储热就是热能的储存，是能源科学技术的一个重要分支。 2.2.4 储热技术应用实例 智能移动供暖车 智能移动供暖设备简称移动供暖车，是一种新型的余热利用和集约供暖方式，将工业余热储存在移动供暖车上，将热能输送到需要热能的场所。主要由：储热柜、控制部件、放热/储热管道、载体等部分组成。产品应用于工业生产、供暖、洗浴、洗涤、酒店、宾馆等需要分布式能源的场所。 风能储热 风能通过叶片转化为机械能，机械能通过发电机转化为电能，电能通过电加热器转化为热能，储存在储热材料中，在需要时可及时供应热水、热风、热蒸汽，为生产、生活提供能源。 主要用于住宅小区、别墅、小型办公区、边境哨所、高速公路收费站等采暖、洗浴、生活热水，也可用于石油运输供热、沥青供热、农牧业供热等领域。太阳能储热太阳能集热器将收集的太阳辐射能转化为热能加热其中的传热介质，通过换热器将热量传递给储热器中的储热介质，同时储热介质在良好的条件下将热能储存起来，需要时再用另一种传热介质通过换热器将储存的热量取出，传递给热负荷。电力调峰热能储热利用储能技术，积极开发利用储能锅炉、储能设备和电热器具，甚至建立灵活、移动的中小型储能热电站。大规模灵活利用谷电是实现峰谷电价、改善电网负荷平衡、淘汰低效机组的切实手段，也是利用廉价清洁电力、改善城市环境的可行途径。 当分时电价政策已在全国全面实行，储热技术已成为工业和民用领域的热点。
工业余热间歇性储存工业余热资源由于载体多样、分布分散、衰减快、不耐储存、稳定性差等原因，一直没有得到广泛的利用；工业生产过程中排出的余热一般波动较大，与热负荷的波动不同步，因此在实现工业余热回收利用时，通过储热技术平衡热负荷是余热回收的重点。工业余热间歇性储存主要用于蒸汽热回收、烟气、热风热回收。储能技术发展谢谢！有了知识，人就会有各种分析能力和明辨是非的能力，所以要勤奋学习，博览群书。古人云：“书中自有黄金屋”。通过阅读科技书籍，可以丰富知识，培养逻辑思维能力；通过阅读文学作品，可以提高文学鉴赏水平，培养文学兴趣；通过阅读报刊，可以增长见识，扩大知识面。 还有许多书籍，还可以陶冶我们的道德情操，给我们巨大的精神力量，激励我们前进。 *锂电池的优缺点 优点：能量密度高、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染等。 循环寿命长，一般在500次以上，甚至1000次以上 缺点：锂电池最主要问题是过充过放会发生爆炸。手机电池都采用单体电芯，配合良好的保护电路使用，基本上杜绝了电池爆炸的问题。
化学储能——液流电池的电解液（储能介质）储存在电池外部的电解液储罐中，电池内部正负极被离子交换膜隔成两个独立的腔体（正极侧和负极侧），电池工作时正负极电解液由各自的液体输送泵强制循环经过各自的反应腔参与电化学反应。液流储能电池是一类适用于固定式大规模储能（电能储存）的装置，与目前常用的铅酸电池、镍镉电池等二次电池相比，具有功率和储能容量独立设计（储能介质储存在电池外部）、效率高、寿命长、深度放电、环境友好等优势，是大规模储能技术的首选技术之一。全钒液流电池——钒氧化还原液流电池是以钒离子溶液为正负极活性物质的二次电池。 它是1984年由澳大利亚新南威尔士大学的M -K提出来的，1986年获得专利，1994年在高尔夫球车上采用钒液流电池，在潜艇上用4kWh钒液流电池做备用电源。10千瓦全钒液流储能电池的充放电原理是钒液流电池：正极电解液：V5+和V4+，负极电解液：V3+和V2+；电池充电后，正极材料为V5+离子溶液，负极为V2+离子溶液；电池放电后，正极和负极分别为V4+和V3+离子溶液；电池通过H+导电。在酸性介质中，V5+/V4+和V3+/V2+两对之间的电位差约为1.25V。
