储能电池分类.docx

1 .谛能技术与原理分析储能技术有物理储能、电磁储能、电化学储能和相变储能等4类.物理储能主要彳!飞轮储能、抽水而能和压缩空气储Ife方式；电底储能主要有超导储能方式；电化学储能主要有而电池储能、超皴电容器储能：相变储能主要有冰蒂冷储能等。1. 1.物理储能2. 2.电隧储能3. 3.电化学储能4. 4.相变储能1.1.物理储跳，指在不变更物防组成成分的前提下，物一种能量转换成另外一种能It储存起关在须要的时帔再将储存的使盘称放出来，依据工作限理的不同可以分成飞轮储能、抽水储能和压缩空气储能.飞轮储能，.1工作原S1.E轮储能系统由裔速E轮、轴承支撑系统、电动机、发电机、功率变换器、电子限制系统和真空泵'紧急备用轴承等附加设备组成.谷值负荷时,飞轮砧能系统由工频电网供应电能,带动飞轮高速旋转.以动能的形式储存能hi,完成电能到机械能的转换：出现峰位负荷时高速旋转的飞轮作为原动机拖动电机发电，经功率变换器输出电流和电压，完成机械能到电能的转换.1.1.1.2 碱，飞轮储能具有运用寿命长、储能密度高、不受充放电次数限制、安装维护便利、时环境危害小.充放电快提.能St密度大等优点.飞轮储能功率密度大于5kkg,能埴密度超过20Whkg,效率在货兀以上，衙环运用寿命长达20年,工作谓区为40C'50C,噪声小，无污染,维护简洁，可连续工作,积木式组合后可以实现兆瓦级，输出持续时间较长，主要用于不间断电源（UPS）、应急电源（EPS）.电网调峥和频率限制。1.1.1.3 局限性，飞轮储能须要电能的持续输入.以维持转子的转速恒定.一口阍电.飞轮储能通常只能维持一两分钟.这也就是说，飞轮储能优势不在于时间的长短，而是充放的快捷.抽水储值I.1工作餐理：抽水体能须要肯定的地理条件.主要有两个作用：一个是H调修作用.就是在用电低谷时用电网的电抽水，将电能转换成水的势能，到用电离峰时用水发电供应电网，缓解用电高峰时发电厂的压力.:是年调整作用，即在丰水季节电能过制时用电把水抽到裔位水阵，到枯水季节时再放水发电，供应电网。.2优势，抽水储能H前技术成熟，容量大，是一种牢势:的储能方式.3局限性，受地理位置影响较大,工期巨大.效率不高.且影响生态环境,须要牢靠平安系统保证.1.1.3压缩空气储能：.1压缩空气Wi能电站（CAES）是一种用来调峰的燃气轮机发电厂，主要利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气.并将其贮存在典型压力7.5MPn的高兴密封设施内.在用电高峰样放出关驱动燃气轮机发电.在燃气轮机发电过程中，燃料的2/3用于空气压缩其燃料消耗可以削然"3,所消耗的燃气要比常规燃气轮机少10¼,同时可以降低投资费用、削M排放。1.1.3.2 优勤压缩空气储能电站建设投资和发电成本均低F抽水储能电站，储气库漏气开裂可能性微小.平安系数高,寿命长可以冷白动、黑启动,响应速度快,效率诙,主要用于峰谷电能回收调整、平衡负荷、频率网制、分布式储能和发电系统备用.1.1.3.3 局限性：其能破诙度低，并受皆层等地形条件的限制，须要占用大面积土施，旦工程决用较高。12电磁储能:电磁iti8JK理tSMES(SUPCrcOndUCtOrMagneticsEnergySyStemI利用超导线制成的线圈将电网供电励械所产生的磁场能瓜储存起来，在须要时再将此储存房送网至电网或其他作用.即利用超导物项在肯定温僮下达到超炉状态即电阻为。欧姆的特性，在超导跳圈充电之后，超导践圈中形成短路状态，由于这一闭合回路中的电流不会削减而形成永久癌通，所以电流的能量就以永久极通的形成储存起来了。优劣:在整个闭合回路中没有直流阻抗,所以能量可以无畏耗的保留下来;储能密度高达(IOnOxWm3.响应速度快(ms被)，转换效率高(>=96%),比容量(I-IoWIkg)和比功率(IO4IO5KWhkg)大等优点.