太阳能光伏储能技术课件.ppt

1、1.1.发展背景发展背景2.2.储能装置分类储能装置分类 2.1.2.1.机械储能机械储能 2.2.2.2.电磁储能电磁储能 2.3.2.3.化学储能化学储能3.3.结语结语1PPT课件 1.太阳能光伏技术的自身局限性。太阳能光伏技术的自身局限性。以太阳能光伏发电为代表的新能源的利用受到自然条件的显以太阳能光伏发电为代表的新能源的利用受到自然条件的显著影响和限制，包括天气、季节，时间、地域、地形地貌等著影响和限制，包括天气、季节，时间、地域、地形地貌等各种因素。各种因素。它不像传统化石资源那样稳定、持续地提供能源，输出功率它不像传统化石资源那样稳定、持续地提供能源，输出功率波动显著，对电网而言

2、是一种冲击性的电源。在同一地区，并网波动显著，对电网而言是一种冲击性的电源。在同一地区，并网的光伏发电输出功率的波动可能是同步的，但随着光伏发电技术的光伏发电输出功率的波动可能是同步的，但随着光伏发电技术和市场的不断扩展，装机容量越来越大，潜在的冲击力随之越来和市场的不断扩展，装机容量越来越大，潜在的冲击力随之越来越大。因此，发展储能技术已成为目前电力和新能源领域全球关越大。因此，发展储能技术已成为目前电力和新能源领域全球关注和支持的焦点，许多国家都将大规模储能技术定位为支撑新能注和支持的焦点，许多国家都将大规模储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术。源发展的战略性技术。2PPT课件2.太阳

3、能光伏技术的发展。太阳能光伏技术的发展。可再生能源正在由辅助能源逐渐转为主要可再生能源正在由辅助能源逐渐转为主要的甚至是主导能源。当不稳定的可再生能源的甚至是主导能源。当不稳定的可再生能源利用率到如此高的程度时，对它们的输出进利用率到如此高的程度时，对它们的输出进行稳定是必要的。行稳定是必要的。3PPT课件 3.储能装置的作用。储能装置的作用。储能就是对来自太阳能电池板发出的电能进行储储能就是对来自太阳能电池板发出的电能进行储存，利用储能环节在可再生能源的发电功率大于负载存，利用储能环节在可再生能源的发电功率大于负载需要时储存电能，在他们不能够满足负载需要时提供需要时储存电能，在他们不能够满足

4、负载需要时提供电能的补充，以最大效率收集和利用可再生能源，这电能的补充，以最大效率收集和利用可再生能源，这对于可再生能源分布式发电系统来说是必须的，是建对于可再生能源分布式发电系统来说是必须的，是建立稳定的本地供电的基础，对电网接入的发电系统来立稳定的本地供电的基础，对电网接入的发电系统来说，储能是一种灵活的可调度手段，可以最大限度地说，储能是一种灵活的可调度手段，可以最大限度地利用新能源，降低对电网的冲击和依赖，具有迫切的利用新能源，降低对电网的冲击和依赖，具有迫切的需求。需求。4PPT课件2.2.储能装置分类储能装置分类 5PPT课件2.12.1机械储能装置机械储能装置6PPT课件2.1.

5、1.抽水储能一.原理与分类：1.原理：抽水蓄能是集抽水与发电于一体的一种蓄能方式，实现的是势能与电能的转换。在满足地质和水文等条件的前提下，分别在上下游设置水库；在电力负荷低谷时，将低地势的下水库的水抽到高地势的上水库中，将电能转换为势能；在用电高峰时，再将上水库的水释放，驱动水轮机发电机组发电，将势能转换为电能。7PPT课件 8PPT课件2.抽水蓄能电站的类型：抽水蓄能电站的类型：按开发方式可分为：纯抽水蓄能电站、按开发方式可分为：纯抽水蓄能电站、混合式抽水蓄能电站、混合式抽水蓄能电站、调水式抽水蓄能电站；调水式抽水蓄能电站；按调节周期分为：日调节、周调节和季调节等；按调节周期分为：日调节、

