能量储存技术概论_第六、七章
第1章 能量储存
Fx
xW
1 C Vd2c 2d
xˆ
➢Discharging the capacitor results in a force that is opposite in sign to the direction the current is flowing
➢Dielectric is being compressed and pulled away from the metallic conductors
Dielectric Breakdown
Dielectric Strength of Insulating Film Decreases With Thickness
Capacitor Design Parameters
User Electrical Requirements Capacitance
Capacitor – Self Healing
➢Non-metallized design: Separate sheets of metal foil as electrodes.
Foils extend alternately out of each end of the capacitor roll beyond the dielectric; leads are attached by welding or soldering.
Common Dielectrics and Their Ability to Store Energy
Decreasing relative K Vb2
Energy stored in parallel plate capacitor:
W
1 2
e Vd2c
L W d
能量储存方式与技术要点
能量储存方式与技术1、目前最主要的方式为电池技术，电池能驱动电子产品、电动汽车等。
例如，驱动电动汽车的主要技术是电池技术——电池和汽油之间很大区别。
比如，通常的电动车要携带重达454千克的铅酸电池。
给这些电池充电需要花费数小时，这些能量可以让汽车行驶160公里。
10多升汽油同样也可以使汽车行驶这么远的距离，而其重量还不到13千克，并且一分钟就可以加这么多油。
2、人们使用的最古老的技术之一是落重法。
将重物抬高以储存能量，之后令重物下落可释放能量。
许多落地钟和布谷鸟钟都使用这种技术。
通过转动经由齿轮系连接重物的绳子可以举起很重的物体，并使它花费很长一段时间来下落。
几百年以来它对钟表非常有效。
3、许多发电厂使用落水法。
在夜间，当发电厂拥有多余电能时会用泵把水抽到高处的水池里。
在白天的用电高峰阶段，水经过涡轮机流到低处的水池中。
（请参阅水电站工作原理。
）4、还有一种储存能量的方法是利用某种形式的可重复机械变形。
发条钟表中的弹簧和发条玩具飞机中的橡皮筋就是由此设计而来的。
通过弯曲（使之变形）弹簧中的材料可以储存能量，而当材料恢复原状时便会将能量释放出来。
以汽车的尺度来衡量，这种技术会在弹簧重量方面遇到问题，但是在较小的装置上（如手表）该技术却非常有效。
5、大自然很久以来就一直在储存能量了，如果您这么一想，就会发现汽油实际上就是一种已储存好的能量。
植物吸收阳光并将其转化为碳水化合物（关于碳水化合物的讨论请参阅食物常识知多少）。
经过几百万年，这些碳水化合物就转化成了油或煤。
在人类的历史中，我们燃烧木柴（即一种碳水化合物）来释放储存的能量，或者把谷物转化为酒精，然后再燃烧它。
大自然还有另一种储存能量的技术，我们人人都很熟悉，那就是脂肪。
6、可以直接储存热量，之后再把热转化为电等其他形式的能量。
可以使用压缩空气用来储存能量。
一些玩具就利用了这种方法来储存能量。
比如说压缩氮气，当被压缩到一定程度时就会形成液氮，此网页中探讨了如何使用液态氮来驱动汽车。
能源行业的能源存储技术
能源行业的能源存储技术引言在当今快速发展的社会中，能源的需求日益增长，如何有效地存储和管理这些能源成为了一个亟待解决的问题。
随着可再生能源的崛起，诸如风能和太阳能等不稳定能源的存储需求尤为迫切。
本文将探讨当前主要的能源存储技术及其在能源行业中的应用。
一、能源存储技术概述能源存储技术的主要功能是“捕获”多余的能源并在需要时释放。
根据不同的存储方式，能源存储技术大致可以分为以下几类：1.机械储能机械储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。
o抽水蓄能利用多余电能将水抽至高处储存，需电时再释放水能发电。
o压缩空气储能则是将空气压缩到高压储气罐，在需要时再释放压缩空气驱动涡轮发电。
o飞轮储能使用旋转的飞轮储存能量，具有快速充放电的特点。
2.化学储能化学储能主要以电池技术为主。
o常见的锂电池和铅酸电池广泛用于电动汽车及家庭能源存储。
o新兴的固态电池研究也在为未来的能源存储解决方案铺平道路。
3.热能储存热能储存技术，尤其是在太阳能集热系统中，有着重要的应用。
o通过将太阳能转化为热能储存在熔盐中，能够在能量需求高峰时释放热量以供发电使用。
4.电化学储能该技术利用化学反应将电能转化为化学能并储存。
o超级电容器是一种新兴的电化学存储方式，能够在短时间内提供高功率输出。
二、能源存储技术的应用能源存储技术在许多领域的应用日益增多，尤其是以下几个方面：1. 可再生能源的支持可再生能源的波动性使得其发电时常出现不稳定的现象。
通过能源存储技术，可以有效地平衡电网的负荷。
例如，在白天阳光充足时，太阳能的发电量较高，电池能够存储多余的电能，到了晚上阴天或用电高峰期再释放这些电能。
2. 电动汽车电动汽车的广泛应用离不开高效的能量存储技术。
现代电动汽车普遍采用锂离子电池，提升了续航里程和充电速度。