局限性：与其他储住方式相比，超导电联储能造价昂贵，除超导物侦本身价格儡离外，而且因维持系统温度导段修理频率提高所产生的责用也是颇高。1.3电化学储能：电化学储能原理：通过发生化学反应来储存或者降放电能量的过程即为化学储能。化学储能的实质就是化学物质发生化学反应,且反应是可逆的.依据化学物质的不同可以分为钠硫电池.全机液流电池、铅酸电池、锂离子电池和以氢电池等.馍尔电池：.I技术发展历程：银乳电池的诞生应当归功于储乳合金的发觉V在20世纪六十年头末，人们就发觉J',种新型功能材料储氢合金，储双合金在肯定的温,度和压力条件下可吸放大收的乳，因此被人们形象掩称为俄烈海绵储软合金的主要来源是稀土，而中国的稀土资源占世界总储城的70%以上,发展以氢电池具行得天独厚的优势.因此中国除氢电池的研制与开发,受到了国家八六三安排的大力支持.被列为“屯中之曳''项目.通过该项目的实施,使中国银氢电池的婪备水平得到了大大的提高，目前中国己开发胜利九个系列，32个规格的锲乳电池产品，形成了年产3000吨储织合佥材料和3亿安时保氮电池的生产规模，年产值约30亿元人民币的银气电池产业.，带动了个年产值超百亿元的高技术产业群.2镂乳电池原埋：锹氢电池正极活性物质为双氧化铿(称氧化保电极)，负极活性物痂为金属弱化物，也称贮乳合佥(电极称贮氮电极)，电解液为6N氢氧化碑,在电池充放电过程中的电池反应为：IW:Ni(OH)卢0H会,N100H+H,O+c¾Kft:M+H,O+c三MHjb+OH>-Ni(OH)2+N1.Z三N100H+MH其中M为储氢合金材料.电池的开路电压为：I.2V-13V、因贮翅材料和制备工艺不同而有所不同，过充电时，两极上的反应力:氧化银电极上：4OH42HQ*6贮级电极上：2HQ+6+4cToH电池过充电时的总反应：0电池在设计中般采纳负极过量的方法,氧化候电极全充电态时产生粒气,经过扩散在负极重新化合成水.这样.既保持了电池内压的恒定，同时亦使电解液浓度不致发生巨人变更.当电池过放电时，电极反应为:笈化银电极上；2H8+2eH+20H贮级电板上：20H+H2-2e2H2O电池过放电时的总反应：0显然过放电时，电池总反应的冲结果为宓,但要出现反极现象.由于在正极上产生的氮气会在负极上产生新化合，同样也保持了体系的稳定。另外，负极活性物质级以氢原子态能以相当高的裕度吸冏干贮氮合金中，在这样的电极上，吸放触反应能平稳地进行.放电性能较镉-慑电池而言得以提高.3镀乳电池特性：镀发电池(N1.MH)是现代电子产品中运用最为广泛的绿色环保电池之一。具有单体容最大、放电特性平栖、通用性强、发热愤小等优点,缺点是体枳大、自号重琏大。锲级电池具有接近2倍于楝镉电池的能Ift密度.与一般AA类试性电池电JK相近,基本上可以通用.候双电池的放电特性特别好,放电曲线也特别平滑,到电力快要消耗完时,电压突然跣落，这一点接近于源格电池，但是瞬间放叱电流不如探格电池，另外，锹氢电池采纳无耒设计，这对于环境爱护具有重大意义。.4适用范困主要应用于电动车,UPS,在军用民用设施上部有广泛应用.5应用业绩.6国家对此类电池的标准：<2007年度EV用金碱乳化物探动力蓄电池性能测试规范科技部863能源办公室超级电容涔：,1发展历程：超级电容器的储能机理是在1879年由HeImhoIz发觉，但是将这个晚刊将大鬓电能储存在物质表面，像电池一样运用于实际的是BTkCr.防后美国人SOhiO公司起先利用基于而比表面的硬材料的双层电容器.Conway公司与1975-1981开发了另外一种“准电容”体系.日本NEC公司从1979年起先生产一种Supe1.Opacitor,并将该技术应用于电动汽车的电池启动系统，起先了超级电容的大规模运用。国内学者于20世纪80年头才起先用裁到双层电容器的探环，但是到了90年头才起先探讨超缎电容器,起步相对国外较晚,但是发展势头可观.2特性分析：又幺Xi电层电容器(EIeCtriCa1.Dou1.c-I.aycrCapacitor),电化学电容器(EIcarrKhCmCia1.Capacitor,EC),黄金电容、法拉电容，通过极化电解质来储能。