6、周调节和季调节等；按水头分为：高水头和中低水头；按水头分为：高水头和中低水头；按机组类型分为：四机分置式、按机组类型分为：四机分置式、三机串联式、三机串联式、二机可逆式；二机可逆式；按布置特点分为：地面式、地下式、和特殊布置按布置特点分为：地面式、地下式、和特殊布置 形式（人工地下水库）形式（人工地下水库）9PPT课件3.抽水蓄能的特点及应用：抽水蓄能的特点及应用：优点优点：抽水抽水蓄能蓄能技术比较成熟，储存能量巨大，设备的使用技术比较成熟，储存能量巨大，设备的使用 寿命较长（一般可达寿命较长（一般可达30-40年），综合效率高（一般年），综合效率高（一般 可达可达70%-85%）。）。不足：

7、不足：抽水蓄能工程量较大而且受到地理环境的限制。抽水蓄能工程量较大而且受到地理环境的限制。应用：应用：抽水蓄能已广泛应用于电力系统中调峰填谷、调频、抽水蓄能已广泛应用于电力系统中调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用、黑启动以及为系统提供备用容调相、紧急事故备用、黑启动以及为系统提供备用容 量等方面，是电网安全、经济运行的有效调控手段量等方面，是电网安全、经济运行的有效调控手段10PPT课件二、抽水蓄能技术的发展历史与现状二、抽水蓄能技术的发展历史与现状11PPT课件12PPT课件13PPT课件14PPT课件三、抽水蓄能的发展趋势三、抽水蓄能的发展趋势 抽水蓄能作为一种技术较为成熟，且市场应用较抽

8、水蓄能作为一种技术较为成熟，且市场应用较成功的大容量储能技术，受到了世界各国的高度重视，成功的大容量储能技术，受到了世界各国的高度重视，但每个国家都有不同的环境，并面临不同的现实情况，但每个国家都有不同的环境，并面临不同的现实情况，需要有针对性地制订发展计划，解决发展过程中遇到需要有针对性地制订发展计划，解决发展过程中遇到的各种问题。的各种问题。在我国，抽水蓄能站址资源较为丰富，能够满足各地在我国，抽水蓄能站址资源较为丰富，能够满足各地区电网自身发展的需要。经初步经济分析，抽水蓄能电站区电网自身发展的需要。经初步经济分析，抽水蓄能电站前期选址总量可达前期选址总量可达1.5亿亿KW以上，这些这些

9、抽水蓄能站址以上，这些这些抽水蓄能站址主要分布在南方电网、华东电网、华中电网、和华北电网主要分布在南方电网、华东电网、华中电网、和华北电网内，占据已知全国抽水蓄能站址容量的内，占据已知全国抽水蓄能站址容量的80%。15PPT课件2.12.1机械储能装置机械储能装置16PPT课件一一.压缩空气储能的原理特点及分类压缩空气储能的原理特点及分类1.原理：原理：压缩空气储能一般包括压缩空气储能一般包括5个主要部件：压气机、燃烧个主要部件：压气机、燃烧室及换热器、涡轮（透平）机、储气装置、电动机室及换热器、涡轮（透平）机、储气装置、电动机/发发电机。电机。在储能时：压缩空气储能系统耗用电能将空气压缩并在

10、储能时：压缩空气储能系统耗用电能将空气压缩并 存于储气室中；存于储气室中；在释能时：高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃在释能时：高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃 烧室同燃料一起燃烧后，驱动涡轮机带动烧室同燃料一起燃烧后，驱动涡轮机带动 发电机输出电能。发电机输出电能。17PPT课件18PPT课件2.特点特点（1）规模上仅次于抽水蓄能，适合建造大型电站。压缩空气储能）规模上仅次于抽水蓄能，适合建造大型电站。压缩空气储能 系统工作时间长，可以持续数小时乃至数天。系统工作时间长，可以持续数小时乃至数天。（2）建造成本和运行成本较低，低于钠硫电池和液流电池，也低）建造成本和运行成本较低，低于钠硫

11、电池和液流电池，也低 于抽水蓄能电站，具有很好的经济性。其次由于使用高性能于抽水蓄能电站，具有很好的经济性。其次由于使用高性能 绝绝 热材料，仅使用少量或不使用天然气或石油等燃料即可实热材料，仅使用少量或不使用天然气或石油等燃料即可实 现对压缩空气的加热，从而降低燃料成本占比。现对压缩空气的加热，从而降低燃料成本占比。（3）场地限制少。）场地限制少。（4）寿命长，通常维护可以达到）寿命长，通常维护可以达到4050年，并且其效率可以达到年，并且其效率可以达到 60%左右，接近抽水蓄能电站。左右，接近抽水蓄能电站。（5）安全性和可靠性高。压缩空气储能使用的原料是空气，不会）安全性和可靠性高。压缩空