全钒液流电池的特点（1）功率高：钒电池功率可通过增加电池片数、电极面积来提高，目前美国商业示范运行的钒电池功率已达6MW。（2）容量大：钒电池功率可通过任意增大体积来提高，可达GWh以上；钒电池功率可通过提高电解液浓度来提高（目前为1.5~2M，未来可达5~6M）。（3）效率高：正负极活性物质分别储存在正负极电解液储罐内，避免自放电消耗。钒电池充放电能量转换效率高达75%以上，远高于铅酸电池的45%。 （4）寿命长：加拿大VRB Power商业化示范运行时间最长的钒电池模块正常运行8年以上，充放电循环寿命达16000次以上，远高于固定式铅酸电池的1000次。 （5）响应速度快：钒电池组充满电解液后，可瞬间启动，运行过程中，充放电状态切换仅需0.02s，响应速度达1ms（VRB Power）。 （6）瞬间充电：更换电解液，钒电池可瞬间充电。 （7）安全性高：钒电池没有潜在的爆炸、火灾隐患，即使正负极电解液混合使用也是如此。 （8）成本低：除离子膜外，钒电池大部分组成成分都是廉价的碳材料和工程塑料，材料来源丰富，易于回收利用，不需要贵金属作为电极催化剂，成本低廉。
（9）钒电池选址自由度大，可全自动密闭运行，无污染，维护简单，运行成本低。钒电池的缺点：（1）体积大。（2）能量密度低。这意味着要储存同样的能量，需要锂电池10倍甚至几十倍的体积或重量；这意味着百兆瓦风电场用的钒电池，可能需要挖空一座山来提供原材料。（3）钒电池价格昂贵。化学储能——钠硫电池钠硫电池最早是由美国福特公司于1967年发明和公布的，是以金属钠为负极，硫为正极，陶瓷管为电解质膜的二次电池。在一定的工作程度下，钠离子透过电解质膜与硫发生可逆反应，从而实现能量的释放和储存。 电池基本反应为：2N a+xS=Na2Sx 优点： 缺点： 高温350oC会熔化硫和钠 电池类型 锂离子 镍氢 镍镉 铅酸 钒 液流 钠 硫 铝 空气 质量比能量(W?h/kg) 90 60 40 30 25 120 350 体积比能量(W?h/L) 210 140 100 75 33 250 市场及成熟度 成熟 成熟 已淘汰 成熟(污染严重) 用于大规模储能 研发 研发 几种化学储能电池性能对比 超导储能系统利用超导体制成的线圈储存磁场能量，输电时不需要进行能量形式转换。
原理：将超导环置于磁场中，冷却到环材料临界温度以下，撤去磁场，由于电磁感应的作用，环内就会产生感应电流，只要温度保持在临界温度以下，电流就会持续存在。实验表明，这种电流的衰减时间不小于10万年。显然，这是一种理想的储能装置，称为超导储能。 2.2.3 电磁储能 超导储能的优点：1、响应速度快（ms级）2、转换效率高（96%）3、比容量大（1~10 Wh/kg）/比功率大（104~105 kW/kg）等优点。可与电力系统实现实时大容量能量交换和功率补偿。 超级电容器又称双层电容器，超级电容器是近年来才开始量产的一种新型储能装置，又称电化学电容器。 它既有静电电容器放电功率大的优点，又有电池储存电荷量大的优点，现在单个电池的容量已经达到万法拉级别。超级电容器（一种类似但不同于电池的储能装置或设备）★电容量是传统电容器的20-200倍；充放电能力大——放电电流200A； 充放电速度快，循环寿命长，维护简单 ★电池+超级电容器：可提供较高的电能和功率，满足电动汽车启动、加速、爬坡、制动等大功率要求 超级电容器产品性能及主要应用领域 成品电容器的近期目标 远期目标 能量密度 5Wh/kg 15Wh/kg 功率密度 500w/kg 1500w/kg 能量（Wh） 重量（kg） ?100 ?50 美国能源部提出的近期和远期发展目标 超级电容器研究的几个方向 ★进一步提高超级电容器的能量密度和功率密度 ★降低成本，特别是电极材料成本 ★提高电容器的可靠性，延长循环寿命 储能实例 2012年福建安溪移动储能电站（功率125kW，容量） 不同地区用电负荷季节性不同，最大负荷为平时的12倍，形成罕见的尖峰负荷，导致局部区域和时段出现低电压。
2011年底，张北风光储输示范工程和深圳宝清储能电站项目建成投运，其中张北项目配置100MW风电、40MW光伏和20MW储能电站。2011年，全球最大的32MW锂电池风电储能项目投入运行。美国AES风电和AES储能公司在西弗吉尼亚州的风电储能项目正式投入运行。该风电场安装了61台GE 1.6MW风力涡轮机，总装机容量为97.6MW，储能电池由A123公司提供，总容量为32MW。AES储能目前在全球已建和在建的储能项目共计72MW，计划开发的储能项目共计500MW。 全球最大20MW电网级飞轮储能项目 全球领先的飞轮储能系统供应商Power完成了全球最大飞轮储能系统的安装运行。该项目是飞轮储能利用史上的里程碑。该系统采用全球最先进的碳纤维复合材料飞轮转子技术，仅需15分钟即可接收和释放1MW电能。该项目获得美国能源部4300万美元资助。 大型超临界空气储能项目落地启迪鄂尔多斯科技园。空气储能是一种先进的技术，可以解决大规模风电、太阳能等间歇性电源安全可靠地接入电网的问题，是智能电网的重要组成部分，是解决制约风电、太阳能发电发展瓶颈的有效手段。 中国大唐集团新能源有限公司投资建设的总投资70亿元的大型海上风电项目顺利落户滨海。
