NEWENERGY抽水蓄能技術(shù)儲能技術(shù)課前回顧：1、典型的儲能電池有哪些，結(jié)構(gòu)形式是怎樣的？2、幾種儲能電池的應(yīng)用？鉛酸蓄電池基本概念電極：鉛及其氧化物電解液：硫酸溶液充電：電能→化學(xué)能放電：化學(xué)能→電能鉛酸蓄電池工作原理充電：當(dāng)直流電壓連接蓄電池后，電流從蓄電池的正極流入、負(fù)極流出，此時(shí)蓄電池內(nèi)部發(fā)生電化學(xué)反應(yīng)，從而將電能轉(zhuǎn)化為化學(xué)能儲存起來；放電：當(dāng)蓄電池與外部負(fù)載連接時(shí)，浸在電解液中的正負(fù)極板發(fā)生化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電流，電流驅(qū)動外界負(fù)載，從而將化學(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。正極負(fù)極負(fù)極：Pb+HSO4--2e-?PbSO4+H+放充正極：PbO2+3H++HSO4-+2e-?PbSO4+2H2O放充鉛酸蓄電池特點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)1/

工作電壓高2/

安全可靠3/

易于保養(yǎng)維護(hù)4/

壽命較長5/可循環(huán)利用6/造假較低7/

原材料容易回收利用缺點(diǎn)1/

過充電容易析出氣體2/

腐蝕性強(qiáng)3/

比能量偏低4/

循環(huán)壽命較短鋰離子電池工作原理鋰離子從正極脫嵌，向負(fù)極移動，嵌入負(fù)極鋰離子從負(fù)極脫嵌，向正極移動，嵌入正極鋰離子電池分類按照正/負(fù)極材料類型、電池形狀、封裝類型等可進(jìn)行如下分類：電極正極材料鈷酸鋰電池磷酸鐵鋰電池錳酸鋰電池三元材料電池電極負(fù)極材料石墨負(fù)極電池錫基、硅基電池鈦酸鋰負(fù)極電池電池封裝圓柱形電池鋼殼電池軟包電池電池形狀圓柱形電池方形電池鋰離子電池分類磷酸鐵鋰電池工作原理LiFePO4電池：充電時(shí)，正極中的鋰離子Li+通過聚合物隔膜向負(fù)極遷移；放電時(shí)，負(fù)極中的鋰離子Li+通過隔膜向正極遷移鋰離子電池分類三元電池工作原理錳：材料成本下降，安全性更好，容量則偏低；鎳：材料容量上升，材料結(jié)構(gòu)穩(wěn)定性變?nèi)酰h(huán)性下降；而且材料的熱穩(wěn)定性也急劇變差；鈷材料結(jié)構(gòu)的穩(wěn)定性提高，穩(wěn)定材料循環(huán)性的同時(shí)，也保證了較高的比容量鎳鎘電池工作原理（開口式為例）負(fù)極：Cd+2OH-?Cd(OH)2+2e-放充正極：2NiOOH+2H2O+2e-?2Ni(OH)2+2OH-放充總反應(yīng)：Cd+2NiOOH+2H2O?2Ni(OH)2+Cd(OH)2放充鎳鎘電池保養(yǎng)原則鎳鎘電池應(yīng)少用大電流充電，應(yīng)使用匹配的充電器，不宜過充>鎳鎘電池若暫時(shí)不用，應(yīng)充滿存放在干燥陰涼通風(fēng)處，且定期進(jìn)行一次充放電或涓流充電>多節(jié)鎳鎘電池的使用應(yīng)選用性能相近的電池，不應(yīng)新舊電池混用>嚴(yán)禁對鎳鎘電池反向充電>鎳氫電池工作原理充電時(shí)，正極Ni(OH)2被氧化成NiOOH，負(fù)極上的H2O得到電子變?yōu)镺H-及氫原子嵌入到儲氫合金；而放電的時(shí)候是相反的過程，從而形成一個(gè)可逆的化學(xué)反應(yīng)液流電池工作原理電池的正極和負(fù)極電解液分別裝在兩個(gè)儲罐中，利用送液泵使電解液通過電池循環(huán)。在電堆內(nèi)部，正、負(fù)極電解液用離子交換膜（或離子隔膜）分隔開，電池外接負(fù)載和電源。液流電池液流電池技術(shù)作為一種新型的大規(guī)模高效電化學(xué)儲能（電）技術(shù)，通過反應(yīng)活性物質(zhì)的價(jià)態(tài)變化實(shí)現(xiàn)電能與化學(xué)能相互轉(zhuǎn)換與能量存儲。在液流電池中，活性物質(zhì)儲存于電解液中，具有流動性，可以實(shí)現(xiàn)電化學(xué)反應(yīng)場所（電極）與儲能活性物質(zhì)在空間上的分離，電池功率與容量設(shè)計(jì)相對獨(dú)立，適合大規(guī)模蓄電儲能需求。鈉鹽電池通常情況下，鈉硫電池由正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜和外殼組成，與一般二次電池（鉛酸電池、鎳鎘電池等）不同，鈉硫電池是由熔融電極和固體電解質(zhì)組成，負(fù)極的活性物質(zhì)為熔融金屬鈉，正極活性物質(zhì)為液態(tài)硫和多硫化鈉熔鹽。工作原理鈉鹽電池比能量高?？纱箅娏?、高功率放電；充放電效率高。特點(diǎn)金屬-空氣電池金屬-空氣電池是以電極電位較負(fù)的金屬如鎂、鋁、鋅、汞、鐵等作負(fù)極，以空氣中的氧或純氧作正極的活性物質(zhì)。金屬-空氣電池電解質(zhì)溶液一般采用堿性電解質(zhì)水溶液。工作原理金屬-空氣電池優(yōu)點(diǎn)：比能量高價(jià)格便宜。性能穩(wěn)定。缺點(diǎn)：電池不能密封，易造成電液干涸及上漲，影響到電池的容量和壽命。濕貯存性能差。第三，采用多孔鋅作負(fù)極，需要汞齊化特點(diǎn)1.了解抽水蓄能技術(shù)工作原理2.明確抽水蓄能技術(shù)的特點(diǎn)3.明確抽水蓄能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用學(xué)習(xí)目標(biāo)與任務(wù)抽水蓄能技術(shù)抽水蓄能電站是一種具有儲能功能的發(fā)電方式，兼有發(fā)電與儲能的特性。與常規(guī)發(fā)電方式相比，抽水蓄能不能利用一次能源發(fā)電，不能增加電力系統(tǒng)的電能供給，具有其他發(fā)電方式?jīng)]有的儲能功能。與其他儲能方式相比，抽水蓄能是當(dāng)前技術(shù)最成熟、最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模電能儲存裝置。抽水蓄能技術(shù)2017年5月19日，江蘇電網(wǎng)內(nèi)建成投產(chǎn)1臺25萬kW抽水蓄能發(fā)電機(jī)組。至此，我國抽水蓄能電站裝機(jī)容量達(dá)到2773萬kW，超過日本成為世界上抽水蓄能裝機(jī)容量最大的國家抽水蓄能技術(shù)抽水蓄能技術(shù)抽水蓄能與其他主要發(fā)電方式和儲能裝置的具體比較：抽水蓄能技術(shù)抽水蓄能與各儲能方式技術(shù)特點(diǎn)對比：抽水蓄能技術(shù)抽水蓄能與各儲能方式技術(shù)特點(diǎn)對比：各化學(xué)儲能電池的單位千瓦造價(jià)：液流電池2.5萬元/kW，鈉硫電池2.8萬元/kW，鋰電池1萬元/kW，壽命周期與充放電次數(shù)有關(guān)，一般不大于15年；工作過程中對環(huán)境溫度有較高要求，必須配備空調(diào)降溫。與這些儲能裝置相比，抽水蓄能電站投資較低，單位千瓦造價(jià)3000-5000元；使用壽命長，機(jī)組使用壽命25年，水工建筑物使用壽命達(dá)百年以上；能量轉(zhuǎn)換效率穩(wěn)定，不存在衰減問題。因此，抽水蓄能是目前電力系統(tǒng)中最成熟、最實(shí)用的大規(guī)模儲能方式。抽水蓄能技術(shù)主要功能實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)有效節(jié)能減排提高電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行水平并保證供電質(zhì)量配合其他大型發(fā)電站的發(fā)展抽水蓄能技術(shù)工作原理抽水蓄能技術(shù)工作原理午夜系統(tǒng)電力負(fù)荷低谷時(shí)→蓄能抽水蓄能技術(shù)工作原理早晚電力系統(tǒng)負(fù)荷轉(zhuǎn)為高峰時(shí)→發(fā)電分類：四機(jī)分置式