12、气储能使用的原料是空气，不会 燃烧，不产生任何有毒有害气体，也没有爆炸的危险。燃烧，不产生任何有毒有害气体，也没有爆炸的危险。19PPT课件3.分类：分类：（1）根据热源不同分为：燃烧燃料的、带储热的和无热）根据热源不同分为：燃烧燃料的、带储热的和无热 源的压缩空气储能系统；源的压缩空气储能系统；（2）根据规模不同可分为：大型（单台机组规模为）根据规模不同可分为：大型（单台机组规模为 100MW级）、小型（级）、小型（10MW）和微型（）和微型（100KW级）；级）；（3）根据能否和其他热力循环系统耦合可分为：）根据能否和其他热力循环系统耦合可分为：传统压缩空气储能系统、传统压缩空气储能系统、

13、压缩空气储能压缩空气储能燃气轮机耦合系统、燃气轮机耦合系统、压缩空气储能压缩空气储能燃气蒸汽联合循环耦合系统、燃气蒸汽联合循环耦合系统、压缩空气储能压缩空气储能内燃机耦合系统、内燃机耦合系统、压缩空气储能压缩空气储能制冷循环耦合系统、制冷循环耦合系统、压缩空气储能压缩空气储能可再生能源耦合系统。可再生能源耦合系统。20PPT课件 压缩空气储能可以实现大容量和长时间电能储存的电压缩空气储能可以实现大容量和长时间电能储存的电力储能系统，是指将低谷、风电、太阳能等不易储藏的电力储能系统，是指将低谷、风电、太阳能等不易储藏的电力用于压缩空气，将压缩后的高压空气密封在储气设施中，力用于压缩空气，将压缩后

14、的高压空气密封在储气设施中，在需要需要释放压缩空气推动透平发电的储能方式。目前，在需要需要释放压缩空气推动透平发电的储能方式。目前，地下储气站可采用报废矿井、沉降在海底的储气罐、山洞、地下储气站可采用报废矿井、沉降在海底的储气罐、山洞、过期油气井和新建储气井等多种模式，其中最理想的水封过期油气井和新建储气井等多种模式，其中最理想的水封恒压储气站，能保持输出恒压气体。地上储气站采用高压恒压储气站，能保持输出恒压气体。地上储气站采用高压的储气罐模式。压缩空气储能具有容量大、工作时间长、的储气罐模式。压缩空气储能具有容量大、工作时间长、经济性能好、充放电循环多等优点。经济性能好、充放电循环多等优点。

15、21PPT课件二。发展现状及应用情况：二。发展现状及应用情况：压缩空气储能发电已有成熟的运行经验，最早投运的机组已安全压缩空气储能发电已有成熟的运行经验，最早投运的机组已安全运行运行3030多年。多年。压压缩空气储能是一项灵活而可靠的技术，可迅速满足各种变负荷要求，缩空气储能是一项灵活而可靠的技术，可迅速满足各种变负荷要求，具有快速起动能力，有良好的负荷跟踪和频率控制特性，能实现远距具有快速起动能力，有良好的负荷跟踪和频率控制特性，能实现远距离自动控制。压缩空气储能系统具有容量大、工作时间长、经济性能离自动控制。压缩空气储能系统具有容量大、工作时间长、经济性能好、充放电循环多等优点，但目前还存

16、在传统压缩空气储能需要燃烧好、充放电循环多等优点，但目前还存在传统压缩空气储能需要燃烧化石能源、小型系统的效率不高和大型系统需要特定的地理条件建造化石能源、小型系统的效率不高和大型系统需要特定的地理条件建造储气室等缺点。压缩空气蓄能电站正在向大型化联合循环和微型化方储气室等缺点。压缩空气蓄能电站正在向大型化联合循环和微型化方向发展，联合循环以及热、电、冷多联供都可以大幅度提高能源利用向发展，联合循环以及热、电、冷多联供都可以大幅度提高能源利用效率，在世界范围内受到了广泛的关注，未来将成为除抽水蓄能之外效率，在世界范围内受到了广泛的关注，未来将成为除抽水蓄能之外最具发展潜力的大规模储能系统。最具

