（国网河南省电力公司郑州供电公司 河南郑州 450000）
摘要：本论文介绍了由储能技术的问世到发展，并详细介绍了出能技术的类型及其原理。从电化学储能、电磁储能、再到机械储能。最后介绍了储能技术在风力发电与火力发电中的应用和储能技术的优势。
关键词：储能；电力；电网
引言
随着社会科技的发展，社会对用电需求的增加，人们对电力系统提出了更高的要求，电力系统也面临着巨大的挑战。传统的电网具有刚性的特点，在发~输~配~用的环节几乎在同一时刻完成，必须时时刻刻保持着各个环节的功率平衡，这就使电力系统环节具有很少的容错率。如果我们在其中加入一个电能的存储环节，这样就能将刚性的电能转变为柔性的电能，使得电力系统中的容错率稍微提高。储能技术可以提高电力系统的利用率，增强电力系统的灵活性和稳定性平常将溢出的电能储存起来，等到电力不足时再将储存的电能释放出来。储能系统负荷的削峰填谷等方面，具有广阔的发展前景和巨大的应用潜力，是大规模储能技术的重要发展方向之一。
1 储能技术的发展
储能技术是将一种形式的能量通过物理或化学转化为同一种或另一种能量形式，并根据实际需求将储存的能量释放出来的过程，利用这种技术，我们可以实现能量的自由存取，因此具有很强的实用性和可操作性。
由于不同储能方式的技术特性不同，其应用场合及发展程度也不同。储能装置按照能量储存类型可以分为以下几种：电化学储能、电磁储能、机械储能等，其中电化学储能主要包括铅酸蓄电池、锂电池、钠硫电池、液流电池等；电磁储能主要有超级电容器储能、超导储能、高能密度电容储能等；机械储能主要有压缩空气储能、抽水蓄能和飞轮储能[1]。
2 电化学储能
电池储能系统，是将电能存储在蓄电池中，是最早应用的储能形式，不仅能向电力系统提供柔性的电能，而且可以充分发挥电能的诸多优势，如经济、洁净、高效、易于长期存储等优势，在电力系统中应用范围较广。电化学储能最早可以追溯到1859年勒克朗谢发明的铅酸蓄电池，160多年来这个领域发展非常迅速，从最初的铅酸硫电池到现在的锂离子电池、从最初生活应用到现在的交通出行，无一不与电化学储能相关。目前，这也是应用最为广泛的储能方式之一。电化学储能包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池等等。液流电池具有大规模储能的潜力，但目前使用最广泛的还是铅酸电池。电化学储能可以暂时将电能转化为化学能，储存在电池中，等到需要的时候，就可以提供稳定的电流强度的电能。
电化学储能主要分为铅酸电池、液流电池、锂离子电池三大类。
到20世纪初，铅酸电池经历了许多重大的改进，提高了寿命和能量密度等性能。但到目前为止，仍有两个主要缺点1:充电末期,电解液会分解为氢气和氧气，气体析出，需经常加酸、加水，维护任务繁重2:气体溢出时携带酸雾，腐蚀周围设备，并污染环境，限制了电池的应用。近几十年来，各国竞相开发密封铅酸硫电池，希望获得干净、绿色的能源。
铅酸硫电池经过多年的发展，已经在其比能量、寿命、高低温适应性方面取得了巨大进展。目前我国正在所限与其它国家的差距，并在部分方面已经达到国际领先水平。
随着二十世纪微电子技术的发展，人们对电池的大小提出了要求。锂电池随之进入了大规模的使用阶段。相比于铅酸电池，锂电池具有比能量高、寿命长、携带更加方便等特点。锂电池大量应用在手机、笔记本电脑、电动汽车、家用小电器上，可以说应用最为方便。
钠硫电池具有许多特色之处，其理论比能量比铅酸电池高出3-4倍。钠硫电池作为新型化学电源家族中的一个新成员出现后，已在世界上许多国家受到极大的重视和发展。由于钠硫电池具有高能电池的一系列诱人特点，所以一开始不少国家就首先纷纷致力于发展其作为电动汽车用的动力电池，也曾取得了不少令人鼓舞的成果，但随着时间的推移表明，钠硫电池在移动场合下(如电动汽车)使用条件比较苛刻，无论从使用可提供的空间、电池本身的安全等方面均有一定的局限性。所以在80年代末和90年代初开始，国外重点发展钠硫电池作为固定场合下(如电站储能)应用，并越来越显示其优越性[2]。
3 电磁储能
由于石油资源日渐短缺，燃烧也对环境造成影响。化学电池虽然具有一定成效，但其造价昂贵、污染环境等问题一直没有很好的解决办法。而超级电容器因其优异性的特点可以代替部分的传统电源，并且比传统电池具有更广阔的前途。因此，世界各国都在不遗余力地对超级电容器进行研究与开发。
根据超导体在临界温度下达到超导态后电阻为零的特性，由于在超导线圈这一闭合回路内电流不会衰减而永久流通(永久电流)，永久电流的能量便以磁场的形式储存在超导线圈中，等到需要的时候再释放出来。
超级电容器具有充放电速度快、功率密度高、循环使用寿命长、环境友好、工作温度范围宽等优点。这种电池目前的主要问题是能量密度低、成本高。关键技术主要包括电极材料及电解质溶液关键材料技术、电压均衡技术等。
超导储能系统可以进行多次的充能和放能，可同时控制和调节有功和无功，且有功与无功相互独立。
期刊文章分类查询,尽在期刊图书馆超导储能系统具有储能容量大、能量转换效率高、循环寿命长等显著优势,受到了普遍的关注与研究,是一种前景非常好的储能方式[3]。