此外，随着电池管理技术的提升，更加安全和高效的电池系统正逐渐进入市场。
3. 电力调峰电力公司可以利用储能系统来调节能量的供给，以应对尖峰负荷。
可再生能源发电课程第七章-可再生能源发电的电能储存教学ppt课件
超级电容器 铅酸电池↵ 镍镉电池↵
锂电池
长寿命，高效率 低能量密度↵
低投资↵
寿命低
大容量、高效率 低能量密度↵
大容量、高能量 高成本，需要特 密度、高效率↵ 殊充电回路
完全胜任↵ 完全胜任↵ 完全胜任↵ 完全胜任↵
钠硫电池↵
大容量、高能量 高成本，安全顾
密度、高效率↵
虑
完全胜任↵
液流电池↵
大容量
低能量密度↵
合适
能量应用↵ 完全胜任↵ 完全胜任↵
经济性差↵ 不经济↵
合适 不大实际↵
合适 经济性差↵
完全胜任↵
完全胜任
5
7.1 蓄电池储能
7.1.1 常用蓄电池的类型 7.1.2蓄电池的等效电路 7.1.3蓄电池的主要特性 7.1.4蓄电池的充放电控制
7.1.1 常用蓄电池的类型
目前常用的蓄电池类型有五种，分别为：铅酸电池 (Pbacid)、 镍镉电池 (NiCd)、 镍氢电池 (NiMH)、 锂离子电 池 (Li-ion) 和锂聚合物电池 (Li-polymer)。
AC
DC 交
流
电
控制单元与传感器
网
图7-11 飞轮储能系统的原理
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1.充电模式
飞轮储能系统接入外部电源，闭合充电开关，则电机开始运转，吸收电能， 使飞轮转子速度升高，直至达到额定转速时，由电机控制器切断与外界电源的连 接。在整个充电过程中，电机作电动机运行。飞轮所储存的动能与转速的二次方 和转动惯量成正比，即
能。
电磁储能包括：超导磁体储能、超级电容器储能。
表7-1 各种储能技术比较
储能技术↵
优 点↵
缺 点↵
功率应用↵
抽水蓄能↵ 大容量、低成本 场地要求特殊
能量储存方式与技术
能量储存方式与技术1、目前最主要的方式为电池技术，电池能驱动电子产品、电动汽车等。
例如，驱动电动汽车的主要技术是电池技术——电池和汽油之间很大区别。
比如，通常的电动车要携带重达454千克的铅酸电池。
给这些电池充电需要花费数小时，这些能量可以让汽车行驶160公里。
10多升汽油同样也可以使汽车行驶这么远的距离，而其重量还不到13千克，并且一分钟就可以加这么多油。
2、人们使用的最古老的技术之一是落重法。
将重物抬高以储存能量，之后令重物下落可释放能量。
许多落地钟和布谷鸟钟都使用这种技术。
通过转动经由齿轮系连接重物的绳子可以举起很重的物体，并使它花费很长一段时间来下落。
几百年以来它对钟表非常有效。
3、许多发电厂使用落水法。
在夜间，当发电厂拥有多余电能时会用泵把水抽到高处的水池里。
在白天的用电高峰阶段，水经过涡轮机流到低处的水池中。
（请参阅水电站工作原理。
）4、还有一种储存能量的方法是利用某种形式的可重复机械变形。
发条钟表中的弹簧和发条玩具飞机中的橡皮筋就是由此设计而来的。
通过弯曲（使之变形）弹簧中的材料可以储存能量，而当材料恢复原状时便会将能量释放出来。
以汽车的尺度来衡量，这种技术会在弹簧重量方面遇到问题，但是在较小的装置上（如手表）该技术却非常有效。
5、大自然很久以来就一直在储存能量了，如果您这么一想，就会发现汽油实际上就是一种已储存好的能量。
植物吸收阳光并将其转化为碳水化合物（关于碳水化合物的讨论请参阅食物常识知多少）。
经过几百万年，这些碳水化合物就转化成了油或煤。
在人类的历史中，我们燃烧木柴（即一种碳水化合物）来释放储存的能量，或者把谷物转化为酒精，然后再燃烧它。
大自然还有另一种储存能量的技术，我们人人都很熟悉，那就是脂肪。
6、可以直接储存热量，之后再把热转化为电等其他形式的能量。
可以使用压缩空气用来储存能量。
一些玩具就利用了这种方法来储存能量。
比如说压缩氮气，当被压缩到一定程度时就会形成液氮，此网页中探讨了如何使用液态氮来驱动汽车。
《能源储能技术》PPT课件
如果使用不当会造成电解质泄漏等 现象；和铝电解电容器相比，它内阻较 大，因而不可以用于交流电路；
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ppt课件
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8
飞轮储能
理工 作 原
飞轮储能系统主要包括转子系 统、轴承系统和转换能量系统 三个部分构成。另外还有一些 支持系统， 如真空、深冷、外 壳和控制系统。基本结构如图 所示。
ppt课件
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飞轮储能
点使 用 特
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飞轮储能的技术优势是技术成熟度高、高功 率密度、长寿命、充放电次数无限以及无污 染等特性。飞轮储能的能量密度不够高、自 放电率高，如停止充电，能量在几到几十个 小时内就会自行耗尽。 几万转高速飞轮系统损耗在100瓦左右，1千 瓦时的系统只能维持10小时的自放电。因此， 飞轮储能最适合高功率、短时间放电或频繁 充放电的储能需求。 由于放电时间有限，飞轮储能不一定是调节 太阳能发电波动的最佳选择。
ppt课件
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新的储能技术
除蓄电池和抽水储能电站这些储能方式， 新发展起来的有超导储能、飞轮储能、超 级电容器储能、氢储能等。
a.超导储能 b.飞轮储能 c.超级电容器储能