17、发展潜力的大规模储能系统。22PPT课件一一.飞轮储能的原理特点及分类飞轮储能的原理特点及分类1.原理：原理：将将能量从外界输入后，电动机将在电子电力输入设备能量从外界输入后，电动机将在电子电力输入设备的驱动下带动飞轮高速旋转，这一过程相当于给飞轮储的驱动下带动飞轮高速旋转，这一过程相当于给飞轮储能系统充电；能系统充电；当飞轮转子达到一定工作转速时，电力电子输入设备当飞轮转子达到一定工作转速时，电力电子输入设备停止驱动电动机，系统完成充电；停止驱动电动机，系统完成充电；当外界需要能量输出时，高速旋转的飞轮转子降低转当外界需要能量输出时，高速旋转的飞轮转子降低转速，通过发电机的发电功能将动能转化

18、成电能释放，通速，通过发电机的发电功能将动能转化成电能释放，通过给负载提供能量，完成系统的放电过程。过给负载提供能量，完成系统的放电过程。23PPT课件2.结构组成结构组成 飞飞 轮、轮、轴轴 承、承、电电 机、机、真真 空空 容容 器器 电力电子装置电力电子装置24PPT课件25PPT课件26PPT课件一一.飞轮储能的工程应用：飞轮储能的工程应用：（1）智能电网的应用）智能电网的应用（2）交通运输的应用）交通运输的应用（3）UPS电源的应用电源的应用（4）新能源电力的储存）新能源电力的储存27PPT课件28PPT课件29PPT课件2.2.2.2.电磁储能技术电磁储能技术-超导储能超导储能一、

19、超导储能的原理与特点一、超导储能的原理与特点1.原理：原理：超导体：许多金属和合金都具有低温下失去电阻的特性，这种特殊超导体：许多金属和合金都具有低温下失去电阻的特性，这种特殊的导电性能被称为的导电性能被称为“超导态超导态”，处于超导态的导体称之为，处于超导态的导体称之为“超导体超导体”。零电阻效应：超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称零电阻效应：超导体的直流电阻率在一定的低温下突然消失，被称为为“零电阻效应零电阻效应”。用超导体导线制成螺旋形线圈，线圈通电产生磁。用超导体导线制成螺旋形线圈，线圈通电产生磁场，其所储能量与电流的平方和电感的乘积成正比。场，其所储能量与电流的平方和电感

20、的乘积成正比。若线圈导体有电阻，能量会以焦耳热的形式消耗，而超导体在深冷若线圈导体有电阻，能量会以焦耳热的形式消耗，而超导体在深冷状态下电阻为零，不存在焦耳热损耗，将螺旋线管两端短接，磁能可状态下电阻为零，不存在焦耳热损耗，将螺旋线管两端短接，磁能可被永久储存。需要时将线圈两端外接负载，即可将储存于线圈内的磁被永久储存。需要时将线圈两端外接负载，即可将储存于线圈内的磁能转化为电能，随时取出。能转化为电能，随时取出。30PPT课件31PPT课件2.2.2.2.电磁储能电磁储能2.特点特点（1）可长期无损耗地储存能量，转换效率超过）可长期无损耗地储存能量，转换效率超过90%。（2）可通过采用电力电

21、子器件的变流技术实现与电）可通过采用电力电子器件的变流技术实现与电 网的连接，响应速度快（毫秒级）。网的连接，响应速度快（毫秒级）。（3）由于其储存能量与功率调节系统的容量可独立）由于其储存能量与功率调节系统的容量可独立 地在大范围内选取，因此可将超导储能系统建地在大范围内选取，因此可将超导储能系统建 成所需成所需 的大功率和大能量系统。的大功率和大能量系统。（4）除了真空和制冷系统外没有转动部分，使用寿）除了真空和制冷系统外没有转动部分，使用寿 命长。命长。（5）建造时不受地点限制，维护简单，污染小。）建造时不受地点限制，维护简单，污染小。32PPT课件2.2.2.2.电磁储能电磁储能二二

22、发展现状发展现状 目前，国际上在在超导储能系统的研究开发方面投目前，国际上在在超导储能系统的研究开发方面投入了大量的人力物力，主要是开发微型超导储能装置的实入了大量的人力物力，主要是开发微型超导储能装置的实际应用。美国、德国和日本等提出了开发际应用。美国、德国和日本等提出了开发100kWh100kWh等级的等级的微型超导储能装置的建议，如用于磁悬浮列车、计算机大微型超导储能装置的建议，如用于磁悬浮列车、计算机大楼和高层建筑等用的超导储能系统；美国楼和高层建筑等用的超导储能系统；美国IGCIGC和和AMSCAMSC公公司的微型超导储能装置（司的微型超导储能装置（110MJ110MJ）已经商品化，