超导磁储能系统装置一般由超导线圈、低温容器、制冷装置、功率变换装置、失超保护系统和监测控制系统几个主要部分组成。超导磁体电阻为零，在通过直流电流时没有焦耳损耗，因此它可传输的平均电流密度比一般常规磁体要高 1～2 个数量级，且可产生很强的磁场，因此具有很高的能量存储密度。由于超导磁体储能是以直流方式进行的，因此它必须通过变流器才能实现与交流电力系统之间的电能交换，从而参与电网的功率调节[4]。
4 机械储能
机械储能是最早应用于生活的储能技术，它是起源于生活，又服务于生活。机械储能分为飞轮储能、抽水蓄能、压缩空气储能三类。
飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。飞轮储能装置中有一个内置电机，它既是电动机也是发电机。在充电时，它作为电动机给飞轮加速；当放电时，它又作为发电机给外设供电，此时飞轮的转速不断下降；而当飞轮空闲运转时，整个装置则以最小损耗运行。
飞轮储能具有工作温度范围广、可靠性高、使用寿命长、对环境友好等特点，已经在陆地电力系统、航空航天、新能源分布式发电等方面取得了日益广泛的应用。
抽水储能电站投入运行时必须配备上、下游两个水库(上、下池)，负荷低谷时段抽水储能设备工作在电动机状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，负荷高峰时抽水储能设备工作于发电机的状态，利用储存在上游水库中的水发电。按上水库有无天然径流汇入分为纯抽水、混合抽水和调水式抽水蓄能电站，建站地点力求水头高、发电库容大、渗漏小、压力输水管道短、距离负荷中心近。抽水储能电站可以按照一定容量建造，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，综合效率在70%~85%之间。抽水储能是在电力系统中应用最为广泛的一种储能技术，其主要应用领域包括调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用、和提供系统的备用容量，还可以提高系统中火电站和核电站的运行效率[5-6]。
压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。
在火力发电中，很大一部分热量由于不能够产生足够的热量而会被白白浪费掉。当火力发电装上了这套系统，多余的能量会以压缩空气的形式储存起来，这样就大大地提高火力发电的效率。一方面节约了能源，另一方面也为保护环境做出了贡献。
5 储能技术的应用及现实意义
储能技术在在当今社会应用广泛。例如，在风力发电中，由于风力的不稳定性，由风力发出的电能在频率、电压等可能会不符合民用条件。当使用了储能技术，当风力强时，风力发出的电能除了向负荷供电外，还可以将多余的那一部分以能量的形式储存下来，等到风力较弱时，再将储存的能量释放出来，并转换为电能，向负荷供电。这样就会将不稳定的电能转变为优质电能。
储能技术在交通工具方面也有重要应用。近几年，电动汽车行业如雨后春笋般崛起，这也是归功于储能技术。储能技术解决了能量的存储和转运与释放的问题。
储能主要应用于电力系统、轨道交通、电动工具、电子产品等。随着电力系统、新能源发电、清洁能源动力汽车等行业的飞速发展，对储能技术尤其大规模储能技术提出了更高的要求，储能技术已成为该类产业发展不可或缺的关键环节。特别是储能技术在电力系统中的应用将成为智能电网发展的一个必然趋势，是储能产业未来发展的重中之重。
推广储能技术对加快我国新能源产业发展及推进智能电网建设意义重大，基于国内工业基础，分析了不同储能技术的特点及相应应用领域。针对储能技术目前的现实需求。简述了国内发展流体钒电池的优势。探讨了目前储能技术在应用层面面临的多重挑战。
参考文献：
[1]程时杰，文劲宇，孙海顺.储能技术及其在现代电力系统中的应用[J]．电气应用，2005，24(4): 1-8.
[2]张文亮，丘明，来小康．储能技术在电力系统中的应用[J]．电网技术，2008，32(7): 1-9.
[3]吴晋波，孙海顺，文劲宇，等.利用储能技术实现交流互联电网分区解耦控制的可行性研究[J].中国电机工程学报，2011，31(16)：8-13．
[4]王康，兰洲，甘德强，等.基于超导储能装置的联络线功率控制[J].电力系统自动化，2008，32(8)：5-9．
[5]张华民,王晓丼.全钒液流电池技朮最新研究迚展[J].储能科学与技朮, 2013, 2(3): 281-288.
[6]Electricity Storage Association.Implementation of Storage with Renewables - Industry Status[C].First International Renewable Energy Storage Conference, 2006,19.
论文作者:陈起,周鹏举,拜姝羽
论文发表刊物:《电力设备》2016年第3期
论文发表时间:2016/5/30
标签：储能论文; 技术论文; 电能论文; 电池论文; 能量论文; 超导论文; 电力系统论文; 《电力设备》2016年第3期论文;