超导储能 飞轮储能
ppt课件
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超导储能
概 述
将一个超导体圆环置于磁场中，降温至圆环材料 的临界温度以下，撤去磁场，由于电磁感应，圆环中 便有感生电流产生，只要温度保持在临界温度以下， 电流便会持续下去。试验表明，这种电流的衰减时间 不低于10万年。显然这是一种理想的储能装置，称为 超导储能。
高效能量储存系统的研究与开发
高效能量储存系统的研究与开发第一章引言在当今社会，能源问题是全球范围内的关注焦点。
石油、煤炭等传统能源资源的有限储备和环境污染问题，使得研究和开发高效能量储存系统变得尤为重要。
本章将介绍研究背景、目的和意义，并简要概述后续章节的内容安排。
第二章能量储存系统基础知识2.1 能量储存系统概念能量储存系统是指能够将能量以某种方式存储，并在需要时进行释放的装置或系统。
本节将介绍能量储存系统的基础概念、分类以及常见的储能方式。
2.2 储能材料储能材料是能够吸收和释放能量的物质。
本节将介绍常见的储能材料类型，如化学能量储存材料、物理能量储存材料和超级电容器等，并探讨其优缺点及适用场景。
第三章高效能量储存系统的研究方法3.1 系统需求分析对于任何一个能量储存系统，首先要明确其需求和应用场景。
本节将介绍如何进行系统需求分析，并结合实际案例，探讨不同需求下储能系统的设计方法。
3.2 材料与结构设计能量储存系统的材料与结构设计直接影响系统的储能效率和安全性。
本节将介绍如何根据系统需求选取适合的材料与结构，并介绍常见的优化设计方法。
3.3 控制与管理策略能量储存系统的控制与管理策略是实现高效能量储存的关键。
本节将介绍不同控制与管理策略的原理和方法，并结合实例阐述其在不同场景下的应用。
第四章高效能量储存系统的开发案例4.1 锂离子电池锂离子电池作为当前最主要的电动汽车动力源，具有高能量密度和长寿命的优势。
本节将介绍锂离子电池的工作原理、材料选择和性能优化等关键技术。
4.2 储能系统的智能化控制智能化控制是实现能量储存系统高效运行和管理的关键。
本节将介绍储能系统智能化控制的基本原理和关键技术，包括数据采集与分析、能量管理和优化算法等。
4.3 超级电容器超级电容器具有高功率密度、长寿命和快速充放电等特点，被广泛应用于能量储存领域。
本节将介绍超级电容器的工作原理、材料选择和性能改进等关键技术，并探讨其在电动车辆和可再生能源领域的应用。
储能技术复习提纲分享资料
五. 电化学电容器的应用
根据电容量、放电时间和放电量的大小，主要用作如 下四类电源： 1. 辅助电源：军用、电动汽车用 2. 备用电源： 3. 主电源：电动玩具 4. 替换电源：与太阳能电池、发光二极管结合，用于路标灯、太阳能手表等
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21
第3讲 电化学电容器与电池
➢电化学电容器的常用公式 ➢电化学电容器与电池的比较
用等过程中的数量、形态和时间上的差异， 采取储存和释放能量的人为过程或技术手 段，称为储能技术。
3
3. 储能技术的应用
1）防止能量品质的自动恶化 2）改善能源转换过程的性能 3）方便经济的使用能量 4）为了降低污染、保护环境也需要储能技术 5）新能源的开发利用也需要发展储能技术
4
大规模储能蓄电的作用
14
二. 电化学电容器的特点
1. 高能量密度：1-10W.h/kg，是传统电容器的10100倍。
2. 高功率密度：输出功率密度高达数kW/kg，一般 蓄电池的数十倍。适用于短时间高功率输出的 场合。
3. 使用寿命长：其循环寿命可达10万次以上，比电 池高10 ～100倍。
4. 使用温度范围宽：可在-40o～+70o的温度范围内 使用，且容量随温度衰减小。电池在-20o～+60o， 且低温下衰减快。
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➢ 充放电效率： η=（Qdch/Qch) ×100%
其中Qdch为电容器的放电电容量 Qch为电容器的充电电容量
➢ 等效串联电阻 (ESR)：来自于电极材料、粘结剂、隔
膜和电解液的电阻、各种接触电阻和电解液传质电阻等。
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2. 电化学电容(Electrochemical Capacitor)的概念及原理
✓ 概念： 是一种介于传统电容器和电池之间的新型 储能元件。
能量转换与储存技术
能量转换与储存技术一、能量转化技术能源转化技术主要指的是将一种形式的能量转换为另一种更方便、更易存储和更容易利用的能量形式。
在能源转化技术中，最常见的是热能、电能和化学能的转化。
1.1 热能转换技术热能转换技术主要包括热力学循环和热化学反应两种技术。
其中热力学循环技术可分为热力学循环发电和热力学循环制冷两种。
热力学循环发电技术是指将热能转化为机械能，再由机械能转化为电能的技术。
例如，常见的火力发电、核电发电、风力发电、水力发电等都属于热力学循环发电技术。
而热力学循环制冷技术则是指利用一定的热力学循环过程，将低温热能转化为高温热能，从而实现制冷。
例如，汽车空调、家用冰箱以及高级冷却设备都是应用了热力学循环制冷技术。
而在热化学反应技术中，通过燃烧、燃气发动机或者高温化学反应等手段，将热能转化为机械能或者电能。
例如，燃料电池的工作原理就是引入空气和燃料，然后在催化剂的作用下，将燃料转化为电能。
1.2 电能转化技术电能转化技术是指将一种形式的电能转换为另一种形式的电能的技术。
例如，直流电能转换为交流电能，或者变压器将高电压的电能转化为低电压的电能。