23、）已经商品化，AMSCAMSC公公司目前正在开发一种新的配电司目前正在开发一种新的配电SMESSMES（D-SMESD-SMES）用于功率）用于功率调节。调节。33PPT课件2.2.2.2.电磁储能电磁储能三、面临的问题三、面临的问题（1）超导材料的临界温度有待提高；）超导材料的临界温度有待提高；（2）超导材料的价格比较高，有的比常规材料）超导材料的价格比较高，有的比常规材料 高几十倍甚至上百倍；高几十倍甚至上百倍；（3）超导技术所应用的低温制冷系统的制备还）超导技术所应用的低温制冷系统的制备还 比较复杂，且制冷机的免维护寿命较短。比较复杂，且制冷机的免维护寿命较短。（4）超导装备的低温高电压

24、绝缘技术，实时）超导装备的低温高电压绝缘技术，实时 监测技术，集成技术以及与常规系统的匹监测技术，集成技术以及与常规系统的匹 配协调运行等也需要进一步研究。配协调运行等也需要进一步研究。34PPT课件2.2.2.2.电磁储能电磁储能四、研究方向四、研究方向 1.降低成本。降低成本。2.开发高温超导线材。开发高温超导线材。3.研究变流器。研究变流器。4.研究控制策略。研究控制策略。5.降低损耗和提高稳定性。降低损耗和提高稳定性。6.研究失超保护技术。研究失超保护技术。35PPT课件2.3 2.3 化学储能化学储能2.3.1.钠硫电池储能钠硫电池储能2.3.2锂离子电池储能锂离子电池储能2.3.3

25、.液流电池储能液流电池储能2.3.4超级电容储能超级电容储能2.3.5制氢储能制氢储能36PPT课件2.3.1.2.3.1.钠硫电池储能钠硫电池储能一、钠硫电池的原理与特点一、钠硫电池的原理与特点1.原理原理 钠硫电池（钠硫电池（NAS）以钠和硫分别作阳极和阴）以钠和硫分别作阳极和阴极，氧化铝陶瓷同时起隔膜和电解质的双极，氧化铝陶瓷同时起隔膜和电解质的双从作用。从作用。电池形式电池形式：(-)Na(液液)|氧化铝氧化铝|Na2SX,S(液液)(+)37PPT课件基本的电池反应：负极反应：负极反应：2Na 2Na+2e-正极反应：正极反应：2Na+xS+2e-Na2Sx总反应：总反应：2Na+x

26、S Na2Sx38PPT课件2.结构39PPT课件3.特点（1）比能量高。理论比能量为）比能量高。理论比能量为760Wh/kg,是铅酸是铅酸 电池的电池的3-4倍；倍；（2）功率大。单体电池功率可达到）功率大。单体电池功率可达到120W以上，以上，形成模块后功率可达数十千瓦，可直接用形成模块后功率可达数十千瓦，可直接用 于储能；于储能；（3）库伦效率高。由于采用固体电解质，几乎）库伦效率高。由于采用固体电解质，几乎 无自放电现象，充放电效率几乎为无自放电现象，充放电效率几乎为100%；（4）运行无污染。采用全密封结构，运行中无）运行无污染。采用全密封结构，运行中无 振动无噪声，没有气体放出，预

27、期寿命长。振动无噪声，没有气体放出，预期寿命长。（5）制造便利、成本低、结构简单、维护方便。）制造便利、成本低、结构简单、维护方便。40PPT课件二、钠硫电池发展现状41PPT课件42PPT课件2.3.22.3.2锂离子电池储能锂离子电池储能一、锂离子电池工作原理及结构一、锂离子电池工作原理及结构1.原理原理 锂离子电池俗称锂离子电池俗称“摇椅电池摇椅电池”，是由可脱嵌，是由可脱嵌LiLi+为正、负级的二次电池，由正极、负极、电解液为正、负级的二次电池，由正极、负极、电解液及隔膜，外加正负引线、电池壳、安全装置等组及隔膜，外加正负引线、电池壳、安全装置等组成。成。正极材料一般为锂的化合物；负极

