一、儲(chǔ)能系統(tǒng)分類

現(xiàn)有的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要分為五類：機(jī)械儲(chǔ)能,、電氣儲(chǔ)能,、電化學(xué)儲(chǔ)能、熱儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能,。目前世界占比最高的是抽水蓄能,，其總裝機(jī)容量規(guī)模達(dá)到了127GW，占總儲(chǔ)能容量的99%,，其次是壓縮空氣儲(chǔ)能,，總裝機(jī)容量為440MW，排名第三的是鈉硫電池,，總?cè)萘恳?guī)模為316MW,。

二、各種儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)缺點(diǎn)對(duì)比

1,、機(jī)械儲(chǔ)能

機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能,、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等。

（1）抽水蓄能：將電網(wǎng)低谷時(shí)利用過剩電力作為液態(tài)能量媒體的水從地勢(shì)低的水庫抽到地勢(shì)高的水庫,，電網(wǎng)峰荷時(shí)高地勢(shì)水庫中的水回流到下水庫推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電,，效率一般為75%左右，俗稱進(jìn)4出3,，具有日調(diào)節(jié)能力,，用于調(diào)峰和備用。

不足之處：選址困難,，及其依賴地勢(shì),；投資周期較大，損耗較高,，包括抽蓄損耗線路損耗,；現(xiàn)階段也受中國(guó)電價(jià)政策的制約，去年中國(guó)80%以上的抽蓄都曬太陽,，去年八月發(fā)改委出了個(gè)關(guān)于抽蓄電價(jià)的政策,，以后可能會(huì)好些，但肯定不是儲(chǔ)能的發(fā)展趨勢(shì),。

（2）壓縮空氣儲(chǔ)能（CAES）：壓縮空氣蓄能是利用電力系統(tǒng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電量,，由電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)空氣壓縮機(jī)，將空氣壓入作為儲(chǔ)氣室的密閉大容量地下洞穴,，當(dāng)系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí),，將壓縮空氣經(jīng)換熱器與油或天然氣混合燃燒，導(dǎo)入燃?xì)廨啓C(jī)作功發(fā)電。國(guó)外研究較多,，技術(shù)成熟,，我國(guó)開始稍晚，好像盧強(qiáng)院士對(duì)這方面研究比較多,，什么冷電聯(lián)產(chǎn)之類的,。

壓縮空氣儲(chǔ)也有調(diào)峰功能，適合用于大規(guī)模風(fēng)場(chǎng),，因?yàn)轱L(fēng)能產(chǎn)生的機(jī)械功可以直接驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)旋轉(zhuǎn),，減少了中間轉(zhuǎn)換成電的環(huán)節(jié)，從而提高效率,。

不足之處：一大缺陷在于效率較低,。原因在于空氣受到壓縮時(shí)溫度會(huì)升高，空氣釋放膨脹的過程中溫度會(huì)降低,。在壓縮空氣過程中一部分能量以熱能的形式散失,，在膨脹之前就必須要重新加熱。通常以天然氣作為加熱空氣的熱源,，這就導(dǎo)致蓄能效率降低,。還有可以想到的不足就是需要大型儲(chǔ)氣裝置、一定的地質(zhì)條件和依賴燃燒化石燃料,。

（3）飛輪儲(chǔ)能：是利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪將能量以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存起來,。需要能量時(shí)，飛輪減速運(yùn)行,，將存儲(chǔ)的能量釋放出來,。飛輪儲(chǔ)能其中的單項(xiàng)技術(shù)國(guó)內(nèi)基本都有了(但和國(guó)外差距在10年以上)，難點(diǎn)在于根據(jù)不同的用途開發(fā)不同功能的新產(chǎn)品,，因此飛輪儲(chǔ)能電源是一種高技術(shù)產(chǎn)品但原始創(chuàng)新性并不足，這使得它較難獲得國(guó)家的科研經(jīng)費(fèi)支持,。

不足之處：能量密度不夠高,、自放電率高，如停止充電,，能量在幾到幾十個(gè)小時(shí)內(nèi)就會(huì)自行耗盡,。只適合于一些細(xì)分市場(chǎng)，比如高品質(zhì)不間斷電源等,。

