什么是储能
储【chǔ】能【néng】技术是实现能量双向流动【dòng】的有效载体，是【shì】保障风能、太【tài】阳能等清洁能【néng】源大规模【mó】发展【zhǎn】和电网安全经济运行【háng】的关键技术。以太【tài】阳能光伏发电为例，往往在中【zhōng】午发电【diàn】功率最高，但【dàn】是在中【zhōng】午，用电【diàn】需求并不高，这时【shí】如果没有储能，光伏发电就将白白浪费。采用了储能【néng】以后【hòu】，就【jiù】可以把【bǎ】这个时候【hòu】不用【yòng】的光伏发电量储存【cún】起来，等到【dào】用电高峰如晚上七【qī】八点钟，再把电量释放【fàng】出来，实现光伏资源的最【zuì】大化【huà】利用，提高【gāo】可【kě】再生能源的利用水平。
按照储【chǔ】能载体【tǐ】技术类型，大【dà】规模储能技术可分【fèn】为机械【xiè】类【lèi】储能(抽水蓄能、压【yā】缩空气储能、飞轮储能)、电【diàn】气【qì】类储能(超【chāo】导磁储能【néng】、超级电容器储能等)、电化【huà】学储能【néng】(高温钠系【xì】电池、液流电池、铅【qiān】碳【tàn】电【diàn】池、锂离子电池等)、热储能(储【chǔ】冷技术、化学储热技术等)、化【huà】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合储能系统组成。一【yī】套含20千瓦×15秒【miǎo】超级电容储能和【hé】200千瓦×2小时锂电池(可用电池容量为400千瓦【wǎ】时【shí】)，通【tōng】过±375伏直流母线【xiàn】接入系统;另一套【tào】含80千【qiān】瓦×15秒【miǎo】超【chāo】级电容储能和【hé】400千瓦×2小时锂【lǐ】电池(可用电池容【róng】量为800千【qiān】瓦时)，通【tōng】过±750伏直【zhí】流母线接入系统。
在系统设【shè】计时，通过技术【shù】、经济及实用【yòng】等多角度全面考【kǎo】虑，最终选取【qǔ】超级电容【róng】和锂电【diàn】池组成【chéng】混【hún】合储能，以【yǐ】满【mǎn】足区域微电网对储能响应【yīng】速度和能量密度的【de】双重要求。预制舱【cāng】式结构具【jù】有占【zhàn】地面积小，模【mó】块化，便于【yú】安装、运输、维护等优点。
以下是设计师吴涛的专访：
记者：在设计【jì】预制舱式储能系【xì】统【tǒng】时【shí】，选择了超级电容和锂电池【chí】组成【chéng】混合【hé】储能【néng】，为【wéi】什么选择超【chāo】级电容储能，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。
飞轮储能利用高速旋【xuán】转的飞轮将能量以【yǐ】动能的形【xíng】式储存【cún】起来。需要能量【liàng】时【shí】，飞【fēi】轮减速运行，将存储的能【néng】量释放出【chū】来。不足之处是：能【néng】量密【mì】度不够高、自放电【diàn】率高，如【rú】停【tíng】止充电【diàn】，能量在几个到几十个小时内就会自【zì】行耗尽。
超导【dǎo】储能是利用【yòng】超导体的电阻为零特【tè】性制成【chéng】的储存电能的装置。超导储【chǔ】能系统【tǒng】包括超【chāo】导线【xiàn】圈、低温系统、功率调【diào】节系统和监【jiān】控系【xì】统4大【dà】部分。不足之处【chù】是【shì】：超导储能的成本很高(材料和低【dī】温制冷系统【tǒng】)，可靠性和经济性也是重要【yào】制约因素【sù】。
超级电容器【qì】储【chǔ】能用活【huó】性【xìng】炭多【duō】孔电【diàn】极【jí】和电解【jiě】质组成的双电层结构获得超大的电容量。超级电容器的充放电过程始【shǐ】终是物【wù】理过程，充【chōng】电时间短、使用寿【shòu】命长、温度特性好、节约能源和【hé】绿色环保。不足之【zhī】处是：与电【diàn】池相【xiàng】比【bǐ】，其【qí】能量密度相对【duì】较低，直接导致的就是【shì】续航能力差。
超级电【diàn】容能【néng】量密度低，但响应速度快;锂电池响应速度慢，但能量密度【dù】高。综合发挥两者【zhě】的优势，我们【men】设计【jì】超级电容【róng】和锂电池【chí】混【hún】合储能系【xì】统，可同【tóng】时满足微电【diàn】网系【xì】统对能量特性和功率【lǜ】特性的需求，提高分布式电源的安全【quán】并【bìng】网运行能力，解决微【wēi】电【diàn】网电压和频率波动【dòng】问题。
记者：在您【nín】提到各种储能方式时【shí】，都【dōu】会【huì】提到功率【lǜ】特性和能【néng】量【liàng】特性的概念【niàn】，您【nín】能讲讲究竟什么是功率特性和能量特性吗?