28、材料一般为碳正极材料一般为锂的化合物；负极材料一般为碳材料等，目前硅等合金类负极也有部分应用；电材料等，目前硅等合金类负极也有部分应用；电解液一般由有机溶剂和电解质（锂盐）组成。解液一般由有机溶剂和电解质（锂盐）组成。43PPT课件以C负极、LiCoO2 正极为例的电化学表达式为(-)C6|1molL-1 LiPF6 EC+DEC|LiCoO2(+)正极反应：LiCoO2 放电 Li1-xCoO2+xLi+xe-充电 负极反应：xLi+C6+xe-放电 C6 Lix 充电 44PPT课件45PPT课件常见锂离子电池结构参数电池结构电池结构外外 形形容量容量/mAh圆柱形18mm，高65mm22

29、003000方形 长50mm、宽34mm、高4-8mm10003000聚合物可定制，薄（0.1mm）、大5010000扣式20mm,高2.5mm20046PPT课件47PPT课件二、锂离子电池储能系统应用 由于锂离子电池能量密度大、自放电小，无记由于锂离子电池能量密度大、自放电小，无记忆效应、工作温度范围宽、可快速充放电、使用寿忆效应、工作温度范围宽、可快速充放电、使用寿命长、无环境污染等优点，不仅可以满足储能系统命长、无环境污染等优点，不仅可以满足储能系统的电力调峰的需要，而且具备向电力系统提供频率的电力调峰的需要，而且具备向电力系统提供频率控制、快速功率响应等辅助服务的能力。控制、快速功率

30、响应等辅助服务的能力。锂锂离子动力电池现已广泛应用于移动储存设备、离子动力电池现已广泛应用于移动储存设备、电动汽车等领域，产业链和技术已经比较成熟，属电动汽车等领域，产业链和技术已经比较成熟，属于目前效率很高的储能方式。许多国家已建或在建于目前效率很高的储能方式。许多国家已建或在建锂离子电池储能示范工程，我国风光储示范工程中锂离子电池储能示范工程，我国风光储示范工程中的锂离子电池储能系统也是目前很有影响力的展示的锂离子电池储能系统也是目前很有影响力的展示成果。成果。48PPT课件49PPT课件50PPT课件2.3.3.2.3.3.液流电池储能液流电池储能 1.1.的基本特征：的基本特征：液液流

31、电池是一种电化学储能技术，它由电堆单元、流电池是一种电化学储能技术，它由电堆单元、电解质溶液及电解质溶液储供单元、控制管理单电解质溶液及电解质溶液储供单元、控制管理单元等部分组成。元等部分组成。液液流电池系统的核心是由电堆和实现充、放电过流电池系统的核心是由电堆和实现充、放电过程的单电池按特定要求串联而成的，结构与燃料程的单电池按特定要求串联而成的，结构与燃料电池电堆相似。电池电堆相似。电电堆储能系统的成本、功率、循环寿命、效率、堆储能系统的成本、功率、循环寿命、效率、维护等性能有很大影响。电堆是提供电化学反应维护等性能有很大影响。电堆是提供电化学反应的场所，是实现储能系统电能和化学能相互转换

32、的场所，是实现储能系统电能和化学能相互转换的场所，是钒电池系统的核心部分。的场所，是钒电池系统的核心部分。51PPT课件液流电池原理图及电堆结构示意图52PPT课件53PPT课件2.电极反应 全钒液流电池（全钒液流电池（VFB）正极电对为：）正极电对为：VO2+/VO+2 ,负极负极为为V 2+/V3+.电解质在电池中循环。全钒液流电池充电电解质在电池中循环。全钒液流电池充电时，电极反应为：时，电极反应为：正极：正极：VO2+H2O-e-VO+2 +2H+负极：负极：V3+e-V 2+总反应总反应 ：VO2+H2O+V3+V 2+VO+2+2H+全钒液流电池的标准电动势为全钒液流电池的标准电动

33、势为1.26V，实际使用中，由于电解液浓度、电，实际使用中，由于电解液浓度、电极性能、隔膜电导率等因素的影响，开路电压可达到极性能、隔膜电导率等因素的影响，开路电压可达到1.51.6V.54PPT课件3.全钒液流电池特点优点：优点：（1）输出功率与储能容量可控。）输出功率与储能容量可控。（2）安全性高。）安全性高。（3）启动速度快。）启动速度快。（4）电池倍率性能好。）电池倍率性能好。（5）电池寿命长。）电池寿命长。（6）电池自放电可控。）电池自放电可控。（7）制造和安置便利。）制造和安置便利。（8）电池材料回收和再利用容易。）电池材料回收和再利用容易。55PPT课件不足：不足：（1）全钒液流