2,、電氣儲(chǔ)能

（1）超級(jí)電容器儲(chǔ)能：用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的電容量。與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池不同,，超級(jí)電容器的充放電過程始終是物理過程,。充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好,、節(jié)約能源和綠色環(huán)保,。超級(jí)電容沒有太復(fù)雜的東西，就是電容充電,，其余就是材料的問題,，目前研究的方向是能否做到面積很小，電容更大,。超級(jí)電容器的發(fā)展還是很快的,，目前石墨烯材料為基礎(chǔ)的新型超級(jí)電容器，非?；?。

Tesla首席執(zhí)行官ElonMusk早在2011年就表示，傳統(tǒng)電動(dòng)汽車的電池已經(jīng)過時(shí),，未來以超級(jí)電容器為動(dòng)力系統(tǒng)的新型汽車將取而代之,。

不足之處：和電池相比，其能量密度導(dǎo)致同等重量下儲(chǔ)能量相對(duì)較低,，直接導(dǎo)致的就是續(xù)航能力差,，依賴于新材料的誕生，比如石墨烯,。

（2）超導(dǎo)儲(chǔ)能（SMES）：利用超導(dǎo)體的電阻為零特性制成的儲(chǔ)存電能的裝置,。超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)大致包括超導(dǎo)線圈、低溫系統(tǒng),、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)4大部分,。超導(dǎo)材料技術(shù)開發(fā)是超導(dǎo)儲(chǔ)能技術(shù)的重中之重。超導(dǎo)材料大致可分為低溫超導(dǎo)材料,、高溫超導(dǎo)材料和室溫超導(dǎo)材料,。

不足之處：超導(dǎo)儲(chǔ)能的成本很高（材料和低溫制冷系統(tǒng)），使得它的應(yīng)用受到很大限制,?？煽啃院徒?jīng)濟(jì)性的制約，商業(yè)化應(yīng)用還比較遠(yuǎn),。

3,、電化學(xué)儲(chǔ)能

（1）鉛酸電池：是一種電極主要由鉛及其氧化物制成，電解液是硫酸溶液的蓄電池,。目前在世界上應(yīng)用廣泛,，循環(huán)壽命可達(dá)1000次左右，效率能達(dá)到80%-90%,，性價(jià)比高,，常用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源,。

不足之處：如果深度、快速大功率放電時(shí),，可用容量會(huì)下降,。其特點(diǎn)是能量密度低，壽命短,。鉛酸電池今年通過將具有超級(jí)活性的炭材料添加到鉛酸電池的負(fù)極板上,，將其循環(huán)壽命提高很多。

（2）鋰離子電池：是一類由鋰金屬或鋰合金為負(fù)極材料,、使用非水電解質(zhì)溶液的電池,。主要應(yīng)用于便攜式的移動(dòng)設(shè)備中，其效率可達(dá)95%以上,，放電時(shí)間可達(dá)數(shù)小時(shí),，循環(huán)次數(shù)可達(dá)5000次或更多，響應(yīng)快速,，是電池中能量最高的實(shí)用性電池,，目前來說用的最多。近年來技術(shù)也在不斷進(jìn)行升級(jí),，正負(fù)極材料也有多種應(yīng)用,。

市場(chǎng)上主流的動(dòng)力鋰電池分為三大類：鈷酸鋰電池、錳酸鋰電池和磷酸鐵鋰電池,。前者能量密度高,，但是安全性稍差，后者相反,，國(guó)內(nèi)電動(dòng)汽車比如比亞迪,，目前大多采用磷酸鐵鋰電池。但是好像老外都在玩三元鋰電池和磷酸鐵鋰電池,？

鋰硫電池也很火,，是以硫元素作為正極、金屬鋰作為負(fù)極的一種電池,，其理論比能量密度可達(dá)2600wh/kg,，實(shí)際能量密度可達(dá)450wh/kg。但如何大幅提高該電池的充放電循環(huán)壽命,、使用安全性也是很大的問題。