分別配有電動機(jī)和發(fā)電機(jī)，形成兩套機(jī)組。已不采用。三機(jī)串聯(lián)式其水泵、水輪機(jī)和發(fā)電電動機(jī)三者通過聯(lián)軸器連接在同一軸上。三機(jī)串聯(lián)式有橫軸和豎軸兩種布置方式。二機(jī)可逆式其機(jī)組由可逆水泵水輪機(jī)和發(fā)電電動機(jī)二者組成。這種結(jié)構(gòu)為主流結(jié)構(gòu)。抽水蓄能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例廣州抽水蓄能電站旅游度假區(qū)位于從化區(qū)呂田鎮(zhèn)小杉，廣州抽水蓄能電站坐落在南昆山脈北側(cè)，廣州抽水蓄能電站距廣州100公里，廣州抽水蓄能電站面積27平方公里，上下水庫水域面積740萬平方米，積雨面積1940萬平方米。上水庫海拔900米，下庫海拔270米，落差630米，綠地面積2428萬平方米。廣州抽水蓄能電站抽水蓄能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例起到了很好的削峰填谷作用，使核電站長年滿載運(yùn)行，可把低谷電量變?yōu)檎{(diào)峰電量；同時(shí)抽水蓄能電站比火電調(diào)峰更經(jīng)濟(jì)，還能改善系統(tǒng)運(yùn)行條件，經(jīng)濟(jì)效益和社會效益均十分顯著廣州抽水蓄能電站抽水蓄能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例潘家口抽水蓄能電站潘家口抽水蓄能電站是混合式抽水蓄能電站，位于河北省遷西縣潵河橋鎮(zhèn)上游10km處灤河干流上。電站設(shè)計(jì)總裝機(jī)容量420MW，多年平均年發(fā)電量5.64億k·h，其中，天然徑流發(fā)電量3.56億kW·h，抽水蓄能電量2.08億kW·h。電站用220kV輸電線路向京津唐電力系統(tǒng)供電，起削峰填谷作用，每年發(fā)電1411h，抽水1071h。潘家口水利樞紐還是天津市、唐山地區(qū)城市生活及工農(nóng)業(yè)供水的主要水源之一，并兼有防洪效益。抽水蓄能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例十三陵抽水蓄能電站十三陵抽水蓄能電站系利用已建十三陵水庫為下庫，在蟒山后上寺溝頭修建上庫，上下庫落差430m。電站裝機(jī)容量為80萬kW（4×20），設(shè)計(jì)年發(fā)電量12億kW·h。其主要任務(wù)是：擔(dān)負(fù)北京地區(qū)調(diào)峰和緊急事故備用電源，改善首都供電質(zhì)量；接入華北電力系統(tǒng)，與京津唐電網(wǎng)聯(lián)網(wǎng)運(yùn)行；減少火電頻繁調(diào)整出力和開啟，改善運(yùn)行條件，降低煤耗，同時(shí)兼有填谷、調(diào)頻和調(diào)相等功能。抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景《抽水蓄能中長期發(fā)展規(guī)劃（2021-2035年）》指出：到2025年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模，達(dá)到6200萬千瓦以上；到2030年，抽水蓄能投產(chǎn)總規(guī)模，達(dá)到1.2億千瓦左右。截止2020年底，我國抽水蓄能總裝機(jī)為3149萬千瓦，若按照單位千瓦造價(jià)5000~7000元計(jì)算，未來十年我國抽水蓄能投資空間接近萬億。未來四十年抽水蓄能可能投資空間接近5萬億。抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景截至目前全國已規(guī)劃了183個(gè)抽水蓄能項(xiàng)目。其中73個(gè)抽水蓄能電站項(xiàng)目已開工，裝機(jī)容量達(dá)91.38GW；110個(gè)抽水蓄能電站項(xiàng)目擬建設(shè)，裝機(jī)容量達(dá)136.475GW。從項(xiàng)目所在地區(qū)來看，項(xiàng)目分布于浙江、湖北、廣東、湖南、山西、安徽、河北、陜西等26個(gè)省市，浙江以30.375GW排名第一，湖北以24.17GW排名第二，廣東以19.68GW排名第三。湖南、山西、安徽、河北、陜西、河南、廣西7省項(xiàng)目規(guī)模均超9GW。根據(jù)國家及地方“十四五”規(guī)劃公開數(shù)據(jù)，國際能源網(wǎng)統(tǒng)計(jì)了110個(gè)正在推進(jìn)的抽水蓄能項(xiàng)目，總投資超6504.31億元，容量規(guī)模達(dá)136.475GW。抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景從單個(gè)項(xiàng)目裝機(jī)容量來看，汪清抽水蓄能電站項(xiàng)目規(guī)模最大，該項(xiàng)目是國家“十四五”重點(diǎn)項(xiàng)目，是吉林省系統(tǒng)布局東部“山水蓄能三峽”打造國家級清潔能源基地的重要組成部分。項(xiàng)目位于延邊州汪清縣境內(nèi)，根據(jù)吉電股份與汪清縣政府簽署的汪清抽水蓄能電站項(xiàng)目專項(xiàng)投資合作協(xié)議，汪清抽水蓄能電站將分三期建設(shè)，規(guī)劃總?cè)萘?00萬千瓦，項(xiàng)目總投資127億元，工程總工期79個(gè)月。抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景從單個(gè)項(xiàng)目投資情況來看，武宣縣天牌嶺抽水蓄能電站計(jì)劃總投資約170億元，是投資金額最多項(xiàng)目之一。該項(xiàng)目建設(shè)地點(diǎn)位于廣西來賓市武宣縣三里鎮(zhèn)境內(nèi)，依托規(guī)劃上下水庫的水力資源及周邊山壑地理資源，擬建設(shè)裝機(jī)規(guī)模300萬千瓦，抽水蓄能項(xiàng)目建成后，年均發(fā)電量約35億千瓦時(shí)，按運(yùn)營40年計(jì)，年均貢獻(xiàn)地方利稅及附加約1億元。抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景通過一批大型抽水蓄能電站建設(shè)實(shí)踐，已經(jīng)基本形成了涵蓋標(biāo)準(zhǔn)制定、規(guī)劃設(shè)計(jì)、工程建設(shè)、裝備制造、運(yùn)營維護(hù)的較為完備的全產(chǎn)業(yè)鏈發(fā)展體系和專業(yè)化發(fā)展模式。抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景抽水蓄能產(chǎn)業(yè)參與方抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景建設(shè)周期：一般需要5-7年運(yùn)營年限：超過30年，可長期運(yùn)營裝機(jī)規(guī)模：目前國網(wǎng)、南網(wǎng)在運(yùn)的電站中，單站建設(shè)規(guī)模普遍在100萬千瓦以上建設(shè)成本：100w-180w裝機(jī)之間的電站，一般需要5000-6000元/kW項(xiàng)目選址：多靠近新能源集中發(fā)電地區(qū)或負(fù)荷中心地區(qū)抽水蓄能項(xiàng)目基本要素：抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景南方電網(wǎng)旗下抽水蓄能電站抽水蓄能技術(shù)現(xiàn)狀與發(fā)展前景從抽水蓄能裝機(jī)規(guī)模的區(qū)域格局來看，目前我國已投產(chǎn)抽水蓄能電站主要分布在華東、華北、華中和廣東;在建抽水蓄能電站總規(guī)模約60%分布在華東和華北。抽水蓄能技術(shù)存在問題一是發(fā)展規(guī)模滯后于電力系統(tǒng)需求目前抽水蓄能電站建成投產(chǎn)規(guī)模較少、在電源結(jié)構(gòu)中占比低，不能有效滿足電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定經(jīng)濟(jì)運(yùn)行和新能源大規(guī)?？焖侔l(fā)展需要二是資源儲備與發(fā)展需求不匹配我國抽水蓄能電站資源儲備與大規(guī)模發(fā)展需求銜接不足。