34、电池的能量密度偏低。）全钒液流电池的能量密度偏低。（2）钒迁移与水扩散造成的物流失衡及容量）钒迁移与水扩散造成的物流失衡及容量 衰减。衰减。（3）液流电池运行的电流密度低。）液流电池运行的电流密度低。（4）电池系统成本高。）电池系统成本高。56PPT课件4.液流电池应用 1.普能公司全钒液流电池布置普能公司全钒液流电池布置57PPT课件58PPT课件59PPT课件60PPT课件2.3.4 2.3.4 超级电容储能超级电容储能一、基本原理与分类：超级电容器是以多孔性材料为电极，由正负电荷层形成的可实现可逆充放电的高静电容量电容器，与普通电容器相比，它具有更高的介电常数，更大的耐压能力和更大的存储

35、容量，有保持了传统电容器释放能量快的特点，逐渐在储能领域中被接受。根据工作原理不同分为双电层电容双电层电容器器和赝电容器赝电容器两种。61PPT课件1.双电层电容器（EDLC）工作原理图工作原理图62PPT课件63PPT课件64PPT课件2.赝电容器（也称法拉第电容）原理：原理：电极表面发生了氧化还原反应电极表面发生了氧化还原反应反应方程式：反应方程式：NiO+OH-NiOOH+e-与电池中的电化学反应不同，赝电容中的电与电池中的电化学反应不同，赝电容中的电荷转移反应只发生在电极材料的表面，其充放电荷转移反应只发生在电极材料的表面，其充放电过程要远快于普通电池。过程要远快于普通电池。65PPT

36、课件3.特点优点：优点：（1）在很小的体积下达到法拉级的电容量；）在很小的体积下达到法拉级的电容量；（2）无须特别的充电电路和控制放电电路；）无须特别的充电电路和控制放电电路；（3）和电池相比，过充、过放都不对其寿命构成负）和电池相比，过充、过放都不对其寿命构成负 面影响。面影响。（4）超级电容可焊接，不存在像电池接触不牢固等问题。）超级电容可焊接，不存在像电池接触不牢固等问题。不足：不足：（5）使用不当会造成电解质泄露等现象。）使用不当会造成电解质泄露等现象。（6）和铝电解质相比，内阻较大，因而不可以）和铝电解质相比，内阻较大，因而不可以 用于用于 交流电路交流电路（7）储能密度不如蓄电池）

37、储能密度不如蓄电池66PPT课件二、研究与发展现状67PPT课件68PPT课件69PPT课件70PPT课件2.3.5 2.3.5 制氢储能制氢储能 可再生能源包括太阳能、风能、潮汐能、地热能等，值得注意的是，这些能源均有同样的载体，即氢。在所有的能源中，氢能被认为是最环保的能源。如使用燃料电池技术，将其与氧气反应将化学能转化为电能过程中，仅有水生成，没有任何污染物有害气体排除；另一方面，当将其进行储存时，利用电能或则太阳能将水分解制氢或则高压储氢均不会产生其他有害的气体或污染物。71PPT课件72PPT课件一、电能及热能向氢能的转化1.电解水制氢（电能电解水制氢（电能-氢能系统）氢能系统）原理

38、：原理：阴极反应：阴极反应：4e-+4H2O=2H 2+4OH-阳极反应：阳极反应：4OH-=O2+2H2O+4e-73PPT课件74PPT课件75PPT课件二、热和光化学制氢（太阳能-氢能系统）利用太阳能制氢的方式有以下几种：利用太阳能制氢的方式有以下几种：太阳能电解水制氢、热化学制氢、热解水制氢、光催太阳能电解水制氢、热化学制氢、热解水制氢、光催化制氢以及光合作用制氢等。化制氢以及光合作用制氢等。太阳能电解水制氢包括两种工作模式：一种是将太阳太阳能电解水制氢包括两种工作模式：一种是将太阳能基于光伏效应先转化成电能，再将电能用于电解水制氢，能基于光伏效应先转化成电能，再将电能用于电解水制氢，