在电能转换技术中，最常用的是电力电子技术。
该技术利用电子器件，对电能进行调节控制，从而实现电能的转换。
1.3 化学能转化技术化学能转化技术是指利用化学反应过程，将化学能转化为机械能或者电能。
例如，电池就是一种将化学能转化为电能的装置。
在化学能转化技术中，最常见的是燃料电池技术和化学电池技术。
燃料电池就是利用燃料和氧气进行反应以产生电能的一种装置。
而化学电池则是指利用在不同电极上的化学反应，将化学能转化为电能。
二、能量储存技术能量储存技术主要是指将能量储存在介质中，以备后续使用。
目前，主要的能量储存技术包括电能储存技术、化学能储存技术和物理能储存技术。
2.1 电能储存技术电能储存技术主要是指将电能储存在电池或者超级电容器中，以备后续使用。
其中，电池技术是最常见的一种电能储存技术。
能源行业的能源存储技术
能源行业的能源存储技术在当今社会，能源的有效利用和高效储存是推动可持续发展的关键。
随着可再生能源行业的迅猛发展，能源存储技术在智能电网、家庭能源管理系统以及电动汽车等领域中扮演着至关重要的角色。
本文将探讨能源存储技术的现状、发展趋势及其在能源行业中的应用。
1. 能源存储技术的概述能源存储技术是指将产生的能源以不同形式存储，待需要时再释放的技术。
这些技术可以分为几个主要类别，包括：•电化学能量存储：主要依靠电池技术，比如锂离子电池、铅酸电池和固态电池等。
•机械能量存储：包括飞轮储能和抽水蓄能，通过物理的方法存储能量。
•热能存储：这种技术通过加热介质（如水或盐）来存储热能，通常用于温水供应和集中太阳能发电。
•气体存储：在一些应用中，氢气或其他气体可以存储以备后用，特别是在燃料电池技术中。
2. 电化学能量存储电化学能量存储是当前最为成熟且广泛应用的存储技术，尤其是锂离子电池。
锂离子电池因其高能量密度、长寿命和良好的充放电效率，已成为便携式电子设备和电动车辆的主要选择。
然而，锂离子电池仍面临一些挑战，如安全性问题、材料资源的有限性以及生产过程中的环境影响。
为了改善这些问题，研究人员正在探索新型材料，例如使用____（填入具体材料），这些材料有望提升电池的能量密度和安全性。
3. 机械能量存储机械能量存储技术虽然不如电化学技术普及，但在特定应用中显示出巨大的潜力。
飞轮储能系统通过旋转的转子来存储能量，具有快速充放电的优势，非常适合电网频率调节和短时间能量供应。
同时，抽水蓄能是目前最为广泛使用的大规模储能技术，通过将水泵送到高处储存势能，晚上或用电需求低时再释放。
4. 热能存储技术热能存储技术尤其在集中太阳能发电（CSP）系统中表现出色。
通过集中阳光加热工作流体，热能可用于发电或供暖。
常见的介质包括____（填入具体热介质），其存储和释放热量的效率较高。
热能存储使得CSP系统能够在阳光不足的时候继续运行，提高了可再生能源的使用率。
能量存储技术及其应用
能量存储技术及其应用在当今社会，能源储存技术已经成为了一个热门话题。
这是因为我们的生活离不开能源，而能源的存储和使用是两个不可分割的过程。
所以，越来越多的人开始关注如何有效地储存能源，以便在需要的时候使用。
那么，这种能量存储技术是什么，它是如何应用的？一、能量储存技术的类型能源的存储技术可以分为多种类型。
其中，最常见的是电力储存技术。
这种技术主要是通过电池来储存能量。
在过去的几年中，随着电动汽车和太阳能电池板等技术的不断发展，电池技术的应用越来越广泛。
除此之外，还有一些其它的储能技术，比如压缩空气能量储存、储水能量、热能储存等。
二、能量储存技术的应用1、太阳能板系统。
太阳能板系统是一种利用太阳能的技术。
这种技术可以将阳光转化为电能，然后再通过电池储存。
由于在一天中，太阳能的接收强度是会有变化的。
所以，能量储存技术是必不可少的。
在白天，电能可以供应给家庭或公司使用，而在夜晚，当太阳能收集装置无法得到足够的太阳能时，储存的能量就会被释放，以供给需要的设备使用。
2、电动汽车。
电池技术的进步，推动了电动汽车的发展。
电动汽车是一种利用电池储存能量的交通工具。
与传统的汽车相比，电动汽车的燃油使用是无污染的。
并且，电动汽车还具有更高的能效。
这也是为什么越来越多的人开始使用电动汽车的原因之一。
3、可再生能源。
可再生能源不可避免地存在某些变数，比如天气的不确定性、季节等因素。
这些因素都会对可再生能源的供应造成一定的影响。
储能技术就可以帮助我们在能源供应不足或天气恶劣等情况下，提供稳定的能源供应。
所以，对于一些采用可再生能源的行业来说，能量储存技术非常重要。
三、面临的问题虽然能量储存技术在应用上取得了很大的进展，但是它还是存在一些问题。
其中之一就是成本。
对于设备和技术来说，成本是一直存在的问题。
在电池的实际运用中，由于需要大量的电池储存能量，所以成本就会成为重要的限制。
除此之外，能量储存技术在大规模使用上也存在一些问题。
能源储存工作原理
能源储存工作原理能源储存是现代社会中不可或缺的一部分。
随着能源需求的增长和可再生能源的兴起，人们对能源储存技术的研究和应用越来越重视。
本文将介绍几种常见的能源储存工作原理，包括化学能量储存、重力能量储存和电磁能量储存。
一、化学能量储存化学能量储存是目前最常用的能源储存方式之一。
它通过将能源转化为化学能并将其储存在物质中。
常见的化学储能设备包括电池和燃料电池。
1. 电池的工作原理电池是一种将化学能转化为电能的设备。
它由正负极和电解质组成。
正负极之间的化学反应会产生电子流动，从而形成电流。
当电池充电时，正负极之间的化学反应是可逆的，电能会被转化为化学能，储存在电池中。
而当电池供电时，这个过程则是不可逆的，化学能转化为电能，并提供给外部电路使用。