山东省潍坊市潍坊国家高新技术产业开发区1MJ高温超导储能系统将是世界首个投入实际电网运行的高温超导储能系统。 2.2 储能方式 2.2.1 机械储能 飞轮储能 飞轮储能是指驱动电动机推动飞轮旋转，将电能以机械能形式储存起来，在电能储存和释放的整个过程中采用电力电子转换技术。飞轮储能密度的大小取决于飞轮转子的转速。1999年欧洲Urenc Power公司采用高强度碳纤维和玻璃纤维复合材料制成飞轮，转速为/min，2001年1月，系统投入运行，作为UPS使用，储能能力达18MJ。 飞轮储能的主要优势有：1）储能密度高：高于超导磁储能、超级电容器储能和一般电池。以目前最好的碳纤维复合材料而言，飞轮转子所能承受的最大线转速在1000m/s以上，储能密度可达230Wh/kg。2）充放电时间短，无过充过放问题：飞轮储能充电只需要几分钟，而不像化学电池需要几个小时的充电。3）寿命长：飞轮储能系统的寿命主要取决于其电力电子设备的寿命，一般可以达到20年左右。飞轮储能技术大规模应用的主要瓶颈：a）技术成本相对于电池较高；b）轴承材料需要进一步突破；c）自放电现象十分严重。
抽水蓄能电站必须设置上、下两个水库，对站址要求严格，但操作简单、可靠、使用寿命长。迄今为止，美国和西欧经济发达国家抽水蓄能机组的容量约占世界抽水蓄能电站总装机容量的55%以上。世界上第一座商业化的CAES电站于1978年在德国建成，装机容量为290MW，能量转换效率为77%，2009年被美国列为未来十大技术之一。 压缩空气储能 弹性储能 液压储能 2.2.2化学储能 化学储能的原理是利用化学反应将电能储存起来，或者将电能转化为化学能，达到储存电能的目的。化学储能的装置是可充电电池，或者叫二次电池。 电池发展史 一次电池 1.1799年(意大利)伏打电堆问世； 2.1836年(英国)丹尼尔电池，硫酸电解液，无极化，放电稳定。 3.1865年勒克龙(法国)发明锌锰电池。 1887年英国人赫勒森采用糊状电解液，得到干电池。 二次电池 1.1859年法国人普兰泰发明铅酸电池； 2.1899年镍镉电池 3.1976年菲利浦研究所发明镍氢电池 4.20世纪70年代MS采用金属锂作为负极材料，制成第一个锂电池。 5.1982年RR、JR锂离子电池
6、1991年日本索尼公司将锂离子电池商品化。 化学储能-铅酸电池 襄樊驼峰电池生产设备 铅酸电池的特点 优点： 1寿命长 2价格便宜 3可以大电流放电 缺点： 1铅污染 2能量密度低，也就是体积太大 化学储能-镍电池 镍镉电池（Ni-Cd）是最早用于手机、笔记本电脑等设备的一类电池。 Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2 镍镉电池的优缺点 优点： 1大电流放电特性好 2耐过充放电能力强 3维护简单 缺点： 1镉有毒，污染环境 2充放电过程中如果处理不当，会产生严重的“记忆效应”，大大缩短使用寿命 镍氢电池——镍氢电池是氢离子和金属镍的组合，镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池贵很多，性能比锂电池差。 优点：1、充放电速度快、重量轻、寿命长、无环境污染 2、镍氢电池的能量密度是镍镉电池的两倍 缺点：1、记忆效应稍强 2、镍氢电池串联电池组存在较多的管理问题，一旦过充，单节电池隔板就会熔化，导致整个电池组很快失效 所谓锂离子电池，是指由两种可以可逆地嵌入和脱嵌锂离子的化合物作为正负极组成的二次电池。
