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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

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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

储能电池是新能源汽车的核心部件

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。

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。

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。

1.3储能的分类

热储能

显热储热

显热储热主要利用储热材料温度的变化来进行热量存储与释放。按储热材料的差异，显热储热可分为固体显热储热和液体显热储热两种。

显热储热是发展最早、技术最成熟和应用的最多的储热方式之一，但也存在储能密度低、储能时间短、温度波动范围大及储能系统规模过于庞大等缺点。

液体显热储热的应用场景：水箱储热

固体显热储热的应用场景：填充床储热

1.3储能的分类

热储能

潜热储热

潜热储热是利用物质在凝固/熔化、凝结/气化、凝华/升华等过程中需要吸收或放出相变潜热的原理进行储热，也称为相变储热。相变分为“固—液”、“液—气”、“气—固”及“固—固”等形式，其中“液—固”相变最为常见。

潜热储热有着较高的储热密度和稳定性。适用于中低温的相变材料有冰、石蜡等，典型应用场景包括废热回收、太阳能供暖和空调系统等；适用于高温的相变材料有高温熔化盐类、混合盐类和金属及合金等，典型应用场景包括热机、太阳能光热电站、磁流体发电以及人造卫星等。

1.3储能的分类

热储能

热化学储热

热化学储热技术通过可逆的化学吸附或化学反应存储和释放热能。热化学储热的密度远高于显热储热和相变储热，既可以对热能进行长期储存，还可以实现冷热的复合储存，且热量损失小。

热化学储热在余热/废热回收等领域