2. 燃料电池的工作原理燃料电池是一种在不断提供燃料的情况下生成电能的设备。
它与电池类似，但是燃料电池中的化学反应是通过将燃料氧化来产生电能。
燃料电池具有高效能转化和无污染排放的优点，是未来能源储存领域的重要方向之一。
二、重力能量储存重力能量储存利用物体的高度差来储存能量。
目前最常见的重力能量储存技术是水能储存和重物块式储能。
1. 水能储存的工作原理水能储存通过将水从低处提升到高处储存能量。
当需求能量时，通过释放上方的储水池中的水，驱动涡轮机发电。
峰谷电力调度可以更好地进行能源分配和调控。
2. 重物块式储能的工作原理重物块式储能利用重物块在高处和低处之间的高度差，将电能转化为重力能，储存在提升机构中。
当需要释放能量时，重物块被下降，驱动发电机发电。
这种储能方式适用于小规模的能源系统，如个人家庭或微型电网。
三、电磁能量储存电磁能量储存利用磁场的能量储存特性。
目前最常用的电磁储能设备是超级导体磁能储存和电感储能。
1. 超级导体磁能储存的工作原理超级导体磁能储存是一种利用超导体材料特性的储能方式。
超导体在极低温下（低于其临界温度）具有无电阻和完全导磁性的特点，可以在磁场中储存大量的电能。
电力系统中的能源存储技术介绍
电力系统中的能源存储技术介绍随着人们对可再生能源的需求不断增加，电力系统中的能源存储技术日益重要。
能源存储技术可以帮助电力系统在高峰期或非可再生能源供应不足时提供持续稳定的电力。
本文将介绍电力系统中的能源存储技术及其在能源转型中的重要作用。
一、能源存储技术概述能源存储技术是将能量以不同的形式存储下来，以便在需要时进行释放的技术。
目前常用的能源存储技术包括电池系统、压缩空气储能、液流电池、超级电容器以及燃料电池等。
1. 电池系统电池系统是目前应用最广泛的能源存储技术之一。
它们可以将电能存储起来，并在需要时以电能形式释放出来。
常见的电池系统包括锂离子电池、钠硫电池和镍氢电池等。
电池系统的优点是能量密度较高，充放电效率高，且可以快速响应电网需求。
2. 压缩空气储能技术压缩空气储能技术是一种将电能转化为压缩空气形式存储的技术。
在需求高峰期，通过释放压缩空气驱动涡轮机来发电。
压缩空气储能技术具有较高的储能效率和长寿命等优点，且对环境影响较小。
3. 液流电池液流电池是一种通过液体电解质在两个电流极之间传输离子来存储电能的技术。
液流电池具有较高的可扩展性和可靠性，能够提供较长时间的储能。
4. 超级电容器超级电容器是一种能够以极高速率储存和释放电能的设备。
它们具有高度的可循环性和低的能量损耗，适用于短时间储能和高功率需要的场合。
5. 燃料电池燃料电池通过将燃料与氧气反应生成电能，实现能量的存储。
燃料电池具有高效能转换和无污染排放的特点，可以提供长时间稳定的电力供应。
二、能源存储技术在电力系统中的应用能源存储技术在电力系统中具有重要的应用意义，可以提供对电力负荷的灵活调节、提高电力系统的可靠性和稳定性等优势。
1. 负荷管理和频率调节能源存储技术可以对电力负荷进行灵活管理和调节，特别是在高峰期和极端天气条件下。
通过将电能存储起来，并在需要时释放出来，可以平衡电力供需，提高电力系统的运行效率。
2. 可再生能源的平滑输出可再生能源的输出受到天气和地理条件的限制，具有间歇性和波动性。
能量储存方式与技术要点
能量储存方式与技术1、目前最主要的方式为电池技术，电池能驱动电子产品、电动汽车等。
例如，驱动电动汽车的主要技术是电池技术——电池和汽油之间很大区别。
比如，通常的电动车要携带重达454千克的铅酸电池。
给这些电池充电需要花费数小时，这些能量可以让汽车行驶160公里。
10多升汽油同样也可以使汽车行驶这么远的距离，而其重量还不到13千克，并且一分钟就可以加这么多油。
2、人们使用的最古老的技术之一是落重法。
将重物抬高以储存能量，之后令重物下落可释放能量。
许多落地钟和布谷鸟钟都使用这种技术。
通过转动经由齿轮系连接重物的绳子可以举起很重的物体，并使它花费很长一段时间来下落。
几百年以来它对钟表非常有效。
3、许多发电厂使用落水法。
在夜间，当发电厂拥有多余电能时会用泵把水抽到高处的水池里。
在白天的用电高峰阶段，水经过涡轮机流到低处的水池中。
（请参阅水电站工作原理。
）4、还有一种储存能量的方法是利用某种形式的可重复机械变形。
发条钟表中的弹簧和发条玩具飞机中的橡皮筋就是由此设计而来的。
通过弯曲（使之变形）弹簧中的材料可以储存能量，而当材料恢复原状时便会将能量释放出来。
以汽车的尺度来衡量，这种技术会在弹簧重量方面遇到问题，但是在较小的装置上（如手表）该技术却非常有效。
5、大自然很久以来就一直在储存能量了，如果您这么一想，就会发现汽油实际上就是一种已储存好的能量。
植物吸收阳光并将其转化为碳水化合物（关于碳水化合物的讨论请参阅食物常识知多少）。
经过几百万年，这些碳水化合物就转化成了油或煤。
在人类的历史中，我们燃烧木柴（即一种碳水化合物）来释放储存的能量，或者把谷物转化为酒精，然后再燃烧它。
大自然还有另一种储存能量的技术，我们人人都很熟悉，那就是脂肪。
6、可以直接储存热量，之后再把热转化为电等其他形式的能量。
可以使用压缩空气用来储存能量。
一些玩具就利用了这种方法来储存能量。
比如说压缩氮气，当被压缩到一定程度时就会形成液氮，此网页中探讨了如何使用液态氮来驱动汽车。
电力系统中的能量储存技术
电力系统中的能量储存技术近年来，随着可再生能源的发展和普及，电力系统对于能量储存技术的需求也越来越大。
而在能量储存技术中，主要分为电池储能和机械储能两种方式。
这篇文章将对电力系统中的能量储存技术进行分析和探讨。
一、电池储能技术电池储能技术是指将电能储存在电池中，等需要使用时再将能量输送至电网。