人们把锂离子电池这种依靠锂离子在正负极之间转移来完成电池充电和放电的独特机制称为“摇椅电池”，俗称“锂电池”。锂离子电池储能技术及应用一、能源概况一、能源概况1.1化石能源现状1.2新能源1.3储能基本概念1.1化石能源现状1.风能、太阳能等可再生清洁能源占比不足3%2.石油、煤炭、天然气占一次能源消费的85%左右3.其余主要为火电、水电据可靠数据显示，到2020年，除了石油、煤炭、天然气和水电的利用外，我国风能的消耗将占10%，核能占3%。 0 50 100 150 200 250 300 太阳能 石油 天然气 煤炭 铀 世界 中国 我国各类能源已探明储量（以储采比表示）与世界对比 摘自《光伏技术与产业发展战略国际研讨会：机遇与挑战》论文集 2004年4月8日 北京 P8 ——能源与环境可持续发展面临挑战 石油需求如何满足？ 石油需求如何满足？ 我国石油储量不足世界的2%，2007年我国原油对外依存度达46.05%，每年新增1000万辆汽车，石油需求将增加2000万吨左右，怎么保证？ 大规模CO2排放带来的最直接危害——温室效应！ 从左图可以看出近20年来大气CO2浓度快速上升及其全球分布： 很明显的看到近20年来CO2浓度上升的非常快，到2010年就已经接近峰值了。
而且主要分布在美国和中国所在的北半球60-80度的高纬度地区。 表3 世界各国CO2排放量比较 在北京、上海等大城市，60%的空气污染来自汽车排放的二氧化碳，中国在全球排放量中位居第二位。 1.2 新能源 广义的新能源是指不同于依靠矿物原料燃烧的传统能源的能源。 太阳能、风能、生物质能、核能、地热能、潮汐能……资源丰富、使用方便、清洁无污染 波浪潮汐 （1）太阳能 太阳能的转换与利用： 光热转换 接收或聚集太阳能将其转换成热能，再利用于生产、生活的某些方面，是光热转换的基本方法，即太阳能热利用。 光电转换 利用光生伏特效应原理制成的太阳能电池，能把太阳的光能直接转换成电能，这就叫光电转换，即太阳能光伏利用。 光化学转换 光化学转换尚处于研究开发阶段。这种转换技术有利用半导体电极发电、电解水发电，利用氢氧化钙或金属氢化物热分解储存能量等。 (2)风能 风能是指由于太阳辐射造成地球不同地区受热不均匀，造成各地温差和气压不同，引起空气运动而产生的能量。利用风力发电机组可将风能转换成电能、机械能和热能。风能利用的主要形式有风力发电、风力抬水、风力供暖、风帆辅助等。
风能的缺点：有些地区，风力发电经济性不够：很多地区风力发电是间歇性的，更恶劣的情况是，在台湾等地，在用电需求高的夏季和白天，风力发电较少；必须等待储能技术的发展。 （3）生物质能 生物质能是生物质中所含的能量，是绿色植物通过叶绿素将太阳能转换成化学能储存在生物质中的能量。有机物中除矿物燃料外，一切来源于动物和植物的能源物质都属于生物质能，通常包括木材及森林废弃物、农业废弃物、水生植物、油料植物、城市和工业有机废弃物等。 （4）地热 地热资源：指在现有技术、经济和地质环境条件下，能够科学合理开发的岩石和地热流体及其伴生有用组分中的热能。 按赋存形态可分为热液型（又分为干蒸汽型、湿蒸汽型和热水型）、地压型、干热岩型和岩浆型四大类；按温度可分为：高温型（150℃以上）中温型（90～149℃）低温型（89℃以上）。地热能的利用主要有地热发电和地热能直接利用。1.3能量的定义能量是衡量物质运动的物理量；能量是物质运动的量的转化，简称“能”。能量的存在形式：机械能（风能、潮汐能）内能（地热等）电能化学能原子能电磁能宏观物体的机械运动——机械能（动能、势能和压能）；分子运动——热能；原子运动——化学能；带电粒子的定向运动——电能； 光子运动-光能 电磁能-：互相联系的交变电场与磁场所具有的能量，是电场能量与磁场能量之和。
由于电磁场对电荷施加洛伦兹力，所以电磁能通过场对运动电荷做功转化为其他形式的能量（如热能、机械能等），电磁能也可以从空间一处传递到另一处。 能量的单位：焦耳、尔格、千瓦时kWh、卡路里、电子伏特（eV）等，国际单位为焦耳J 1J=0.电子伏特在原子物理和粒子物理中也常用：1eV=1.602×10-19J 2.储能技术及应用 电源稳定性 电力管理 电站调峰 清洁能源储能 2.1储能技术的目的 2.储能技术 储能技术的功率水平及技术成熟度*