西北、華東、華北等區(qū)域抽水蓄能電站需求規(guī)模大，但建設(shè)條件好、制約因素少的資源儲備相對不足四是市場化程度不高市場化獲取資源不足，非電網(wǎng)企業(yè)和社會資本開發(fā)抽水蓄能電站積極性不高，抽水蓄能電站電價(jià)疏導(dǎo)相關(guān)配套實(shí)施細(xì)則還需進(jìn)一步完善三是開發(fā)與保護(hù)協(xié)調(diào)有待加強(qiáng)資源站點(diǎn)規(guī)劃與生態(tài)保護(hù)紅線劃定、國土空間規(guī)劃等方面協(xié)調(diào)不夠，影響抽水蓄能電站建設(shè)進(jìn)程和綜合效益的充分發(fā)揮抽水蓄能技術(shù)發(fā)展機(jī)遇和發(fā)展需求實(shí)現(xiàn)碳達(dá)峰、碳中和目標(biāo)，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)，是黨中央、國務(wù)院作出的重大決策部署。當(dāng)前，正處于能源綠色低碳轉(zhuǎn)型發(fā)展的關(guān)鍵時(shí)期，風(fēng)、光等新能源大規(guī)模高比例發(fā)展，新型電力系統(tǒng)對調(diào)節(jié)電源的需求更加迫切。結(jié)合我國能源資源稟賦條件等，抽水蓄能電站是當(dāng)前及未來一段時(shí)期滿足電力系統(tǒng)調(diào)節(jié)需求的關(guān)鍵方式，對保障電力系統(tǒng)安全、促進(jìn)新能源大規(guī)模發(fā)展和消納利用具有重要作用，抽水蓄能發(fā)展空間較大。抽水蓄能技術(shù)發(fā)展機(jī)遇和發(fā)展需求抽水蓄能電站具有調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、儲能、事故備用和黑啟動等多種功能，是建設(shè)現(xiàn)代智能電網(wǎng)新型電力系統(tǒng)的重要支撐，是構(gòu)建清潔低碳、安全可靠、智慧靈活、經(jīng)濟(jì)高效新型電力系統(tǒng)的重要組成部分。隨著我國經(jīng)濟(jì)社會快速發(fā)展，產(chǎn)業(yè)結(jié)構(gòu)不斷優(yōu)化，人民生活水平逐步提高，電力負(fù)荷持續(xù)增長，電力系統(tǒng)峰谷差逐步加大，電力系統(tǒng)靈活調(diào)節(jié)電源需求大。到2030年風(fēng)電、太陽能發(fā)電總裝機(jī)容量12億千瓦以上，大規(guī)模的新能源并網(wǎng)迫切需要大量調(diào)節(jié)電源提供優(yōu)質(zhì)的輔助服務(wù)，構(gòu)建以新能源為主體的新型電力系統(tǒng)對抽水蓄能發(fā)展提出更高要求。NEWENERGY壓縮空氣儲能技術(shù)儲能技術(shù)抽水蓄能技術(shù)抽水蓄能電站是一種具有儲能功能的發(fā)電方式，兼有發(fā)電與儲能的特性。與常規(guī)發(fā)電方式相比，抽水蓄能不能利用一次能源發(fā)電，不能增加電力系統(tǒng)的電能供給，具有其他發(fā)電方式?jīng)]有的儲能功能。與其他儲能方式相比，抽水蓄能是當(dāng)前技術(shù)最成熟、最經(jīng)濟(jì)的大規(guī)模電能儲存裝置。抽水蓄能技術(shù)抽水蓄能與其他主要發(fā)電方式和儲能裝置的具體比較：抽水蓄能技術(shù)四機(jī)分置式

分別配有電動機(jī)和發(fā)電機(jī)，形成兩套機(jī)組。已不采用。三機(jī)串聯(lián)式其水泵、水輪機(jī)和發(fā)電電動機(jī)三者通過聯(lián)軸器連接在同一軸上。三機(jī)串聯(lián)式有橫軸和豎軸兩種布置方式。二機(jī)可逆式其機(jī)組由可逆水泵水輪機(jī)和發(fā)電電動機(jī)二者組成。這種結(jié)構(gòu)為主流結(jié)構(gòu)。分類純抽水蓄能電站混合式抽水蓄能電站日調(diào)節(jié)抽水蓄能電站周調(diào)節(jié)抽水蓄能電站季調(diào)節(jié)抽水蓄能電站抽水蓄能技術(shù)工作原理壓縮空氣儲能技術(shù)壓縮空氣儲能技術(shù)抽水蓄能電站受地形影響壓縮空氣儲能技術(shù)壓縮空氣儲能系統(tǒng)是以高壓空氣壓力能作為能量儲存形式，并在需要時(shí)通過高壓空氣膨脹做功來發(fā)電的系統(tǒng)，其技術(shù)原理源自燃?xì)廨啓C(jī)燃?xì)廨啓C(jī)是由高速旋轉(zhuǎn)葉輪構(gòu)成的，將燃料燃燒產(chǎn)生的熱能直接轉(zhuǎn)換成機(jī)械功對外輸出的回轉(zhuǎn)式動力機(jī)械。由于其具有功率密度大（體積小、重量輕）、起動速度快、少用或不用冷卻水等一系列優(yōu)點(diǎn)，從1906年世界上第一臺燃?xì)廨啓C(jī)誕生至今，燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)已經(jīng)進(jìn)入航空、航海、電力、工業(yè)壓縮輸送等領(lǐng)域并得到了迅速的發(fā)展壓縮空氣儲能技術(shù)壓縮機(jī)和膨脹機(jī)均為高速旋轉(zhuǎn)的葉輪機(jī)械，是氣流能量與機(jī)械功之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。其基本工作過程為環(huán)境空氣被壓縮機(jī)壓縮到高壓，然后壓縮空氣和燃料流入燃燒室進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高壓高溫氣流，在膨脹機(jī)內(nèi)膨脹產(chǎn)生軸功壓縮空氣儲能技術(shù)由于壓縮機(jī)和膨脹機(jī)安裝在一根軸上，壓縮機(jī)消耗的能量由膨脹機(jī)提供（壓縮機(jī)是為了提升工質(zhì)壓力，便于膨脹機(jī)做功）如果壓縮機(jī)和膨脹機(jī)安裝在不同的軸上，則壓縮過程和膨脹過程可以分開，這就形成了壓縮空氣儲能技術(shù)(壓縮空氣儲能系統(tǒng))的基本雛形壓縮空氣儲能技術(shù)儲能時(shí)段:壓縮空氣儲能系統(tǒng)利用風(fēng)/光電或低谷電能帶動壓縮機(jī)，將電能轉(zhuǎn)化為空氣壓力能，隨后高壓空氣被密封存儲于報(bào)廢的礦井、巖洞、廢棄的油井或者人造的儲氣罐中；釋能時(shí)段:通過放出高壓空氣推動膨脹機(jī)，將存儲的空氣壓力能再次轉(zhuǎn)化為機(jī)械能或者電能燃?xì)廨啓C(jī):壓縮機(jī)和膨脹機(jī)是同時(shí)處于工作狀態(tài)壓縮空氣儲能系統(tǒng):壓縮過程和膨脹過程卻是分時(shí)進(jìn)行工作壓縮空氣儲能技術(shù)基本原理壓縮空氣儲能系統(tǒng)，就是采用壓縮空氣作為能量載體，實(shí)現(xiàn)能量存儲和跨時(shí)間、空間轉(zhuǎn)移和利用的一種能源系統(tǒng)，主要可以分為儲能和釋能兩個(gè)基本工作過程：儲能時(shí)，電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)由環(huán)境中吸取空氣將其壓縮至高壓狀態(tài)并存入儲氣裝置，電能在該過程中轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的內(nèi)能釋能時(shí)，儲氣裝置中存儲的壓縮空氣進(jìn)入空氣透平中膨脹做功發(fā)電，壓縮空氣中蘊(yùn)含的內(nèi)能和勢能在該過程中重新轉(zhuǎn)化為電能壓縮空氣儲能技術(shù)作用大功率儲能單機(jī)功率可達(dá)數(shù)百兆瓦，并且可在實(shí)際運(yùn)行過程中實(shí)現(xiàn)功率的實(shí)時(shí)調(diào)整長周期儲能可實(shí)現(xiàn)日調(diào)度、周調(diào)度甚至季調(diào)度的長周期儲能長時(shí)間供電可通過調(diào)整輸出功率實(shí)現(xiàn)長時(shí)間供電多能聯(lián)儲多能聯(lián)供多能聯(lián)儲聯(lián)供能力，可與光熱、地?zé)?、工業(yè)余熱結(jié)合，作為清潔能源系統(tǒng)能量樞紐壓縮空氣儲能技術(shù)優(yōu)點(diǎn)A儲能容量大B建造成本和運(yùn)行成本均比較低C壽命很長D場地限制少E安全性和可靠性高壓縮空氣儲能技術(shù)分類壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)補(bǔ)燃式壓縮空氣儲能工作原理借鑒燃?xì)鈩恿ρh(huán)，在壓縮空氣儲能系統(tǒng)膨脹機(jī)前設(shè)制燃燒器，利用天然氣等燃料與壓縮空氣混合燃燒，以提升空氣透平膨脹機(jī)進(jìn)氣溫度技術(shù)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟度高、設(shè)備運(yùn)行可靠、投資成本低，具有較長的使用壽命，具備與燃?xì)怆娬绢愃频目焖夙憫?yīng)特性；在當(dāng)前大力發(fā)展綠色能源、控制碳排放量的大背景下，碳排放已成為其最大弊端壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)絕熱式壓縮空氣儲能工作原理通過提升壓縮機(jī)單級壓縮比獲得較高品位的壓縮熱能并存儲起來；釋能過程中，利用儲存的壓縮熱加熱透平膨脹機(jī)入口空氣，實(shí)現(xiàn)無需補(bǔ)充燃料的壓縮空氣儲能。