电池储能技术相较于机械储能技术，具有比较明显的优势。
首先，电池储存的能量密度较高，可以将大量能量储存在较小的空间内，方便储存和搬迁。
其次，电池储能技术操作维护比较简单，可以实现远程监测和控制，减少了人力资源的占用。
此外，电池储存技术还具有快速响应，容量灵活性高等优点。
目前电池储能技术主要有铅酸电池、锂离子电池、钠离子电池等。
其中锂离子电池具有体积小、重量轻、开路电压高、循环寿命长、能量密度大等优点。
因此也是目前电池储能技术应用较为广泛的一种。
然而电池储能技术也存在一些问题。
首先，电池的成本比较高，使用寿命长，替换成本也较高。
其次，电池储能技术的能量密度和容量仍然存在一定的局限性，难以满足高功率和大储能量的应用需求。
此外，电池储能技术在使用过程中，不可避免产生不可再生物质，对环境的影响也比较明显。
二、机械储能技术机械储能技术是指将能量转化为机械能存储，然后运用转化机械能的设备将储存的能量转化为电能。
目前，机械储能技术主要包括重力式储能技术、压缩空气储能技术、液压储存技术、飞轮储存技术等。
重力式储能技术主要是通过拉升物体并将其固定在高处的方式，把能量转换成重力能。
在需要使用时，通过释放物体的势能，将机械能转变成电能输出到电网。
这种方式的储能密度比较高，成本相对较低。
但需要建造高压大型机构，并且需要占用大量空间。
压缩空气储能技术主要是利用电力将空气压缩储存在气体容器中，当电力需求高峰时，通过释放压缩空气，再利用转化器将气能转变为机械能最终转化为电能输送到电网中。
这种储能方式需要占用大量空间用于较大容器的设备的存储区，也存在能量转化效率不高和噪音较大的问题。
能量储存技术的发展和应用
能量储存技术的发展和应用随着能源需求的不断增长，如何有效地储存能源已成为全球能源领域面临的最大挑战之一。
目前，大多数可再生能源发电系统都面临一个共同的问题：能源生产的不稳定性和不可预测性。
由于这些能源系统的依赖于环境和气候条件，因此他们的产量在一定周期内可能会忽高忽低。
因此，为了确保能源供应的稳定性和可靠性，必须寻找能源储存的解决方案。
随着技术的不断发展，能量储存技术已成为储能所面临的最重要的领域。
一. 能量储存技术的进步能量储存技术的目标是为了最大化利用可再生能源，同时确保能源的连续性。
这方面的工作得到了各大国家政府和能源公司的大力支持。
许多公司和科学家们已经致力于开发新的能量储存技术，包括化学储能、机械储能、热储能和电磁储能等。
而其中电池简直成为新时代储能的代表。
电池的发展已经带动了储能技术的发展。
随着电动汽车的普及，锂离子电池的研究和生产得到了迅速发展。
锂离子电池是目前使用最广泛的电池技术之一。
其能量密度高，寿命长，安全性较高，且在电动车市场前景上有广阔的前景，同时由于这种储存能量方式，其应用于房屋的太阳能板，风力发电，所储存的越来越被人们青睐。
二. 能量储存技术在新能源领域的应用下一代储能技术将有更广泛的用途，尤其是在可再生能源，如太阳能和风能的领域内。
能量储存技术的应用也成为推动可再生能源发展的必然选择之一。
太阳能电池的空间限制容易使其裸露在自然环境的变化下，所以太阳能发电并未进入全球大规模应用的阶段。
而当它作为光伏系统具备对剔波器的需要和储蓄用电的需求时，光伏系统的输出就可以有了稳定的输出。
同时，还可以将太阳能与电池储能技术结合形成太阳能热水器加储热系统，充分发挥太阳能的储能和返回应用种种优点。
未来，科学家和研究人员将继续研究新的能量储存技术，以供更广泛的市场应用。
三. 能量储存技术的前景由于能量必须以一定精度控制，能量储存在未来将变得越来越重要，将持续改变能源领域。
众所周知世界的储能已经达到了更高水平。
储能原理与技术课件
储能原理与技术课件一、引言储能技术是指将能量从一处转移到另一处，并在需要时释放能量的技术。
随着可再生能源的兴起和能源消费方式的变革，储能技术越来越受到人们的关注。
本课程将介绍储能的原理和技术，探讨储能在能源领域的应用以及未来的发展趋势。
二、储能原理1. 储能概述储能是将能量储存起来，以便在将来的某个时候使用。
能量可以以多种形式储存，包括电能、热能、化学能等。
储能技术通过将能量转化为一种可储存的形式，并在需要时将其释放，从而提供能源供应的灵活性和可靠性。
2. 储能原理储能的基本原理是将能量从一个系统转移到另一个系统，并在需要时将其释放。
可以通过物理、化学或机械手段实现储能，如电池储能、压缩空气储能、重力储能等。
储能系统包括储能装置、能量转换装置、能量管理系统等组成部分。
三、储能技术1. 电池储能电池储能是将电能转化为化学能储存，并在需要时将其转化为电能供应。
目前广泛应用的电池储能技术包括锂离子电池、钠硫电池、镍氢电池等，它们在电动汽车、储能电站等领域有着重要的应用。
2. 压缩空气储能压缩空气储能是将机械能转化为压缩空气储存，并在需要时将其释放以产生电能。
这种技术通过利用低峰时段的电能来压缩空气，然后在高峰时段释放空气以产生电能，实现能量的平衡和调度。
3. 重力储能重力储能是将机械能转化为重力势能储存，并在需要时将其释放以产生电能。
常见的重力储能技术包括水力储能和重力块储能，它们通过将水库或重力块的位移转化为电能，实现能量的储存和平衡。
四、储能在能源领域的应用1. 配电网调度储能技术可以在配电网中实现能量的平衡和调度，提高系统的稳定性和可靠性。
通过储能系统的应用，可以减轻电网的负荷压力，提高可再生能源的消纳率，降低能源消耗的峰值。
2. 新能源利用储能技术可以帮助解决可再生能源的波动性和间歇性问题，提高新能源的利用率。
通过储能系统的应用，可以将多余的可再生能源转化为储能并在需要时释放，提高能源的利用效率。