吴【wú】涛：打个比方，我们都知道【dào】现在的电动【dòng】汽车用动力电池储存电能【néng】，为电动汽车【chē】的启动和行驶提供能量。其实，电动汽车的启动和平稳行【háng】驶对电能的需求【qiú】特性是不同的【de】。在启动阶【jiē】段，需【xū】要短【duǎn】时提供大功率(这就是【shì】功率特性需求)，这样能够【gòu】快速启动并完成加【jiā】速，如果采用【yòng】超【chāo】级【jí】电容储【chǔ】能方式来供电，利【lì】用其快【kuài】速【sù】响应【yīng】的【de】特性【xìng】，就能够有效解决电动汽【qì】车起步“肉”的问【wèn】题。而平【píng】稳行驶阶段，需要【yào】持【chí】续提【tí】供稳定的电能供应【yīng】(这就是能量【liàng】特性需求)，这时候利用锂电【diàn】池供电，利用锂电【diàn】池的高能量密度，就能【néng】够持【chí】续为【wéi】电动汽车提供能【néng】量，保证【zhèng】汽车【chē】的续航里程。
“空气电池”压缩空气储能
压【yā】缩空气储能技术具有储能容量大、成本低、寿【shòu】命长、无污染、无地【dì】理条件限【xiàn】制等优势，可有效解决新能源规【guī】模化【huà】消纳、调峰填谷等问【wèn】题。压缩空气【qì】储【chǔ】能项【xiàng】目采用了液化空气储【chǔ】能的【de】技【jì】术路线【xiàn】，装置具有夏【xià】季供冷、冬季供【gòng】暖【nuǎn】及高【gāo】洁净度供风等多种服务模式。装置【zhì】可为【wéi】园区【qū】提供500千瓦【wǎ】时的电力，夏【xià】季供冷量约2.9吉焦/天，冬季供暖量约4.4吉焦/天，满足2500平【píng】方【fāng】米用户供热供冷要【yào】求。
以下是设计师王乐的专访：
记者【zhě】：压缩【suō】空气【qì】储能系统是世界首套“空气电池”，相当于是一个能源空调【diào】。您能介绍【shào】一下压【yā】缩【suō】空气储能装置的结构和【hé】工作原理吗【ma】?
王【wáng】乐【lè】：压缩空气储能装置由【yóu】压缩液化单【dān】元、蓄【xù】冷【lěng】蓄热单元和膨胀发电单元组成【chéng】。储能时，将谷【gǔ】电或【huò】富余电能转化【huà】为液态空【kōng】气【qì】存储;释能时，通过膨胀发电机组对外输送电力。工作过【guò】程【chéng】中，可通过回【huí】收利【lì】用压缩过程中的余热以【yǐ】及膨胀过程【chéng】中的余冷提升系统效率【lǜ】，与传统和绝热【rè】压【yā】缩空气储【chǔ】能技术相【xiàng】比，具有储能密度【dù】高、占地【dì】面积小等特点。压缩空气储能【néng】装【zhuāng】置【zhì】能够在储存能量的同时进行温度【dù】调节。同时，它还是个不【bú】错的空【kōng】气净化【huà】器。
创新特色：
01实现园区冷热电【diàn】气【qì】综合供给。通过能量梯【tī】级利用，利用溴化锂制冷和【hé】膨胀制冷等技术【shù】，实现【xiàn】供【gòng】热、供冷、供电【diàn】、供洁【jié】净空气，满足用户多【duō】样化能源需求。
02超低温【wēn】蓄冷技术。克服【fú】罐【guàn】内温度【dù】均一化问【wèn】题，研制了【le】可实现低【dī】品位冷能储存和利用的深冷【lěng】储冷装置【zhì】，储冷最低温度可达-150℃。
03低损耗【hào】换热【rè】技术。采用板翅式【shì】换热器设计方【fāng】法，设计【jì】了紧【jǐn】凑型的高效蒸发器，实现【xiàn】了高【gāo】压力、小温差换热。
内容内容来源于【yú】国网江苏省电力有限公司【sī】、全球能源互【hù】联网研【yán】究院有限【xiàn】公司、国网江苏省电【diàn】力有限公司电力【lì】科【kē】学研究院，梁立晓、章岑、周【zhōu】瑾、黄【huáng】蕾【lěi】等对本文有贡献【xiàn】。