根據(jù)儲熱溫度不同，可分為高溫（＞400℃）和中溫（＜400℃）兩個(gè)技術(shù)路線技術(shù)特點(diǎn)高溫絕熱壓縮空氣儲能超高溫壓縮和高溫固體蓄熱技術(shù)存在技術(shù)瓶頸，難以實(shí)現(xiàn)；中溫絕熱壓縮空氣儲能關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)成熟、成本合理，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可控性較強(qiáng)，具備多能聯(lián)儲、多能聯(lián)供的能力，易于實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)絕熱式壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)等溫式壓縮空氣儲能工作原理采用準(zhǔn)等溫過程實(shí)現(xiàn)空氣壓縮和膨脹。壓縮過程中實(shí)時(shí)分離壓縮熱能和壓力勢能，使壓縮空氣不發(fā)生較大的溫升；在膨脹過程中，實(shí)時(shí)將存儲的壓縮熱能回饋給壓縮空氣，使壓縮空氣不發(fā)生較大的溫降技術(shù)特點(diǎn)等溫壓縮空氣儲能優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行參數(shù)低，但其裝機(jī)功率一般較小，儲能效率較低，等溫的壓縮過程和膨脹過程也難以實(shí)現(xiàn)，僅適用于小容量的儲能場景壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)復(fù)合式非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能工作原理太陽能光熱、地?zé)岷凸I(yè)余熱均可滿足壓縮空氣儲能系統(tǒng)膨脹過程中的加熱需求，這種通過多種能源系統(tǒng)復(fù)合實(shí)現(xiàn)非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能的系統(tǒng)稱為復(fù)合式壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其工作原理與絕熱式壓縮空氣儲能類似技術(shù)特點(diǎn)復(fù)合壓縮空氣儲能系統(tǒng)具有較強(qiáng)的多能聯(lián)儲、多能聯(lián)供的能力，可以實(shí)現(xiàn)多種能量形式的儲存、轉(zhuǎn)換和利用，滿足不同形式的用能需求，提升系統(tǒng)能量綜合利用效率壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)深冷液化壓縮空氣儲能工作原理深冷液化空氣儲能在壓縮、膨脹和儲熱方面與絕熱式壓縮空氣儲能類似，所不同的是，液態(tài)空氣儲能增加了蓄冷系統(tǒng)，其包括儲能過程中空氣的冷卻、液化、分離、儲存和釋能過程中空氣的氣化技術(shù)特點(diǎn)最大的優(yōu)點(diǎn)是空氣以常態(tài)液壓形式儲存，儲能密度高，可大大減少儲氣系統(tǒng)的容積，減少電站對地形條件的依賴。但由于增加蓄冷系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)深冷液化壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能技術(shù)超臨界壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域電力系統(tǒng)調(diào)峰目前，每日的用電負(fù)荷是波動變化的，且峰谷差日趨增大。壓縮空氣儲能作為大規(guī)模容量型儲能技術(shù)，可將用電低谷多發(fā)出的電能儲存，在用電高峰釋放，實(shí)現(xiàn)電力系統(tǒng)削峰填谷，減少發(fā)電裝機(jī)及電網(wǎng)容量，提升電力系統(tǒng)效率和經(jīng)濟(jì)性壓縮空氣儲能技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域可再生能源可再生能源具有間歇性、不穩(wěn)定性，直接發(fā)電并網(wǎng)對電網(wǎng)沖擊很大，故棄風(fēng)、棄光現(xiàn)象嚴(yán)重。壓縮空氣儲能可將間斷、不穩(wěn)定、不可控的可再生能源發(fā)電儲存，再按照需求平穩(wěn)、可控的釋放，具有平滑波動、跟蹤調(diào)度輸出、調(diào)峰調(diào)頻等功能，實(shí)現(xiàn)可再生能源發(fā)電大規(guī)模并網(wǎng)壓縮空氣儲能技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域分布式能源系統(tǒng)分布式能源系統(tǒng)是未來高效、低碳、高安全性能源系統(tǒng)的主要發(fā)展趨勢。但其相較于大電網(wǎng)，具有負(fù)荷波動大、系統(tǒng)調(diào)節(jié)能力差、故障率高等缺點(diǎn)。壓縮空氣儲能可作為負(fù)荷平衡裝置及備用電源，有效解決上述問題，提高系統(tǒng)的供電可靠性、穩(wěn)定性，并可實(shí)現(xiàn)黑啟動及孤網(wǎng)運(yùn)行壓縮空氣儲能技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域電力系統(tǒng)調(diào)頻壓縮空氣儲能電站可以同燃?xì)廨啓C(jī)電站、火電站或抽水蓄能電站一樣起到電力系統(tǒng)調(diào)頻的作用。當(dāng)該電站與其它儲能技術(shù)如超級電容、飛輪、化學(xué)電池等相結(jié)合，調(diào)頻速度會更快更有效壓縮空氣儲能技術(shù)主要應(yīng)用領(lǐng)域其它應(yīng)用壓縮空氣儲能在其它領(lǐng)域也有廣泛應(yīng)用，如為汽車、高爾夫球車等移動設(shè)備提供動力；作為不間斷電源（UPS），為數(shù)據(jù)機(jī)房、精密儀器制造、醫(yī)療設(shè)施、國防設(shè)施等提供保障性電源；經(jīng)膨脹機(jī)做功發(fā)電后釋放的空氣由于溫度低且經(jīng)過凈化，可用于空調(diào)系統(tǒng)為建筑提供新風(fēng)和冷量壓縮空氣儲能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例補(bǔ)燃式壓縮空氣儲能電站Huntorf電站位于德國北部的下薩克森州境內(nèi)，1978年建成投運(yùn)，世界首座商業(yè)運(yùn)行的壓縮空氣儲能電站裝機(jī)容量為290MW，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電2小時(shí)采用兩座地下鹽穴儲氣，總?cè)莘e31萬立方米為電網(wǎng)提供快速備用容量服務(wù)，其只需要大約6分鐘即可達(dá)到額定出力壓縮空氣儲能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例補(bǔ)燃式壓縮空氣儲能電站Mclntosh電站位于美國阿拉巴馬州境內(nèi)，1991年建成投運(yùn)，世界第二座商業(yè)運(yùn)行的壓縮空氣儲能電站裝機(jī)容量為110MW，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電26小時(shí)采用一座地下鹽穴儲氣，總?cè)莘e62萬立方米在高壓透平入口增加一個(gè)預(yù)熱器，實(shí)現(xiàn)了低壓透平高溫排氣的預(yù)熱利用，提高了系統(tǒng)的效率壓縮空氣儲能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能電站TICC-500電站位于安徽蕪湖，2014年建成投運(yùn