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碱性燃料电池
碱性燃料电池是该技术发展最快的一种电 池，主要为空间任务，包括航天飞机提供 动力和饮用水。 使用的电解质为水溶液或稳定的氢氧化钾 基质，电化学反应生成电子用来为外部电 路提供能量，然后回到阴极与氧和水反应 生成更多的羟基离子。
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固体氧化物燃料电池
如果电解质是固体，就被称为固体氧化物燃料电 池，即SOFC. 高温固体氧化物燃料电池直接把化学能转化为电 能，不经过中间环节，减少能量的损失，发电效 率达45％以上，总发电率可达到85％以上。燃料 使用面广，余热利用率高。这种电池由于电解质 电导率不高，必须在高温下操作，连接密封材料 必须使用铂等稀贵金属，电池成本随之大大增加。
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四、燃料电池应用
燃料电池汽车：氢氧燃料电池+太阳能电池 板。
在燃料电池中加入蒸馏水，当有太阳照射时， 太阳能电池板把太阳能转化成电能(3V),转化的 电能可以电解燃料电池中的蒸馏水(1.5V)，生 成氢气和氧气贮于罐中。无光源时，氢气和氧 气在电池内部结合生成水，释放电能，连上电 动机带动汽车行驶。
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6.2 燃料电池技术
一、概述 二、燃料电池原理 三、燃料电池种类 四、燃料电池应用
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一、概述
燃料电池(Fuel Cell)是一种将存在于燃料与氧化 剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料 和空气分别送进燃料电池，电就被奇妙地生产出 来。 从外表上看有正负极和电解质等，像一个蓄电 池，但实质上它不能“储电”而是一个“发电厂”。 燃料电池的概念是1839年W.R.Grove提出的，至 今已有大约160年的历史。
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固体氧化物燃料电池
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固体氧化物燃料电池
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一、概述
1839年，英国人格罗夫发现氧和氢的反应 中有电能产生，即电解水的时候消耗了电 能而生成了氧和氢，反过来，从外部给阳 极一侧送入氧，给阴极一侧送入氢，就能 够产生电能和水。 这种电池以铂为电极、以硫酸为电解质， 通过氢氧反应发电。电池没电了，只需要 换个燃料盒就行。
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质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池(proton exchange membrane fuel cell，英文简称PEMFC). 其单电 池由阳极、阴极和质子交换膜组成，阳极为氢燃 料发生氧化的场所，阴极为氧化剂还原的场所， 两极都含有加速电极电化学反应的催化剂，质子 交换膜作为电解质。工作时相当于一直流电源， 其阳极即电源负极，阴极为电源正极。 两电极的反应分别为： 阳极(负极)：2H2-4e=4H+ 阴极(正极)：O2+4e+4H+=2H2O
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从含烃的化石燃料中制氢
这是过去以及现在采用最多的方法。它是 以煤、石油或天然气等化石燃料作原料来 制取氢气。用蒸汽作催化剂以煤作原料来 制取氢气的基本反应过程为：
C + H 2 O → CO + H 2
用天然气作原料、蒸汽作催化剂的制氢化 800 学反应为： CH + H O ←⎯→ 3H + CO
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由于燃料电池能将燃料的化学能直接转换为电 能，因此，它没有像普通火力发电厂那样的通过 锅炉、汽轮机、发电机的能量形态变化，可避免 过程中转换损失，达到高发电效率。此外，还具 有以下优点：（1）部分负荷时也能保持高的效 率；（2）通过与燃料供给装置的组合，可适用范 围的燃料；（3）由于输出功率单位由堆的输出功 率决定，故机组容量具有自由度；（4）电池本体 的负荷响应性好；（5）NOX及SOX等的排出量 少，有利于环保。
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二、燃料电池原理
以碱性燃料电池为例： 负极：H2+2OH-→2H2O+2e正极：1/2O2+H2O+2e-→2OH电池反应：H2+1/2O2 →H2O 电池结构式为： 电池H2(g),Pt|KOH|Pt,O2(g)(+)
/geren/syh/wwaste/lanliaodianchi.htm
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热化学制氢
这种方法是通过外加高温使水起化学分解 反应来获取氢气。到目前为止虽有多种热 化学制氢方法，但总效率都不高，仅为20 ％～50％，而且还有许多工艺问题需要解 决。依靠这种方法来大规模制氢还有待进 一步研究。