39、称为间接电解水制氢；另一种是将太阳能直接电解制氢，称为间接电解水制氢；另一种是将太阳能直接电解制氢，主要是基于光化学电池和半导体光催化法，它的特别之处主要是基于光化学电池和半导体光催化法，它的特别之处是阳极与传统电极不同，多为光电半导体材料，可以感光是阳极与传统电极不同，多为光电半导体材料，可以感光并吸收太阳能并将太阳能转化为电能，从而制备出氢气。并吸收太阳能并将太阳能转化为电能，从而制备出氢气。热化学制氢被认为是最有可能率先实现规模化应用的热化学制氢被认为是最有可能率先实现规模化应用的太阳能制氢技术。太阳能制氢技术。76PPT课件77PPT课件 三、燃料电池1.氢能向电能及热能的转化：氢能向

40、电能及热能的转化：氢能的使用，一般来说是以燃料电池的工作方式转化氢能的使用，一般来说是以燃料电池的工作方式转化为电能和热能，也即氢气和氧气的燃烧反应过程。为电能和热能，也即氢气和氧气的燃烧反应过程。根据温度或则电解质种类可将燃料电池分为：根据温度或则电解质种类可将燃料电池分为：碱性燃料电池（碱性燃料电池（AFC）质子交换膜燃料电池（质子交换膜燃料电池（PEMFC）磷酸燃料电池（磷酸燃料电池（PAFC）熔融碳酸盐燃料电池（熔融碳酸盐燃料电池（MCFC）固体氧化物燃料电池（固体氧化物燃料电池（SOFC）如下图为质子交换膜燃料电池（如下图为质子交换膜燃料电池（PEMFC）的典型结构示）的典型结构示意

41、图及不同燃料电池的特点和应用范围：意图及不同燃料电池的特点和应用范围：78PPT课件79PPT课件80PPT课件2.燃料电池特点（1）能量转换效率高，可达）能量转换效率高，可达60%80%.（2）环境友好。）环境友好。（3）可靠性高，维护方便。）可靠性高，维护方便。（4）比能量高，由于系统不封闭，燃料不断）比能量高，由于系统不封闭，燃料不断 供给，随时间的延长能量越高。供给，随时间的延长能量越高。（5）可用于特殊场合，如航空航天电源，军）可用于特殊场合，如航空航天电源，军 事电源等。事电源等。81PPT课件3、发展前景 氢作为一种高能量密度和清洁的能量载体，氢作为一种高能量密度和清洁的能量载体

42、，在发电和储能方面具有特殊的优势，但相关的技在发电和储能方面具有特殊的优势，但相关的技术尚不够成熟，或经济性仍不够高，所以要实现术尚不够成熟，或经济性仍不够高，所以要实现大规模实用仍需要解决一系列技术上的难题，但大规模实用仍需要解决一系列技术上的难题，但前景仍然是光明的。前景仍然是光明的。82PPT课件储能储能类别类别能量类别能量类别储能技术储能技术主要原理主要原理主要特点主要特点物理形式机械能势能抽水储能由可逆水轮机实现电能和上水库势能转化容量大，技术成熟，受地理环境限制压缩空气储能空气压缩机和涡轮机实现电能和空气势能的转化容量大，受地理环境限制动能飞轮储能电动机（发电机）实现电能和飞轮动能

43、转化功率高，能量密度低，成本高，技术需完善电磁能电感超导线圈储能将直流电以磁场形式储存于超导螺旋管中功率高，能量密度低，成本昂贵电容双电层电容储能利用电容器储存电场能效率高，寿命长，能量密度低，放电时间段化学形式化学能超级电容器储能也叫化学电容器，通过极化电解质实现储能效率高，寿命长，能量密度低，放电时间短蓄电池储能可逆的电化学反应实现化学能、电能的转化设计灵活，应用范围广，成本较高制氢储能电解水和燃料电池实现化学能和电能的转化储能密度高，无污染，技术不够成熟83PPT课件 随着现代电力系统的发展和能源结构的变化，随着现代电力系统的发展和能源结构的变化，加快推进加快推进的研发与应用成为世界各国共同的研发与应用成为世界各国共同的战略性选择。储能技术对解决电力系统的供电压的战略性选择。储能技术对解决电力系统的供电压力，改善电力系统稳定性，提供供电质量等方面起力，改善电力系统稳定性，提供供电质量等方面起着至关重要的作用。着至关重要的作用。84PPT课件