)，世界首座實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能工業(yè)試驗(yàn)電站裝機(jī)容量為500kW，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電1小時(shí)采用兩個(gè)鋼制壓力容器儲氣，總?cè)莘e100立方米技術(shù)路線：五級壓縮、三級膨脹、加壓水蓄熱壓縮空氣儲能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能電站江蘇金壇鹽穴壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目位于江蘇金壇，2021年建成投運(yùn)，我國唯一的壓縮空氣儲能國家示范項(xiàng)目，世界首座商業(yè)運(yùn)行先進(jìn)絕熱壓縮空氣儲能工業(yè)電站裝機(jī)容量為60MW，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電5小時(shí)采用1座鹽穴儲氣，容積22.4萬立方米技術(shù)路線：兩級離心壓縮、兩級軸流膨脹、高溫合成導(dǎo)熱油蓄熱壓縮空氣儲能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例鹽穴壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例其它電站西寧光熱復(fù)合壓縮空氣儲能電站位于青海西寧，2017年建成投運(yùn)，世界首座實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)運(yùn)行光熱復(fù)合式壓縮空氣儲能工業(yè)試驗(yàn)電站裝機(jī)容量為100kW，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電1小時(shí)采用管線鋼儲氣，總?cè)莘e15立方米技術(shù)路線：槽式光熱集熱復(fù)合壓縮空氣儲能壓縮空氣儲能技術(shù)應(yīng)用實(shí)例其它電站液態(tài)空氣儲能電站位于英國伯明翰大學(xué)，2012年建成投運(yùn)，世界首座液態(tài)空氣儲能試驗(yàn)平臺裝機(jī)容量為350kW，可實(shí)現(xiàn)連續(xù)發(fā)電4小時(shí)采用八個(gè)石子填充床作為冷量回收裝置由于系統(tǒng)冷量回收效率低、動態(tài)過程損失大，導(dǎo)致系統(tǒng)儲能效率偏低壓縮空氣儲能技術(shù)發(fā)展趨勢改進(jìn)燃?xì)廨啓C(jī)循環(huán)，可應(yīng)用回?zé)峒夹g(shù)，發(fā)展聯(lián)合循環(huán)技術(shù)機(jī)組和電站的大型化、自動化，可進(jìn)一步發(fā)展儲存空間用于分布式能源系統(tǒng)及熱、電、冷聯(lián)供，應(yīng)用微型、小型燃?xì)廨啓C(jī)組成的微型或小型CAES電站，可在投入較少的情況下，調(diào)節(jié)峰谷差，保證供電質(zhì)量飛輪儲能技術(shù)工作原理飛輪儲能技術(shù)是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪將能量以動能的形式儲存起來，當(dāng)能量緊急缺乏或需要時(shí)，飛輪減速運(yùn)行，將存儲的能量釋放出來飛輪儲能技術(shù)相對優(yōu)勢儲能密度高，瞬時(shí)功率大。在短時(shí)間內(nèi)可以輸出更大的能量，有利于電磁炮的發(fā)射和車輛的快速啟動。壽命周期長。在整個(gè)壽命周期內(nèi)，不會因?yàn)檫^充電或過放電而影響儲能密度和使用壽命，而且飛輪也不會受到損害。其壽命主要取決于飛輪電池中電子元器件的壽命，一般可長達(dá)20年左右。容易測量放電深度和剩余“電量”。充電時(shí)間短。一般幾分鐘內(nèi)就可以將電量充滿。能量轉(zhuǎn)換效率高。一般可達(dá)90%左右，這意味著有更多可利用的能量、更少的熱耗散，高于化學(xué)電池的轉(zhuǎn)換效率。綠色環(huán)保，無污染。飛輪儲能技術(shù)應(yīng)用2023年2月，青島東湖綠色節(jié)能研究院有限公司中標(biāo)并與青島地鐵簽署了“青島地鐵6號線一期工程再生制動能量吸收裝置采購項(xiàng)目”供貨合同，該項(xiàng)目含1套3MW、3套4MW，共4套飛輪儲能裝置。此項(xiàng)目是全國首條地鐵整線MW級飛輪儲能技術(shù)在軌道交通行業(yè)內(nèi)的工程應(yīng)用，同時(shí)也是飛輪儲能裝置在全國范圍內(nèi)最大單筆訂單總

結(jié)壓縮空氣儲能技術(shù)基本原理與應(yīng)用飛輪儲能技術(shù)基本原理與應(yīng)用NEWENERGY飛輪儲能技術(shù)儲能技術(shù)壓縮空氣儲能技術(shù)壓縮機(jī)和膨脹機(jī)均為高速旋轉(zhuǎn)的葉輪機(jī)械，是氣流能量與機(jī)械功之間相互轉(zhuǎn)換的關(guān)鍵部件。其基本工作過程為環(huán)境空氣被壓縮機(jī)壓縮到高壓，然后壓縮空氣和燃料流入燃燒室進(jìn)行燃燒，產(chǎn)生高壓高溫氣流，在膨脹機(jī)內(nèi)膨脹產(chǎn)生軸功壓縮空氣儲能技術(shù)基本原理壓縮空氣儲能系統(tǒng)，就是采用壓縮空氣作為能量載體，實(shí)現(xiàn)能量存儲和跨時(shí)間、空間轉(zhuǎn)移和利用的一種能源系統(tǒng)，主要可以分為儲能和釋能兩個(gè)基本工作過程：儲能時(shí)，電動機(jī)驅(qū)動壓縮機(jī)由環(huán)境中吸取空氣將其壓縮至高壓狀態(tài)并存入儲氣裝置，電能在該過程中轉(zhuǎn)化為壓縮空氣的內(nèi)能釋能時(shí)，儲氣裝置中存儲的壓縮空氣進(jìn)入空氣透平中膨脹做功發(fā)電，壓縮空氣中蘊(yùn)含的內(nèi)能和勢能在該過程中重新轉(zhuǎn)化為電能壓縮空氣儲能技術(shù)優(yōu)點(diǎn)A儲能容量大B建造成本和運(yùn)行成本均比較低C壽命很長D場地限制少E安全性和可靠性高多能聯(lián)儲多能聯(lián)供多能聯(lián)儲聯(lián)供能力，可與光熱、地?zé)?、工業(yè)余熱結(jié)合，作為清潔能源系統(tǒng)能量樞紐壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)補(bǔ)燃式壓縮空氣儲能工作原理借鑒燃?xì)鈩恿ρh(huán)，在壓縮空氣儲能系統(tǒng)膨脹機(jī)前設(shè)制燃燒器，利用天然氣等燃料與壓縮空氣混合燃燒，以提升空氣透平膨脹機(jī)進(jìn)氣溫度技術(shù)特點(diǎn)結(jié)構(gòu)簡單，技術(shù)成熟度高、設(shè)備運(yùn)行可靠、投資成本低，具有較長的使用壽命，具備與燃?xì)怆娬绢愃频目焖夙憫?yīng)特性；在當(dāng)前大力發(fā)展綠色能源、控制碳排放量的大背景下，碳排放已成為其最大弊端壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)絕熱式壓縮空氣儲能工作原理通過提升壓縮機(jī)單級壓縮比獲得較高品位的壓縮熱能并存儲起來；釋能過程中，利用儲存的壓縮熱加熱透平膨脹機(jī)入口空氣，實(shí)現(xiàn)無需補(bǔ)充燃料的壓縮空氣儲能。根據(jù)儲熱溫度不同，可分為高溫（＞400℃）和中溫（＜400℃）兩個(gè)技術(shù)路線技術(shù)特點(diǎn)高溫絕熱壓縮空氣儲能超高溫壓縮和高溫固體蓄熱技術(shù)存在技術(shù)瓶頸，難以實(shí)現(xiàn)；中溫絕熱壓縮空氣儲能關(guān)鍵設(shè)備技術(shù)成熟、成本合理，系統(tǒng)穩(wěn)定性、可控性較強(qiáng)，具備多能聯(lián)儲、多能聯(lián)供的能力，易于實(shí)現(xiàn)工程化應(yīng)用壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)等溫式壓縮空氣儲能工作原理采用準(zhǔn)等溫過程實(shí)現(xiàn)空氣壓縮和膨脹。