储能

概述

储能系统是一种能够存储电能的系统，它可以将电能存储在电池或其他储能元件中，以便在需要时进行使用。储能系统通常包括电池、储能元件、储能控制器和储能电源等组成部分。

储能系统可以分为以下几类：

一、机械储能

抽水蓄能：利用电力负荷低谷时的电能抽水至上水库，在电力负荷高峰期再放水至下水库发电。它是目前技术最成熟、应用最广泛的大规模储能技术，具有容量大、寿命长、运行成本低等优点。
压缩空气储能：在电网负荷低谷时，将空气压缩并储存于储气室中，在电网负荷高峰时，释放压缩空气推动透平发电。该技术具有储能容量大、寿命长、效率高等特点，但对地质条件要求较高。
飞轮储能：利用高速旋转的飞轮储存能量，通过电机实现能量的转换。它具有响应速度快、功率密度高、寿命长等优点，适用于对功率响应要求高的场合。

二、电化学储能

三、电磁储能

超级电容器储能：利用电极/电解质界面的双电层或赝电容储存能量。具有功率密度高、充放电速度快、寿命长等优点，可用于改善电能质量、提供短时大功率输出等场合。
超导磁储能：将超导线圈置于低温环境下，利用超导态的零电阻特性储存能量。具有响应速度快、功率密度高、效率高等优点，但成本较高，目前主要处于示范应用阶段。

四、热储能

五、化学储能

在电化学储能中，最常用的是锂离子电池。锂离子电池是一种常见的电化学储能材料，具有高能量密度、高循环寿命、高响应速度等特点。

锂离子储能主要可以分为以下几类：

一、按外形分类

圆柱锂离子电池：通常采用钢壳或铝壳封装，具有较高的一致性和可靠性。在储能领域中，圆柱锂离子电池常用于小型储能系统和便携式设备。例如，一些家用储能电源采用18650或21700圆柱锂离子电池，具有较高的能量密度和较好的充放电性能。
方形锂离子电池：一般采用铝塑膜或金属外壳封装，具有较高的能量密度和较好的安全性。方形锂离子电池在中型和大型储能系统中应用广泛，可根据不同的需求进行定制化设计。例如，在电网储能项目中，方形锂离子电池可以组成大规模的储能电池组，提供稳定的电力输出。
软包锂离子电池：采用铝塑膜封装，具有重量轻、形状可定制等优点。软包锂离子电池在一些对空间要求较高或需要特殊形状的储能应用中具有优势。例如，在一些新能源汽车的动力电池系统中，软包锂离子电池可以更好地适应车辆的空间布局。

二、按正极材料分类

钴酸锂（LiCoO₂）：具有较高的能量密度和良好的循环性能，但安全性相对较低，成本较高。主要应用于消费电子领域，在储能领域的应用相对较少。
锰酸锂（LiMn₂O₄）：成本较低，安全性较好，但能量密度和循环性能相对较弱。在一些对成本和安全性要求较高的储能项目中，如电动自行车充电桩储能等，锰酸锂锂离子电池有一定的应用。
磷酸铁锂（LiFePO₄）：安全性高、循环寿命长、成本相对较低，是目前储能领域应用最为广泛的正极材料之一。例如，在电网储能、分布式储能等项目中，磷酸铁锂锂离子电池被大量使用，以提高电力系统的稳定性和可靠性。
三元材料（Li(NiCoMn)O₂）：能量密度高，但安全性和循环性能相对磷酸铁锂稍弱。在一些对能量密度要求较高的储能应用中，如新能源汽车动力电池梯次利用于储能等场景，三元材料锂离子电池也有一定的应用。

三、按应用场景分类

家庭储能：为家庭用户提供电力储备，可在电网停电时保障家庭用电需求。通常采用小型化、集成化的锂离子电池储能系统，具有安装方便、智能化管理等特点。例如，一些家庭储能系统可以与太阳能光伏系统结合，实现自发自用、余电上网，提高家庭能源的自给率。
工商业储能：应用于商业和工业领域，如工厂、商场、办公楼等，可实现削峰填谷、备用电源、需求响应等功能。工商业储能系统通常规模较大，需要根据不同的用电需求进行定制化设计。例如，在一些大型工厂中，锂离子电池储能系统可以与生产设备协同工作，降低用电成本，提高能源利用效率。
电网储能：在电力系统中起到调峰调频、稳定电网电压、提高电网可靠性等作用。电网储能系统通常规模巨大，需要具备高安全性、高可靠性和长寿命等特点。例如，在一些大型电网储能项目中，采用大规模的锂离子电池储能电站，与传统的发电设备和输配电系统协同运行，保障电力系统的稳定运行。