能等各种形式的能量的存储。狭义的储能 从狭义上讲，储能是指利用机械、电气、化学等的方式将能量存储起来的一系列技术和措施。 本书介绍的储电、储热和储氢即属于狭义的储能。1.1 储能的概念储能的基本特性 1) 存储容量。顾名思义，存储容量是指储能系统所能存储的有效能量，主要用于描述储能系统对能量的存储能力。 2) 实际使用能量。实际使用能量是指储能系统在应用过程中所能释放的有效能量，主要用于描述储能系统对能量的释放能力。 3) 能量转换效率。能量转换效率是指储能系统在完成某次充放电循环后，所能释放的有效能量与所能存储的有效能量的比值。由于能量在存储过程中会产生损耗，能量转换效率小于1。 4) 能量密度。从质量或体积的角度，能量密度可分为质量能量密度与体积能量密度，分别对应单位质量或体积的储能系统所能存储的有效能量。 1.1 储能的概念储能的基本特性 5) 功率密度。与能量密度类似，功率密度可分为质量功率密度与体积功率密度，分别对应单位质量或体积的储能系统所能输出的最大功率。 受储能材料限制，储能系统通常难以兼具较高的能量密度和功率密度。比如，抽水蓄能系统的能量密度较大，但功率密度较小；蓄电池的功率密度普遍较高，但能量密度往往偏小。 6) 自放电率。自放电率是指储能系统在单位时间内的自放电量，主要用以反映储能系统对所存储的能量的保持能力。 7) 循环寿命。储能系统每经历一个完整的能量存储和释放过程，便称为一个循环。储能系统在寿命周期内所能实现的最大循环次数，称为循环寿命。 8) 其它指标。除上述指标外，常用的储能技术指标还包括技术成熟度、兼容性、可移植性、安全性、可靠性和环保性等。 1.2 储能的作用储能是可再生能源规模化发展的重要支撑一方面，储能可以提高可再生能源并网消纳率。另一方面，储能可以提高可再生能源电力系统的安全性及电能质量，从根本上促进可再生能源的开发利用。储能电池是新能源汽车的核心部件未来电动汽车中的电池系统可以作为一个存储单元与电网进行互动，从而降低用电成本。另一方面，储能电池系统还能在汽车减速制动过程中将汽车的部分动能转化为电能并存储起来，降低能耗。1.2 储能的作用储能是现代电网的重要组成部分储能作为最具代表性的灵活调节资源，可以提高现代电网的安全稳定性，电网也将由“源-网-荷”的传统运行模式逐渐过渡到“源-网-荷-储”的协调运行模式。储能是构建能源互联网的关键支撑技术储能包括电化学储能、压缩空气储能、储热和储氢等不同形式的能源储存方式，可以建立多种能源之间的耦合关系，发挥能量中转、匹配和优化等作用，是构建能源互联网的关键支撑技术。1.3 储能的分类根据储能载体的类型分类 根据储能载体的类型，储能一般可分为机械类储能、电气类储能、电化学储能、热储能和氢储能五大类。1.3 储能的分类根据储能的作用时间分类 根据储能的作用时间不同，可将储能分为分钟级以下储能、分钟至小时级储能和小时级以上储能。时间尺度主要储能类型运行特点主要应用场景分钟级以下超级电容器超导储能飞轮储能动作周期随机毫秒级响应速度大功率充放电辅助一次调频提高系统电能质量分钟至小时级电化学储能充放电转换频繁秒级响应速度能量可观二次调频跟踪计划出力平滑可再生能源发电提高输配电设施利用率小时级以上抽水蓄能压缩空气储能储热储氢大规模能量存储削峰填谷负荷调节1.3 储能的分类机械类储能目前，机械类储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。抽水蓄能抽水蓄能是以水为能量载体的一种储能技术。在电力系统负荷低谷时，通过电动机机械做功，把将下游水库的水抽到上游水库，将过剩的电能转换成水体势能的形式储存起来；在负荷高峰时，通过发电机将存储在上游水库的水体势能转换成电能以供应电力系统的尖峰电量。抽水蓄能具有调峰、调频、调相、紧急事故备用和黑起动等功能，在电力系统中的应用最为广泛。1.3 储能的分类机械类储能压缩空气储能压缩空气储能是以压缩空气为载体的一种储能技术。储能时，电能或机械能驱动压缩机从环境中吸取空气将其压缩至高压状态并存入储气装置，即将电能或机械能转化为压缩空气的内能和势能；释能时，储气装置中存储的压缩空气进入空气透平中膨胀做功发电，压缩空气中蕴含的内能和势能重新转化为电能或机械能。压缩空气储能可广泛用于电源侧、电网侧和用户侧，发挥调峰、调频、容量备用、无功补