壓縮過程中實(shí)時(shí)分離壓縮熱能和壓力勢能，使壓縮空氣不發(fā)生較大的溫升；在膨脹過程中，實(shí)時(shí)將存儲的壓縮熱能回饋給壓縮空氣，使壓縮空氣不發(fā)生較大的溫降技術(shù)特點(diǎn)等溫壓縮空氣儲能優(yōu)點(diǎn)是系統(tǒng)結(jié)構(gòu)簡單、運(yùn)行參數(shù)低，但其裝機(jī)功率一般較小，儲能效率較低，等溫的壓縮過程和膨脹過程也難以實(shí)現(xiàn)，僅適用于小容量的儲能場景壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)復(fù)合式非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能工作原理太陽能光熱、地?zé)岷凸I(yè)余熱均可滿足壓縮空氣儲能系統(tǒng)膨脹過程中的加熱需求，這種通過多種能源系統(tǒng)復(fù)合實(shí)現(xiàn)非補(bǔ)燃壓縮空氣儲能的系統(tǒng)稱為復(fù)合式壓縮空氣儲能系統(tǒng)，其工作原理與絕熱式壓縮空氣儲能類似技術(shù)特點(diǎn)復(fù)合壓縮空氣儲能系統(tǒng)具有較強(qiáng)的多能聯(lián)儲、多能聯(lián)供的能力，可以實(shí)現(xiàn)多種能量形式的儲存、轉(zhuǎn)換和利用，滿足不同形式的用能需求，提升系統(tǒng)能量綜合利用效率壓縮空氣儲能技術(shù)分類及特點(diǎn)深冷液化壓縮空氣儲能工作原理深冷液化空氣儲能在壓縮、膨脹和儲熱方面與絕熱式壓縮空氣儲能類似，所不同的是，液態(tài)空氣儲能增加了蓄冷系統(tǒng)，其包括儲能過程中空氣的冷卻、液化、分離、儲存和釋能過程中空氣的氣化技術(shù)特點(diǎn)最大的優(yōu)點(diǎn)是空氣以常態(tài)液壓形式儲存，儲能密度高，可大大減少儲氣系統(tǒng)的容積，減少電站對地形條件的依賴。但由于增加蓄冷系統(tǒng)，導(dǎo)致系統(tǒng)結(jié)構(gòu)更為復(fù)雜飛輪儲能技術(shù)工作原理飛輪儲能技術(shù)是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪將能量以動能的形式儲存起來，當(dāng)能量緊急缺乏或需要時(shí)，飛輪減速運(yùn)行，將存儲的能量釋放出來飛輪儲能技術(shù)工作原理在儲能時(shí)，電能通過電力轉(zhuǎn)換器變換后驅(qū)動電機(jī)運(yùn)行，電機(jī)帶動飛輪加速轉(zhuǎn)動，飛輪以動能的形式把能量儲存起來，完成電能到機(jī)械能轉(zhuǎn)換的儲存能量過程，能量儲存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪體中；之后，電機(jī)維持一個(gè)恒定的轉(zhuǎn)速，直到接收到一個(gè)能量釋放的控制信號；釋能時(shí)，高速旋轉(zhuǎn)的飛輪拖動電機(jī)發(fā)電，經(jīng)電力轉(zhuǎn)換器輸出適用于負(fù)載的電流與電壓，完成機(jī)械能到電能轉(zhuǎn)換的釋放能量過程。整個(gè)飛輪儲能系統(tǒng)實(shí)現(xiàn)了電能的輸入、儲存和輸出過程。飛輪儲能技術(shù)分類低速飛輪儲能。低速飛輪儲能的轉(zhuǎn)子主要由優(yōu)質(zhì)鋼制成，轉(zhuǎn)子邊緣線速度一般不會超過100m/s。低速飛輪儲能可采用機(jī)械軸承、永磁軸承或者電磁軸承，整個(gè)系統(tǒng)功率密度較低，主要通過增加飛輪的質(zhì)量來提高儲能系統(tǒng)的功率和能量。高速飛輪儲能。高速飛輪儲能的轉(zhuǎn)子主要采用玻璃纖維、碳纖維等，轉(zhuǎn)子邊緣線速度能夠達(dá)到50000r/min以上。高速飛輪儲能無法采用機(jī)械軸承，只能采用永磁、電磁或者超導(dǎo)類軸承。目前國外對永磁和電磁軸承的研究和應(yīng)用已經(jīng)比較成熟，最新的研究熱點(diǎn)是基于超導(dǎo)磁懸浮的高速飛輪儲能。飛輪儲能技術(shù)相對優(yōu)勢儲能密度高，瞬時(shí)功率大。在短時(shí)間內(nèi)可以輸出更大的能量，有利于電磁炮的發(fā)射和車輛的快速啟動。壽命周期長。在整個(gè)壽命周期內(nèi)，不會因?yàn)檫^充電或過放電而影響儲能密度和使用壽命，而且飛輪也不會受到損害。其壽命主要取決于飛輪電池中電子元器件的壽命，一般可長達(dá)20年左右。容易測量放電深度和剩余“電量”。充電時(shí)間短。一般幾分鐘內(nèi)就可以將電量充滿。能量轉(zhuǎn)換效率高。一般可達(dá)90%左右，這意味著有更多可利用的能量、更少的熱耗散，高于化學(xué)電池的轉(zhuǎn)換效率。綠色環(huán)保，無污染。飛輪儲能技術(shù)結(jié)構(gòu)飛輪轉(zhuǎn)子：飛輪儲能系統(tǒng)中的核心部件，通常由高強(qiáng)度復(fù)合材料制成，以實(shí)現(xiàn)高轉(zhuǎn)速和高能量密度。飛輪轉(zhuǎn)子的設(shè)計(jì)需要兼顧質(zhì)量和強(qiáng)度，以存儲更多的能量同時(shí)保證系統(tǒng)的安全性。電動/發(fā)電互逆式雙向電機(jī)：在儲能時(shí)作為電動機(jī)運(yùn)行，將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能加速飛輪；在釋能時(shí)則作為發(fā)電機(jī)，將飛輪的動能轉(zhuǎn)換回電能。軸承系統(tǒng)：支撐飛輪轉(zhuǎn)子并減少旋轉(zhuǎn)時(shí)的摩擦損耗。磁懸浮軸承因其低摩擦特性而被廣泛使用，有助于提高系統(tǒng)效率和飛輪壽命。電力電子接口：負(fù)責(zé)電能與飛輪機(jī)械能之間的轉(zhuǎn)換，以及與外部電網(wǎng)的接口。它包括整流器、逆變器等，確保能量轉(zhuǎn)換的高效和穩(wěn)定。真空室：飛輪儲能系統(tǒng)通常在高真空環(huán)境中運(yùn)行，以減少空氣阻力和摩擦，提高系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率?？刂葡到y(tǒng)：監(jiān)控和控制飛輪儲能系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，包括轉(zhuǎn)速、充放電狀態(tài)、溫度等，確保系統(tǒng)安全穩(wěn)定運(yùn)行。飛輪儲能技術(shù)應(yīng)用2023年2月，青島東湖綠色節(jié)能研究院有限公司中標(biāo)并與青島地鐵簽署了“青島地鐵6號線一期工程再生制動能量吸收裝置采購項(xiàng)目”供貨合同，該項(xiàng)目含1套3MW、3套4MW，共4套飛輪儲能裝置。此項(xiàng)目是全國首條地鐵整線MW級飛輪儲能技術(shù)在軌道交通行業(yè)內(nèi)的工程應(yīng)用，同時(shí)也是飛輪儲能裝置在全國范圍內(nèi)最大單筆訂單NEWENERGY電磁類儲能技術(shù)、儲熱技術(shù)和化學(xué)類儲能技術(shù)儲能技術(shù)課前回顧：1、機(jī)械類儲能技術(shù)有哪些？2、幾種不同的機(jī)械類儲能技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)和區(qū)別？1.了解超級電容器的原理、分類及應(yīng)用現(xiàn)狀2.了解超導(dǎo)磁儲能的原理、分類及應(yīng)用現(xiàn)狀3.儲熱技術(shù)的原理、分類及應(yīng)用現(xiàn)狀4.了解化學(xué)類儲能技術(shù)的原理、分類及應(yīng)用現(xiàn)狀學(xué)習(xí)目標(biāo)與任務(wù)超級電容器結(jié)構(gòu)上圖中各部分為：（1）：聚四氟乙烯載體；（2）（4）：活性物質(zhì)壓在泡沫鎳集電極上；（3）：聚丙烯電池隔膜超級電容器結(jié)構(gòu)上的具體細(xì)節(jié)依賴于對超級電容器的應(yīng)用和使用。由于制造商或特定的應(yīng)用需求，這些材料可能略有不同。所有超級電容器的共性是，他們都包含一個(gè)正極，一個(gè)負(fù)極，及這兩個(gè)電極之間的隔膜，電解液填補(bǔ)由這兩個(gè)電極和隔膜分離出來的兩個(gè)的孔隙超級電容器結(jié)構(gòu)上圖中各部分為：（1）：聚四氟乙烯載體；（2）（4）：活性物質(zhì)壓在泡沫鎳集電極上；（3）：聚丙烯電池隔膜由高比表面積的多孔電極材料、集流體、多孔性電池隔膜及電解液組成電極材料與集流體之間要緊密相連，以減小接觸電阻隔膜應(yīng)滿足具有盡可能高的離子電導(dǎo)和盡可能低的電子電導(dǎo)的條件，一般為纖維結(jié)構(gòu)的電子絕緣材料，如聚丙烯膜電解液的類型根據(jù)電極材料的性質(zhì)進(jìn)行選擇超級電容器特性超級電容器使用過程中是沒有任何的化學(xué)反應(yīng)，也沒有高速旋轉(zhuǎn)等機(jī)械運(yùn)動；對于環(huán)境沒有污染，也沒有任何的噪聲；它的結(jié)構(gòu)簡單、體積小，是非常理想的儲能設(shè)備超級電容產(chǎn)品具有如下技術(shù)特性：充電速度快。