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太阳能制氢
随着新能源的崛起，以水为原料、利用核 能和太阳能来大规模制氢已成为世界各国 共同努力的目标。其中太阳能制氢最具吸 引力，也最有现实意义。
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与AFC(燃料气中不允许含CO2和CO)及 PEMFC(燃料气中不允许含CO)等低温型燃 料电池相比，具有耐燃料气及空气中的CO2 能力，PAFC更能适应各种工作环境。 缺点 与AFC和PEMFC一样，PAFC须采用 贵金属催化剂，易为燃料气中CO毒化，对 燃料气的净化处理要求高；磷酸电解质具 有一定腐蚀性。
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固体氧化物燃料电池
目前我国已经研制成功的新型中温陶瓷膜 燃料电池，是一种以陶瓷膜作为电解质的 燃料电池。电池部件薄膜化以后，降低了 电池的内阻，提高了有用功率的输出，从 而不需要高温的条件实现了中温化，操作 温度降到700~500℃。这种新型燃料电池继 承了高温 SOFC的优点，同时降低了成本。
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碱性燃料电池
阳极反应：2H2+4OH-→4H2O + 4e阴极反应：O2 + 2H2O + 4e- → 4OH碱性燃料电池的工作温度大约80℃。因此，它们的启动也 很快，但其电力密度却比质子交换膜燃料电池的密度低十 来倍，在汽车中使用显得相当笨拙。不过，它们是燃料电 池中生产成本最低的一种电池，因此可用于小型的固定发 电装置。 碱性燃料电池对能污染催化剂的一氧化碳和其它杂质也非 常敏感。其原料不能含有一氧化碳，因为一氧化碳能与氢 氧化钾电解质反应生成碳酸钾，降低电池的性能。
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配有燃料电池和太阳能电池板的汽车模型。
/shop/po/po204.htm
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6.3 氢能利用
一、氢的制取 二、氢的贮存 三、氢能利用
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熔融碳酸盐燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池是由多孔陶瓷阴极、多孔陶 瓷电解质隔膜、多孔金属阳极、金属极板构成的 燃料电池。其电解质是熔融态碳酸盐。 反应原理示意图如下： 阴 极： O2 + 2CO2 + 4e- → 2CO32阳 极： 2H2 + 2CO32- → 2CO2 + 2H2O + 4e– 总反应： O2 ＋ 2H2 → 2H2O
第六章 燃料电池与氢能利用
本章内容
6.1 化学储能原理 6.2 燃料电池技术 6.3 氢能利用
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6.1 化学储能原理
化学能与热能转换
化学能储热：吸收式制冷机
化学能与电能转换
制氢储能电站：利用低谷负荷电去电解水，获 得氢、氧，储存起来，高峰负荷时利用氢气作 燃料推动燃气轮机发电。
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质子交换膜燃料电池
质子交换膜燃料电池工作原理示意图
500kw质子交换膜燃料电池
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直接甲醇燃料电池
直 接 甲 醇 燃 料 电 池 —— 简 称 DMFC （DirectMethanolFuelCell）。它是以甲醇为燃 料，通过与氧结合产生电流的，优点是直接使用 甲醇，省去了氢的生产与存储，因为，在汽车上 早已使用甲醇溶液作为挡风玻璃的刮洗液了，故 不存在安全问题。但甲醇存在泄漏问题，虽然用 水稀释可以解决，但是电解效率却大大降低，目 前正在解决渗漏问题。
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一、概述
格罗夫当时只是做了实验，并未实用化。 1958年，剑桥大学（英国）制成了5KW的燃料电 池。 1965年，美国GE公司成功地开发出了燃料电 池，这个电池就安装在1965年的载人飞船双子星 5号上，用于供给宇航员饮用水的飞船电能。 1969年登上月球的阿波罗11号飞船上的电源也使 用了燃料电池作为飞船内电源。
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熔融碳酸盐燃料电池
熔融碳酸盐燃料电池是一种高温电池（600～ 700℃），具有效率高（高于40%）、噪音低、无 污染、燃料多样化（氢气、煤气、天然气和生物 燃料等）、余热利用价值高和电池构造材料价廉 等诸多优点，是下一世纪的绿色电站。
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三、燃料电池种类
依据电解质的不同，燃料电池分为碱性燃料电池 （AFC）、磷酸型燃料电池（PAFC）、熔融碳 酸盐燃料电池（MCFC）、固体氧化物燃料电池 （SOFC）及质子交换膜燃料电池（PEMFC）等。 其中属于碱性燃料电池的只有AFC存在所谓的 中性燃料电池，只有电解质为弱酸或弱碱而接近 中性的燃料电池。燃料电池的电极反应式与其电 解质的酸碱性紧密联系。