儲(chǔ)能試題庫及答案一、單項(xiàng)選擇題（每題2分，共20分）1.以下屬于物理儲(chǔ)能技術(shù)的是（）。A.鋰離子電池B.抽水蓄能C.鉛酸電池D.鈉硫電池2.鋰離子電池的典型標(biāo)稱電壓為（）。A.1.2VB.2.0VC.3.7VD.4.2V3.超級(jí)電容器的核心特性是（）。A.高能量密度B.長循環(huán)壽命C.高功率密度D.低成本4.壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)中，常用的儲(chǔ)氣裝置是（）。A.地下鹽穴B.壓力容器C.混凝土罐D(zhuǎn).金屬管道5.全釩液流電池的電解質(zhì)中，釩離子的價(jià)態(tài)變化發(fā)生在（）。A.正極和負(fù)極B.僅正極C.僅負(fù)極D.電解液儲(chǔ)罐6.飛輪儲(chǔ)能的能量存儲(chǔ)形式是（）。A.機(jī)械能B.電能C.化學(xué)能D.熱能7.鉛酸電池的循環(huán)壽命通常為（）。A.5001000次B.20003000次C.500010000次D.10000次以上8.以下儲(chǔ)能技術(shù)中，功率密度最高的是（）。A.抽水蓄能B.鋰離子電池C.超級(jí)電容器D.液流電池9.儲(chǔ)能系統(tǒng)的“放電深度（DOD）”指（）。A.放電時(shí)的環(huán)境溫度B.放電容量與額定容量的比值C.放電時(shí)的電壓變化范圍D.放電過程中的能量損失10.鈉硫電池的工作溫度通常為（）。A.常溫（25℃）B.100200℃C.300350℃D.500℃以上二、多項(xiàng)選擇題（每題3分，共15分，少選得1分，錯(cuò)選不得分）1.以下屬于化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)的有（）。A.飛輪儲(chǔ)能B.鉛酸電池C.液流電池D.壓縮空氣儲(chǔ)能2.鋰離子電池的主要組成部分包括（）。A.正極材料（如三元材料）B.隔膜C.電解液（鋰鹽溶液）D.儲(chǔ)氣罐3.儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)中的典型應(yīng)用場(chǎng)景包括（）。A.電網(wǎng)調(diào)峰B.可再生能源消納C.微電網(wǎng)穩(wěn)定供電D.提高輸電線損4.全釩液流電池的優(yōu)點(diǎn)包括（）。A.循環(huán)壽命長（>10000次）B.能量密度高（>200Wh/kg）C.安全性高（無燃爆風(fēng)險(xiǎn)）D.容量與功率可獨(dú)立設(shè)計(jì)5.影響儲(chǔ)能系統(tǒng)經(jīng)濟(jì)性的關(guān)鍵因素有（）。A.初始投資成本B.循環(huán)壽命C.維護(hù)費(fèi)用D.政策補(bǔ)貼三、填空題（每題2分，共20分）1.抽水蓄能電站的效率通常為______（范圍）。2.超級(jí)電容器的能量密度一般低于______Wh/kg（數(shù)值）。3.飛輪儲(chǔ)能的核心部件是______（組件名稱）。4.鉛酸電池的負(fù)極活性物質(zhì)是______（化學(xué)式）。5.壓縮空氣儲(chǔ)能的能量轉(zhuǎn)換過程包括______→壓縮空氣→膨脹發(fā)電。6.鋰離子電池的“熱失控”是指______（現(xiàn)象描述）。7.液流電池的容量由______（參數(shù)）決定，功率由______（參數(shù)）決定。8.鈉硫電池的正極材料是______（化學(xué)式），負(fù)極材料是______（化學(xué)式）。9.儲(chǔ)能系統(tǒng)的“自放電率”是指______（定義）。10.目前商業(yè)化最成熟的電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)是______（技術(shù)名稱）。四、簡答題（每題6分，共30分）1.簡述抽水蓄能與鋰電池儲(chǔ)能的適用場(chǎng)景差異。2.