充滿其額定容量的95%以上僅需10秒～10分鐘；循環(huán)壽命長。深度充放電循環(huán)可達(dá)1～50萬次，例如，北京合眾匯能公司生產(chǎn)的HCC250F/2.7V的超級電容器和北京集星科技公司生產(chǎn)的系列電容的循環(huán)壽命均在50萬次以上；能量轉(zhuǎn)換效率高。大電流能量循環(huán)效率》90%；功率密度高。可達(dá)300W/kg—50000W/kg，為蓄電池的5～10倍；超級電容器特性超級電容器使用過程中是沒有任何的化學(xué)反應(yīng)，也沒有高速旋轉(zhuǎn)等機(jī)械運(yùn)動；對于環(huán)境沒有污染，也沒有任何的噪聲；它的結(jié)構(gòu)簡單、體積小，是非常理想的儲能設(shè)備超級電容產(chǎn)品具有如下技術(shù)特性：原材料生產(chǎn)、使用、存儲及拆解過程均無污染，是理想的綠色環(huán)保電源；安全系數(shù)高，長期使用免維護(hù)；高充放電效率。由于內(nèi)阻很小，所以充放電損耗也很小，具有很高的充放電效率，可達(dá)90%以上。溫度范圍寬。達(dá)-40～+70℃。超級電容器電極材料的反應(yīng)速率受溫度影響不大；檢測控制方便。剩余電量可通過公式E=CV2/2直接算出，只需要檢測端電壓就可以確定所儲存的能量，荷電狀態(tài)（SOC）的計(jì)算簡單準(zhǔn)確，因此易于能量管理與控制超級電容器工作原理超級電容器基本原理和其它種類的雙電層電容器一樣，都是利用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的容量功率密度高充放電時(shí)間短循環(huán)壽命長工作溫度范圍寬是世界上已投入量產(chǎn)的雙電層電容器中容量最大的一種分類：雙電層電容、法拉第準(zhǔn)電容超級電容器分類碳電極電容器貴金屬氧化物電極電容器導(dǎo)電聚合物電容器雙電層電容器法拉第準(zhǔn)電容器對稱性非對稱型超導(dǎo)儲能技術(shù)1911荷蘭萊頓大學(xué)海克·卡末林·昂內(nèi)斯發(fā)現(xiàn)，汞溫度降至4.2K時(shí)電阻降為零，且許多金屬和合金都具有與汞相類似的低溫下失去電阻的特性。其將這種特殊的導(dǎo)電性能稱之為“超導(dǎo)態(tài)”，把處于超導(dǎo)狀態(tài)的導(dǎo)體稱之為“超導(dǎo)體”1969Ferrier首次提出超導(dǎo)儲能（SMES）在電力系統(tǒng)中作為一種平衡電力負(fù)荷的裝置應(yīng)用的設(shè)想現(xiàn)階段現(xiàn)階段，全球研究超導(dǎo)磁儲能的高校、科研機(jī)構(gòu)與企業(yè)主要分布在北美、西歐、東亞地區(qū)，例如美國SuperPower公司、德國ACCEL集團(tuán)、日本中部電力、日本東芝、中國華中科技大學(xué)、中國科學(xué)院電工研究所等超導(dǎo)儲能技術(shù)我國超導(dǎo)儲能研究情況超導(dǎo)儲能技術(shù)我國超導(dǎo)儲能研究情況超導(dǎo)儲能技術(shù)我國超導(dǎo)儲能研究情況超導(dǎo)儲能技術(shù)我國超導(dǎo)儲能研究情況超導(dǎo)儲能技術(shù)我國超導(dǎo)儲能研究情況超導(dǎo)儲能技術(shù)工作原理在正常運(yùn)行時(shí)，電網(wǎng)電流通過整流向超導(dǎo)電感充電，然后保持恒流運(yùn)行(由于采用超導(dǎo)線圈儲能，所儲能量幾乎可以無損耗地永久儲存，直到需釋放時(shí)為止)在電網(wǎng)發(fā)生瞬態(tài)電壓跌落或驟升、瞬態(tài)有功不平衡時(shí)，可從超導(dǎo)電感提取能量，經(jīng)逆變器轉(zhuǎn)換為交流，并向電網(wǎng)輸出可靈活調(diào)節(jié)的有功或無功功率，從而保障電網(wǎng)的瞬態(tài)電壓穩(wěn)定和有功平衡超導(dǎo)儲能（SMES）裝置利用超導(dǎo)磁體將電能能量轉(zhuǎn)換成電磁能進(jìn)行存儲（由電網(wǎng)經(jīng)變流器供電勵磁，在線圈中產(chǎn)生磁場），需要時(shí)再將電磁能返回電網(wǎng)或者其他負(fù)載，并通過功率變換器控制能量交換超導(dǎo)磁體環(huán)流在零電阻下無能耗運(yùn)行持久地儲存電磁能超導(dǎo)儲能技術(shù)結(jié)構(gòu)組成超導(dǎo)儲能系統(tǒng)一般由超導(dǎo)磁體、低溫系統(tǒng)、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等組成超導(dǎo)儲能技術(shù)結(jié)構(gòu)組成——超導(dǎo)磁體超導(dǎo)線圈是超導(dǎo)磁儲能裝置的核心部件，它可以是一組螺旋管線圈或是不同形狀的環(huán)形線圈。螺管線圈結(jié)構(gòu)簡單，但周圍雜散磁場較大;環(huán)形線圈周圍雜散磁場小，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。超導(dǎo)儲能技術(shù)結(jié)構(gòu)組成——低溫系統(tǒng)低溫系統(tǒng)維持超導(dǎo)磁體處于超導(dǎo)態(tài)所必須的低溫環(huán)境。超導(dǎo)磁體的冷卻方式一般為浸泡式。即將超導(dǎo)磁體直接置于低溫液體中。對于低溫超導(dǎo)磁體,低溫液體多采用液氦(4.2K)。對于大型超導(dǎo)磁體,為提高冷卻能力和效率,可采用超流氦冷卻，低溫系統(tǒng)也需采用閉合循環(huán),設(shè)置制冷機(jī)回收所蒸發(fā)的低溫液體。用于維持超導(dǎo)磁體低溫環(huán)境的低溫杜瓦，將與外部的熱交換降至最低超導(dǎo)儲能系統(tǒng)用低溫制冷系統(tǒng)，可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行時(shí)的零液氦揮發(fā)超導(dǎo)儲能技術(shù)結(jié)構(gòu)組成——功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制超導(dǎo)磁體和電網(wǎng)之間的能量轉(zhuǎn)換，是儲能元件與系統(tǒng)進(jìn)行功率交換的橋梁。目前，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般采用基于全控型開關(guān)器件的PWM變流器，它能夠在四象限快速、獨(dú)立地控制有功和無功功率，具有諧波含量低、動態(tài)響應(yīng)速度快等特點(diǎn)超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)電流源型和電壓源型變流器由于超導(dǎo)磁體固有的電流源特性，電流源型變流器的直流側(cè)可以與超導(dǎo)磁體直接連接，而電壓源型變流器用于超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)時(shí)在其直流側(cè)必須通過斬波器與超導(dǎo)磁體相連超導(dǎo)儲能技術(shù)結(jié)構(gòu)組成——功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)電力電子系統(tǒng)采用新型拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)以及多重化級聯(lián)模塊設(shè)計(jì)，確保系統(tǒng)高效、安全、可靠，易于維護(hù)和實(shí)現(xiàn)規(guī)?；a(chǎn)超導(dǎo)儲能技術(shù)結(jié)構(gòu)組成——監(jiān)控系統(tǒng)主要任務(wù)是從系統(tǒng)提取信息，根據(jù)系統(tǒng)需要控制超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)的功率輸出信號采集控制器監(jiān)測電力系統(tǒng)及SMES的各種技術(shù)參量，并提供基本電氣數(shù)據(jù)給控制器進(jìn)行電力系統(tǒng)狀態(tài)分析根據(jù)電力系統(tǒng)的狀態(tài)計(jì)算功率需求，然后通過變流器調(diào)節(jié)對磁體進(jìn)行充、放電SMES的控制分為外環(huán)控制和內(nèi)環(huán)控制。