各种储能系统优缺点对比

史上最全储能系统优缺点梳理

谈到储能，人们很容易想到电池，但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。实际上，储能的市场潜力非常巨大，根据市场调研公司

Pike Research 的预测，从 2011 年到 2021 年的 10 年间，将有 1220 亿美元投入到全球储能项目中来。而在大规模储能系统中，最为广泛应用的抽水蓄能和压缩空气储能等传统的储能方式也在经历不断改进和

创新。今天，无所不能(caixinenergy) 为大家推荐一篇文章,该文章分析了目前全球的储能技术以及其对电网的影响和作用。

现有的储能系统主要分为五类：机械储能、电气储能、电化学储能、热储能和化学储能。目前世界占比最高的是抽水蓄能，其总装机容量规模达到了 127GW ，占总储能容量的 99% ，其次是压缩空气储能，总装机容量为 440MW ，排名第三的是钠硫电池，总容量规模为 316MW 。

全球现有的储能系统

1 、机械储能

机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。

(1)抽水蓄能：将电网低谷时利用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库，电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电，效率一般为 75% 左右，俗称进 4 出 3 ，具有日调节能力，用于调峰和备用。

不足之处：选址困难，及其依赖地势 ;投资周期较大，损耗较高，包括抽蓄损耗 + 线路损耗;现阶段也受中国电价政策的制约，去年中国 80% 以上的抽蓄都晒太阳，去年八月发改委出了个关于抽蓄电价的政策，以后可能会好些，但肯定不是储能的发展趋势。

(2) 压缩空气储能 (CAES) ：压缩空气蓄能是利用电力系统负荷低谷时的剩余电量，由电动机带动空气压缩机，将空气压入作为储气室的密闭大容量地下洞穴，当系统发电量不足时，将压缩空气经换热器与油或天然气混合燃烧，导入燃气轮机作功发电。国外研究较多，技术成熟，我国开始稍晚，好像卢强院士对这方面研究比较多，什么冷电联产之类的。

压缩空气储也有调峰功能，适合用于大规模风场，因为风能产生的机械功可以直接驱动压缩机旋转，减少了中间转换成电的环节，从而提高效率。

不足之处：一大缺陷在于效率较低。原因在于空气受到压缩时温度会升高，空气释放膨胀的过程中温度会降低。在压缩空气过程中一部分能量以热能的形式散失，在膨胀之前就必须要重新加热。通常以天然气作为加热空气的热源，这就导致蓄能效率降低。还有可以想到的不足就是需要大型储气装置、一定的地质条件和依赖燃烧化石燃料。

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⑶飞轮储能：是利用高速旋转的飞轮将能量以动能的形式储存起来。

需要能量时，飞轮 减速运行，将存 储的能量释放出来。飞轮 储能其中的 单项技术国内

基本都有了（但和国外差距在10年以上），难点在于根据 不同的用途开发不同功能的新

产品，因此飞轮储能电源是一种高技术产 品但原始创新性并不足，这使得它较难获得国家

的科研经费支持。

不足之处：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。只适 合于一些细分市场，比如 高品质不 间断电源等。 L 冃- 2

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2、电气储能

⑴超级电容器储能：用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的电容量。与利用化学反应的蓄电池不同，超级电容器的充放电过程始终是物理过程。充电时间短、使用寿命长、温度特性好、节约能源和绿色环保。超级电容没有太复杂的东西，就是电容充电，其余就是材料的问题，目前研究的方向是能否做到面积很小，电容更大。超级电容器的发展还是很快的，目前石墨烯材料为基础的新型超级电容器，非常火。

Tesla首席执行官Elon Musk 早在2011年就表示，传统电动汽车的电池已经过

时，未来以超级电容器为动力系统的新型汽车将取而代之。

不足之处：和电池相比，其能量密度导致同等重量下储能量相对较低，直接导致的就是续航能力差，依赖于新材料的诞生，比如石墨烯。

石s 烯基微型超级电容器的制备示意團

⑵超导储能(SMES):利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能 的装置。超导 储能

系统大致包括超导线圈、低温系统、功率 调节系统和 监控系统4大部分。超导材料技术

开发是超导储能技术的重中之重。超 导材料大致可分为低温超导材料、高温超导材料和室

温超导材料。

不足之处：超导储能的成本很高(材料和低温制冷系统)，使得它的

3、电化学储能

应用受到很大限制。可靠性和经济性的制约, 商业化应用还比较远。

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⑴铅酸电池：是一种电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的蓄电池。目前在世界上应用广泛，循环寿命可达1000 次左右，效率能达到80%-90% ，性价比高，常用于电力系统的事故电源或备用电源。

不足之处：如果深度、快速大功率放电时，可用容量会下降。其特点是能量密度低，寿命短。铅酸电池今年通过将具有超级活性的炭材料

添加到铅酸电池的负极板上，将其循环寿命提高很多。

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⑵锂离子电池：是一类由锂金属或锂合金为负极材料、使用非水电解质溶液的电池。主要应用于便携式的移动设备中，其效率可达95% 以上，放电时间可达数小时，循环次数可达5000 次或更多，响应快速，是电池中能量最高的实用性电池，目前来说用的最多。近年来技术也在不断进行升级，正负极材料也有多种应用。

市场上主流的动力锂电池分为三大类：钻酸锂电池、锰酸锂电池和磷酸铁锂电池。前者能量密度高，但是安全性稍差，后者相反，国内电