對(duì)比鉛酸電池與鋰離子電池的工作原理（用反應(yīng)式說明）。3.解釋“能量密度”與“功率密度”的區(qū)別，并舉例說明其對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用的影響。4.全釩液流電池為何適合大規(guī)模儲(chǔ)能？列舉其主要局限性。5.說明儲(chǔ)能系統(tǒng)在可再生能源（如風(fēng)電）并網(wǎng)中的作用機(jī)制。五、應(yīng)用題（共25分）（一）計(jì)算題（10分）某光伏電站日發(fā)電量為1000kWh，負(fù)載日用電量為800kWh，需配置儲(chǔ)能系統(tǒng)以實(shí)現(xiàn)“自發(fā)自用，余電存儲(chǔ)”。假設(shè)儲(chǔ)能系統(tǒng)的充放電效率均為90%，放電深度（DOD）為80%，要求儲(chǔ)能系統(tǒng)可滿足2天的負(fù)載用電缺口（即連續(xù)2天陰雨天無光伏發(fā)電時(shí)，儲(chǔ)能可供電）。計(jì)算所需儲(chǔ)能系統(tǒng)的最小容量（單位：kWh）。（二）分析題（8分）某海島微電網(wǎng)需配置儲(chǔ)能系統(tǒng)，負(fù)荷特性為：白天（8:0020:00）平均負(fù)荷150kW，夜晚（20:008:00）平均負(fù)荷50kW；可再生能源（風(fēng)電+光伏）白天發(fā)電200kW，夜晚發(fā)電50kW。請(qǐng)結(jié)合儲(chǔ)能技術(shù)特性（如功率響應(yīng)速度、循環(huán)壽命、成本），分析應(yīng)優(yōu)先選擇哪種儲(chǔ)能技術(shù)（鋰離子電池/全釩液流電池/超級(jí)電容器），并說明理由。（三）綜合題（7分）某電網(wǎng)公司計(jì)劃在新能源富集區(qū)域建設(shè)100MW/200MWh儲(chǔ)能電站（功率100MW，容量200MWh）。請(qǐng)從技術(shù)選型（至少2種）、經(jīng)濟(jì)性（初始投資+運(yùn)維成本）、安全性（防火/防爆）三個(gè)維度，設(shè)計(jì)一套儲(chǔ)能方案，并簡要論證其合理性。參考答案一、單項(xiàng)選擇題1.B2.C3.C4.A5.A6.A7.A8.C9.B10.C二、多項(xiàng)選擇題1.BC2.ABC3.ABC4.ACD5.ABCD三、填空題1.70%85%2.103.高速飛輪（或復(fù)合材料飛輪）4.Pb（鉛）5.電能6.電池內(nèi)部熱量積累導(dǎo)致溫度失控上升，引發(fā)燃燒或爆炸的現(xiàn)象7.電解液體積；電堆面積（或電極面積）8.S（硫）；Na（鈉）9.儲(chǔ)能系統(tǒng)在靜置狀態(tài)下，單位時(shí)間內(nèi)自放電損失的容量與額定容量的比值10.鋰離子電池四、簡答題1.抽水蓄能：適合大規(guī)模、長時(shí)間儲(chǔ)能（容量GW級(jí)，持續(xù)時(shí)間數(shù)小時(shí)至數(shù)天），依賴地理?xiàng)l件（需上下水庫），用于電網(wǎng)調(diào)峰、備用電源；鋰電池儲(chǔ)能：適合中小規(guī)模、短時(shí)間儲(chǔ)能（容量MW級(jí)，持續(xù)時(shí)間0.54小時(shí)），響應(yīng)速度快（毫秒級(jí)），用于調(diào)頻、可再生能源平滑輸出、微電網(wǎng)穩(wěn)定。2.鉛酸電池：放電時(shí)，負(fù)極Pb→PbSO?（Pb+H?SO?→PbSO?+2H?+2e?），正極PbO?→PbSO?（PbO?+H?SO?+2H?+2e?→PbSO?+2H?O）；鋰離子電池：放電時(shí)，Li?從負(fù)極（石墨）脫嵌，經(jīng)電解液嵌入正極（如LiCoO?）（負(fù)極：LiC?→6C+Li?+e?；正極：Li??xCoO?+xLi?+xe?→LiCoO?）。3.能量密度（Wh/kg或Wh/L）：單位質(zhì)量/體積存儲(chǔ)的能量，決定儲(chǔ)能系統(tǒng)的體積和重量；功率密度（W/kg或W/L）：單位質(zhì)量/體積輸出的功率，決定充放電速度。