外環(huán)控制器作為主控制器用于提供內(nèi)環(huán)控制器所需要的有功和無功功率參考值；內(nèi)環(huán)控制器則是根據(jù)外環(huán)控制器提供的參考值產(chǎn)生變流器開關(guān)的觸發(fā)信號超導(dǎo)儲能技術(shù)結(jié)構(gòu)組成——監(jiān)控系統(tǒng)超導(dǎo)儲能系統(tǒng)在線監(jiān)控裝置可以實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)運(yùn)行的完全計(jì)算機(jī)檢測、控制、故障診斷和報(bào)警、波形錄制等功能超導(dǎo)儲能系統(tǒng)運(yùn)行現(xiàn)場內(nèi)部超導(dǎo)儲能技術(shù)特征超導(dǎo)儲能是一種大功率輸出、響應(yīng)快、安全性高和壽命長的儲能技術(shù)，是目前唯一能將電能直接存儲為電流的儲能系統(tǒng)，其具有一系列其他儲能技術(shù)無法比擬的優(yōu)越性超導(dǎo)儲能技術(shù)特征相比氫儲能的高消耗率，超導(dǎo)儲能可長期無損耗地儲存能量，其轉(zhuǎn)換效率超過90%；超導(dǎo)儲能采用電力電子器件的變流技術(shù)實(shí)現(xiàn)與電網(wǎng)的連接，響應(yīng)速度快（毫秒級）；由于其儲能量與功率調(diào)制系統(tǒng)的容量可獨(dú)立地在大范圍內(nèi)選取，因此可將超導(dǎo)儲能系統(tǒng)建成所需的大功率和大能量系統(tǒng)；除了真空和制冷系統(tǒng)外沒有轉(zhuǎn)動部分，使用壽命長；超導(dǎo)儲能系統(tǒng)不受地點(diǎn)限制，維護(hù)簡單、污染?。怀瑢?dǎo)儲能技術(shù)特征超導(dǎo)儲能系統(tǒng)的建設(shè)投入的成本比較高，存在經(jīng)濟(jì)效益問題；超導(dǎo)儲能技術(shù)需要低溫運(yùn)行，從而使超導(dǎo)材料達(dá)到0電阻，低溫環(huán)境的保持是難點(diǎn)；由于技術(shù)和成本限制，即使超導(dǎo)儲能可以不受地域限制，但能實(shí)際落地的商業(yè)場景還不夠多。超導(dǎo)儲能技術(shù)特征——經(jīng)濟(jì)性方面1）在功率型應(yīng)用中具有較高商業(yè)價(jià)值對抽水蓄能和低溫SMES的全生命周期成本進(jìn)行比較。結(jié)果顯示，低溫SMES的單位功率年均使用成本比抽水蓄能低50％～60％，在功率型應(yīng)用中具有較高的商業(yè)價(jià)值2）10s以內(nèi)暫態(tài)儲能應(yīng)用中，具有較高的性價(jià)比優(yōu)勢從工程實(shí)踐所獲得的數(shù)據(jù)來看，目前SMES單位儲能量的成本遠(yuǎn)高于抽水蓄能和電池儲能，因此SMES比較適合于分鐘量級以下的應(yīng)用場合，在10s以內(nèi)暫態(tài)儲能應(yīng)用中，具有較高的性價(jià)比優(yōu)勢3）高溫超導(dǎo)材料價(jià)格高，但適合電網(wǎng)應(yīng)用高溫SMES的優(yōu)勢在于：在其運(yùn)行溫區(qū)下，低溫制冷的效率比低溫SMES所在液氦運(yùn)行溫區(qū)高2個(gè)數(shù)量級。在需要對電網(wǎng)進(jìn)行不間斷高頻功率補(bǔ)償?shù)膱龊?，超?dǎo)磁體存在較高的交流損耗，在此工況下低溫SMES的制冷功率無法滿足要求，采用高溫SMES是唯一的選擇超導(dǎo)儲能技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用場景能量存儲穩(wěn)定電壓動態(tài)性能穩(wěn)定風(fēng)力發(fā)電機(jī)次同步諧振阻尼聯(lián)絡(luò)線功率控制黑啟動能力應(yīng)用于可再生能源多功能超導(dǎo)儲能裝置超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀低溫超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)及其應(yīng)用模式已得到驗(yàn)證抑制低頻振蕩美國BPA：30MJ/10MW，低溫超導(dǎo)SMES低溫超導(dǎo)磁體安置現(xiàn)場超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀低溫超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)及其應(yīng)用模式已得到驗(yàn)證提高系統(tǒng)穩(wěn)定性日本九州電力公司ESK3.6MJ/1MW、低溫超導(dǎo)SMES超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀低溫超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)及其應(yīng)用模式已得到驗(yàn)證補(bǔ)償電壓跌落日本中部電力5MJ/5MW、低溫SMES超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀低溫超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)及其應(yīng)用模式已得到驗(yàn)證平滑負(fù)荷波動日本中部電力公司10MVA/20MJSMES超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀低溫超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)及其應(yīng)用模式已得到驗(yàn)證提供不間斷電源德國ACCEL：2MJ低溫超導(dǎo)SMES超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀低溫超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)及其應(yīng)用模式已得到驗(yàn)證分散布局SMES超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀中國科學(xué)院電工研究所研制成功了世界首臺在風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行的SFCL-MES，用于同時(shí)提高風(fēng)電場功率輸出的穩(wěn)定性和低電壓穿透能力，已在甘肅省玉門市低窩鋪風(fēng)電場并網(wǎng)運(yùn)行。整個(gè)系統(tǒng)安裝在集裝箱內(nèi)，方便運(yùn)輸和現(xiàn)場安裝超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀2021年中國船舶第七一二所研制的高溫超導(dǎo)儲能樣機(jī)順利通過技術(shù)驗(yàn)收高溫超導(dǎo)儲能裝置采用了特殊結(jié)構(gòu)和冷卻方式，能快速實(shí)現(xiàn)兆瓦級功率釋放。為國際上首臺兆焦/兆瓦級環(huán)形高溫超導(dǎo)儲能裝置，極大促進(jìn)我國在高溫超導(dǎo)儲能方向上的技術(shù)發(fā)展超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀日本研究開發(fā)中心的環(huán)境技術(shù)研究所成功開發(fā)了用于鐵路的超導(dǎo)飛輪儲能系統(tǒng)。22年6月8日，示范實(shí)驗(yàn)于穴山變電站啟動，該變電站毗鄰鐵路中央本線的穴山站該系統(tǒng)的性能即使在反復(fù)充放電后也不會劣化，而且結(jié)構(gòu)內(nèi)不含有害物質(zhì)，對環(huán)境影響小這是全球首次將超導(dǎo)飛輪儲能系統(tǒng)實(shí)際應(yīng)用于鐵路超導(dǎo)儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀美國超導(dǎo)公司（ASC）通過制造安裝SMES解決工業(yè)電能