它是一种电化学元件，但在其储悭的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因为此超级电容器可以反反充放电数上万次。超级电容器可以被视为悬浮在电解质中的两个无反应活性的多孔电极板.在极板上加电正极板吸引电解质中的负离子,负被板吸引正离子，事实上形成两个容性存储层，被分别开的正离子在负股板旁边，负离子在正极板旁边.超级电容器是利用双电层原理的电容器。当外加电压加到超级电容潞的两个极板上时，马一般电容器一样，极板的正电极存储正电荷，负极板存储负电荷，在超级电容器的两极板上电荷产生的电场作用下，在电解液与电极间的界面.上形成相反的电荷.以平衡电解液的内电场,这种正电荷与负电荷在两个不同相之间的接触面上，以正负电荷之间极短间隙排列在相反的位置上，这个电荷分布层叫做双电层，因此电容/特别大。当两极板间电势低于电解液的氧化还原电极电位时，电解液界面上电荷不会脱离电解液，邮级电容器为正常工作状态(通常为3V以下)，如电容器两端电压超过电解液的氧化还原电极电位时,电解液将分解.为非正常状态.例于随着超级电容帮放电.正、负极板上的电荷被外电路泄放.电解液的界面上的电荷响应削减,由此可以看出：超级电容器的充放电过程始终是物理过程，没彳!"化学反应.囚此性能是稳定的.工作原理电容值为：C=t-A/3.6Hd-IO41(PF)其中A为极板面积，d为介旗厚度所储存的能量为：E=If1.C(AV)2.2.1特性： 体积小,容量大,电容量比同体积电解电容容量大力40倍 充电速度快，IO秒内达到额定存S1.的95% 充放电实力强 失效开路，过电压不击穿，平安牢推 超长寿命,可长达40万小时以上 克放电线路简洁,无船充电电池那样的充电电路,我正免维护 电压类型： 容量范Efch0.1F-1000F.2.2 优点；具有电容的大电流快速充放电特性，同时也有电池的储能特性，在体积很小的状况下就可以达到法拉级电容地,并且重双运用寿命长，放电时利用移动导体间的电子(而不依城化学反应)择放电流,优点：在很小的体积下达到法拉级的电容t无须特殊的充电电路和限制放电电路：利电池相比过充、过放都不对其寿命构成负面影响：从环保的用度考虑，它是一种绿色能源：超级电容器可焊接，因而不存在像电池接触不芈固等问SS 地点：©如运FH不当会造成电解质泄漏等现象：和铝电解电容潺相比，它内阻较大，因而不行以用于沟通电路.3适用范圉： 作为固定线路电动汽车的主电源，供应短途行驶所须要的能收 作为燃料电池电动车的物助动力电源,与燃料电池主电源的成混合动力，供应螭间大功率(启动、爬坡、加速时)并回收刹车能fib起到重要的功率平衡作用 作为车辆、机枪、船舶等设备中燃油发动机的协助电源，形成油电混合动力，大幅度降低燃油的消耗、提商发动机峰值功率并削减有吉气体排放 作为电池型电动工具的主电源，供应短时飘动的能地 作为太阳能、风能发电系统中的永久性蓄能装置 作为电站直流操作电源、高压环网功率补偿电源等：在电子电H（汽车音响、仪器仪表、家用电器、手机、电脑、数码相机）中作为备用电池或主电池.4适用业绩：I.哈尔滨巨容公司开发研制的电动车用超娘电容器已应用在哈尔滨电车公司的电车供电系统中，该电容器组充电时间为10-15分钟.充电方式为停止时车岐充电和行使时车载在线充电.最高时速达60公里,续驶里程为20公里“完全解决了无轨电车部分区域及全程脱税运行问超.此外，经低温启动试验，在一40C仍可正常启动，解决了北方地区的塞冷季节电车脱战后启动困班问即。该军稳定运行已达3个月，行驶里程SoOO公里,在整个试验过程中，电容器处无需维护.哈尔滨巨容公司开发研制的电动车用超级电容涔组件作为电源在哈工大电动车深SS组研制的电容电动车上进行运行试蕤，性能良好，达到了预期效果,1.4相变储能：相变储能原理：（PCM-PhaSCChangeMaIeriaI）指随温度变更而变更形态并能供应潜热的物质。