示例：超級(jí)電容器功率密度高（>10kW/kg），適合短時(shí)間高功率需求（如車輛啟動(dòng)）；鋰電池能量密度高（100260Wh/kg），適合長時(shí)間能量存儲(chǔ)（如電動(dòng)汽車）。4.適合大規(guī)模儲(chǔ)能的原因：循環(huán)壽命長（>10000次）、容量與功率獨(dú)立設(shè)計(jì)（通過增加電解液體積提升容量）、安全性高（水系電解液無燃爆風(fēng)險(xiǎn)）；局限性：能量密度低（約2050Wh/L）、初始投資高（電解液成本占比大）、系統(tǒng)效率較低（70%80%）。5.作用機(jī)制：①平滑輸出：風(fēng)電/光伏功率波動(dòng)時(shí)，儲(chǔ)能系統(tǒng)快速充放電，穩(wěn)定并網(wǎng)功率；②調(diào)峰填谷：可再生能源大發(fā)時(shí)（如夜間風(fēng)電）存儲(chǔ)多余電能，負(fù)荷高峰時(shí)釋放；③備用支撐：可再生能源出力不足時(shí)，儲(chǔ)能提供備用電力，保障電網(wǎng)供需平衡；④提高消納：減少棄風(fēng)棄光，提升可再生能源利用率。五、應(yīng)用題（一）計(jì)算題1.日用電缺口：負(fù)載日用電量光伏發(fā)電量=800kWh1000kWh=200kWh（實(shí)際為余電存儲(chǔ)，陰雨天無發(fā)電時(shí)需儲(chǔ)能供電）；連續(xù)2天陰雨天需供電量：800kWh/天×2天=1600kWh；2.考慮充放電效率（η=90%）和放電深度（DOD=80%），儲(chǔ)能容量需滿足：儲(chǔ)能容量×DOD×η≥1600kWh即儲(chǔ)能容量≥1600kWh/(0.8×0.9)≈2222.22kWh因此，最小容量約為2223kWh（取整）。（二）分析題應(yīng)優(yōu)先選擇全釩液流電池，理由如下：①功率響應(yīng)：微電網(wǎng)需頻繁充放電（白天儲(chǔ)能多余電能，夜晚放電），液流電池循環(huán)壽命長（>10000次），可滿足長期頻繁使用需求（鋰離子電池循環(huán)壽命約20005000次，長期使用成本高）；②容量需求：夜晚負(fù)荷50kW，持續(xù)12小時(shí)，需儲(chǔ)能容量50kW×12h=600kWh，液流電池容量可通過增加電解液體積靈活擴(kuò)展，適合中大容量場(chǎng)景；③安全性：海島環(huán)境濕度高、維護(hù)不便，液流電池水系電解液無燃爆風(fēng)險(xiǎn)，安全性優(yōu)于鋰離子電池（需額外防火措施）；④成本：雖然初始投資高，但長壽命降低了全生命周期成本，適合海島微電網(wǎng)的長期運(yùn)行需求（超級(jí)電容器能量密度低，無法滿足600kWh容量需求）。（三）綜合題方案設(shè)計(jì)：采用“鋰離子電池+全釩液流電池”混合儲(chǔ)能。1.技術(shù)選型：鋰離子電池（占比40%）：40MW/80MWh，利用其高能量密度、快速響應(yīng)特性，用于電網(wǎng)調(diào)頻、短時(shí)功率支撐（響應(yīng)時(shí)間<100ms）；全釩液流電池（占比60%）：60MW/120MWh，利用其長壽命、高安全性特性，用于調(diào)峰、可再生能源消納（持續(xù)放電時(shí)間2小時(shí)以上）。2.經(jīng)濟(jì)性：初始投資：鋰離子電池約1500元/kWh（80MWh×1500元=1.2億元），液流電池約2500元/kWh（120MWh×2500元=3億元），總投資約4.2億元；運(yùn)維成本：鋰離子電池每年維護(hù)成本約0.5元/Wh（80MWh×0.5元=40萬元），液流電池每年維護(hù)成本約0.2元/Wh（120MWh×0.2元=24萬元），年運(yùn)維成本64萬元；全生命周期：鋰離子電池壽命約10年（循環(huán)5000次），液流電池壽命約20年（循環(huán)15000次），混合方案平衡了短期響應(yīng)與長期經(jīng)濟(jì)性。3.安