不足之處：存在價(jià)格高（4元/wh）,、過充導(dǎo)致發(fā)熱,、燃燒等安全性問題，需要進(jìn)行充電保護(hù),。

（3）鈉硫電池：是一種以金屬鈉為負(fù)極,、硫?yàn)檎龢O,、陶瓷管為電解質(zhì)隔膜的二次電池。循環(huán)周期可達(dá)到4500次,，放電時(shí)間6-7小時(shí),，周期往返效率75%，能量密度高,，響應(yīng)時(shí)間快,。目前在日本、德國(guó),、法國(guó),、美國(guó)等地已建有200多處此類儲(chǔ)能電站，主要用于負(fù)荷調(diào)平,，移峰和改善電能質(zhì)量,。

不足之處：因?yàn)槭褂靡簯B(tài)鈉，運(yùn)行于高溫下,，容易燃燒,。而且萬一電網(wǎng)沒電了，還需要柴油發(fā)電機(jī)幫助維持高溫,，或者幫助滿足電池降溫的條件,。

（4）液流電池：利用正負(fù)極電解液分開，各自循環(huán)的一種高性能蓄電池,。電池的功率和能量是不相關(guān)的,，儲(chǔ)存的能量取決于儲(chǔ)存罐的大小，因而可以儲(chǔ)存長(zhǎng)達(dá)數(shù)小時(shí)至數(shù)天的能量,，容量可達(dá)MW級(jí),。這個(gè)電池有多個(gè)體系，如鐵鉻體系,，鋅溴體系,、多硫化鈉溴體系以及全釩體系，其中釩電池最火吧,。

不足之處：電池體積太大,；電池對(duì)環(huán)境溫度要求太高；價(jià)格貴（這個(gè)可能是短期現(xiàn)象吧）,；系統(tǒng)復(fù)雜（又是泵又是管路什么的,，這不像鋰電等非液流電池那么簡(jiǎn)單）。

電池儲(chǔ)能都存在或多或少的環(huán)保問題,。

4,、熱儲(chǔ)能

熱儲(chǔ)能：熱儲(chǔ)能系統(tǒng)中，熱能被儲(chǔ)存在隔熱容器的媒介中,，需要的時(shí)候轉(zhuǎn)化回電能,，也可直接利用而不再轉(zhuǎn)化回電能,。熱儲(chǔ)能又分為顯熱儲(chǔ)能和潛熱儲(chǔ)能。熱儲(chǔ)能儲(chǔ)存的熱量可以很大,，所以可利用在可再生能源發(fā)電上,。

不足之處：熱儲(chǔ)能要各種高溫化學(xué)熱工質(zhì)，用用場(chǎng)合比較受限,。

5,、化學(xué)類儲(chǔ)能

化學(xué)類儲(chǔ)能：利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體，利用多余的電制氫,，可以直接用氫作為能量的載體,，也可以將其與二氧化碳反應(yīng)成為合成天然氣（甲烷），氫或者合成天然氣除了可用于發(fā)電外,，還有其他利用方式如交通等,。德國(guó)熱衷于推動(dòng)此技術(shù)，并有示范項(xiàng)目投入運(yùn)行,。

不足之處：全周期效率較低,，制氫效率僅40%，合成天然氣的效率不到35%,。

引用前人的總結(jié)：

PHS-抽水蓄能,；CAES-壓縮空氣；Lead-Acid:鉛酸電池,；NiCd:鎳鎘電池,；NaS:鈉硫電池；ZEBRA:鎳氯電池,；Li-ion:鋰電池,；Fuelcell:燃料電池；Metal-air:金屬空氣電池,；VRB:液流電池,；ZnbBr:液流電池；PSB:液流電池,；SolarFuel:太陽能燃料電池,；SMES:超導(dǎo)儲(chǔ)能；Flywheel:飛輪,；Capacitor/Supercapcitor:電容/超級(jí)電容,；AL-TES:水/冰儲(chǔ)熱/冷系統(tǒng)；CES:低溫儲(chǔ)能系統(tǒng),；HT-TES：儲(chǔ)熱系統(tǒng),。

總體來說,，目前研究發(fā)展主要還是集中于超級(jí)電容和電池（鋰電池,、液流電池）上。材料領(lǐng)域的突破才是關(guān)鍵,。