相变材料由固态变为液态或由液态变为固态的过程称为相变过程,这时相变材料将汲取或移放大量的潜热.相变材料可分为仃机（Organic和无机（InorganiC）相变材料.亦可分为水合Hydratcd相变材料和隹微（ParwinWaX）相变材料.相变材料具有在肯定温度范困内变更其物理状态的实力以固一液相变为例，在加热到熠化温度时，就产生从固态到液态的相变，熔化的过程中，相变材料汲取并储存大减的潜热；当相变材料冷却时，储存的热疑在肯定的温度范用内要欣发到环境中去，iS行从液态到固态的逆相变,在这两种相变过程中，所储存或择放的能设称为相变潜热。物理状态发生变更时，材料白身的温度在相变完成前几乎处持不变，形成一个宽的温度平台，虽然温度不变，但汲取或择放的潜热却相当大。相变材料的分类相变材料主要包括无机PCM、有机PCM和组合PCM三类.其中，无机类PCM主要有结晶水合盐类.熔融盐类、金属或合金类等：有机类PeM主要包括石蜡、型酸和其他仃机物：近年来.迎合相变储热材料应运而生，它既能有效克服单一的无机物或有机物相变储热材料存在的法点,又可以改善相变材料的应用效果以及拓展其应用范围。因此，研制复合相变储热材料己成为储热材料领域的热点探讨课题。但是混合相变材料也UJ能会带来相变潜热卜降,或在长期的相变过程中简洁变性等M点，优势：I）熔化潜热高，使其在相变中能忙藏或放出较多的热量：（2）相变过程可逆性好、膨胀也缩性小、过冷或过热现象少：（3有合适的相变温度，能满点次要限制的特定温度：（4）导热系数大，密度大，比热容大：（5相变材料无患，无腐蚀性，成本低，制造便利，相变储能建筑材料经过20多年的发展.其智能化功能性的特点勿容置疑.破着人们对建筑节能的H益小观环境爱护意识的逐步增加,相变储能建筑材料必将在今后的建材领域大有用武之地.也会渐渐被人们所认知，具有特别广袤的应用前景。局限性：在实际研制过程中,要找到满意这些志向条件的相变材料特别困碓，因此,人们往往先考虑有合适的相变温慢和有较大和变潜热的相变材料.而后再考虑各种影响探讨和应用的综合性因素.就目前来说,现存的何即主要在相变储能建筑材料耐久性以及经济性方面.耐久性主要体现在一：个方面：相变材料在循环过程中热物理性质的退化同题；相变材料易从班体的泄漏同时；相变材料时基体材料的作用问题。经济性主要体现在：假如要最大化轿决上述问题，将导致单位热能储存费用的上升，必将失去与其他储热法或-般建材竞争的优势.r.铅酸电池NaS电池钛敏阳电池的酸帙现电池况泄流电通（全锹翻化还原液舱反应物r二叙化由-I铅1硫-.Wi÷t恬酸锂碟÷磷酸铁线碟1讥班化物密广-I讥离子法代$常M280C-350C常温常阻30C火电流连桂放电标准0.4C标准0.IC-0.2C标准3.OC标准5.OC运用寿命15O循环45«1牯环2-300(1循环2-3000苻环100000循环帐密度此45*hk*10Q-220Mhk90-1.3011kg1.60Wku200Mhk5>RftIMIhZt22-33t5-1017-k6，5t成本2000A9h2O×V'K*hMOOZKVhSOOOZKVh2000/KVh标准GB/T22473-2008Ia测标准IUHJ519-20OT废用酿蓄电通处理污领限制标准QCt7432006QCt7432006优势及应用范Is1.铅酸电池技术成熟.发炭时间长.但是其能置密度较低，主要用于小型皓健电池.中型储低电站等等.错超电池也可能产生二次污柒跳于后起之秀，能量密度较充.体枳小.成本低比令人吧储能电站：WW共工作di度高，几乎可以不用敢热装81假如用栩电他朱锹储能电站MH,我的成本相当之窝,目的在专成动力系统方面广泛应用囚其高能M密度和长期命.成本侬,电斛液可以无限期运用,平安性高等优势是H削砧缺电站的苜选方案,相对其他电池Mifi工艺较困赴