本住友电工和加拿大的Vanteck公司; 2001年Vanteck公司控股pinnacle VRB，更名为VRB Power Systems，并开
始在大范围内推广钒电池; 我国于1995年开始VRB的研究工作，研究单位主要有中国工程物理研究
院电子工程研究所、中科院大连化学物理所、中南大学以及清华大学。
优点：
(1) 理论比能量高达760Wh/kg，实际中>100Wh/kg (铅酸电池的3-5倍)。
(2) 高效率，实验室充放电效率高达89%，实际效率也高达80%；没有自放电现象；
容量和功率分别可调；
(3) 充放电循环次数高达4500次，寿命可达10-15年。
(4) 原材料丰富且易开采，维护成本低；
(5) 不含重金属，环境友好。
化学储能7.5万千瓦 ，2010年）； （2）厦门：基于液流电池储能的大型应急电源示范工程（国际会展中心）； （3）上海：上海世博园智能电网综合示范工程
······· 几个计划：
（1）2010年5月，国网公司《坚强智能电网关键设备（系统）研制规划》 发电：“大规模储能： 大型抽水蓄能电站、大容量电池储能系统” 用电：“智能用电中的“储能及管理”/ 电动汽车充放电设备”
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1.3 电储能技术应用现状— 智能电网
美国电力公司(AEP) 2006年：查尔斯顿一变电站，第一组储能1MW/7.2MWh的钠硫电池（左图） 2008年：三个变电站中设置了2MW/14.4MWh钠硫电池储能系统（右图） 2009年：在俄亥俄州投入1MW/250kWh飞轮储能系统，验证分布式储能装 置对电网频率调整的可行性； 2009年：120V/240V上“社区储能装置”(community energy storage, CES)，推广分布式储能装置。
（2）2010年9月，能源局《新兴能源产业规划 》 规划不仅包含先进核电、风能、太阳能和生物质能等新能源资源的开发
利用，还包括对传统能源的升级变革。实施以后，到2020年将大大减缓对 煤炭的过度依赖，使当年的SO2排放减少约780万吨、CO2排放减少约12 亿吨。规划期累计直接增加投资5万亿元，每年增加产值1.5万亿元。 14
缺点：工作温度高，大电流充放电可能发生爆炸；技术难度高。
技术所有：日本NGK； 我国：大连化学物理研究所 、上海硅酸盐研究所等
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钠硫电池（NAS）及技术现状
国际： 1976年美国福特(Ford)公司发明公布 2002年日本东京电力公司(TEPCO)和日本NGK推出钠硫电池产品
目前只有东京电力和NGK下属企业生产钠硫电池 国内： 2006年8月上海硅酸盐研究所与市电力公司开始研发大容量钠硫单体电池 2007年1月650Ah单体电池试制成功，标志我国掌握单体电池核心技术 2007年8月上海硅酸盐研究所与市电力公司攻克制备关键技术，建成中试线
二钒5.62公斤); 不含重金属，环境友好。 缺点：能量密度为20Wh/kg，略高于铅酸电池。
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技术所有：日本住友电工， 我国：大连化学物理所、中南大学、清华大学
全钒液流电池（VRB）和技术现状
1984年澳大利亚新南威尔士大学的Maria Skyllas-Kazacos教授提出概念; 1993年日本住友电工(SEI)获得相关专利，并对关键材料和设计进行探索; 1998年澳大利亚Pinnacle VRB获得新专利许可，并在1999年将专利授予日
对比特性 化学蓄电池 飞轮储能装置 超导储能装置 燃料电池
储能方式 化学方式
使用寿命 3～10 年
对环境影响 需要回收
工作温度 有要求
相对尺寸 最大
价格
最低
储能密度
小
维护周期 半年以内
机械方式 电磁方式 化学方式
20 年以上 约 20 年 10 年以上
几乎无污染 几乎无污染 污染极少
要求低 严格控制温度 有要求
比亚迪纯电动
QQ
2010/6，财政部、科技部、工信部和发改委联
合发布了私人购买新能源汽车补贴标准，确定将
在上海等 5个城市启动私人购买新能源汽车补贴
试点工作。国家对满足支持条件的新能源汽车，
按3000元/千瓦时给予补贴。
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1.3 电储能技术应用现状— 国家的几个举 措
近期几个示范工程： （1）张北：风光储一体化示范工程（风电30万千瓦、太阳能光伏电10万千瓦、
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1.3 电储能技术应用现状— 风电场
日本住友电工 (SEI) 总装机容量：30.8MW（19个风机） 电池组额定容量：6MWh VRB 地点：Tomamae Wind Villa 目的：平滑风力发电输出功率
价格：不详
日本碍子公司(NGK) 总装机容量：51MW 电池组额定容量：34 MW NAS 地点：Rokkashomura Wind Farm 目的：平滑风力发电输出功率; 价格：0.42 Euro/kWh
1.2 目前主要的储能方式
按照储能介质形态分类，目前的电力储能可分为： 化学储能：铅酸电池、钠硫电池、全钒氧化还原液流电池 电磁储能：超导储能、双电层电容器 机械储能：如抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能 热/冰储能：如热泵储能、电锅炉储能
7
1.2 目前主要的储能方式
主要储能方式比较 (2003)
1981年美国贝尔实验室研制成功第一个可用的锂离子石墨电极； 1991年日本索尼公司发布首个商用锂离子电池； 1996年Goodenough和Akshaya Padhi等人对锂离子电池引入磷酸铁锂正极。
最新数据：美国Altairnano公司使用纳米钛酸锂代替普通的碳素作为锂离子 电池的负极，使得制造的锂离子电池拥有比较长的工作寿命（超过12000次 充放电）和比较宽的工作温度条件（-40℃到55℃）。但电池能量密度比较 低100Wh/kg，电池价格USD 2/Wh。
System Solutions for Hybrid and Electric Vehicles, Texas Instruments, 2010
国家电网:支持V2G的快速充电座
5
不同需求对充放电速度和容量的要求
6
Changing the Electricity Game, IEEE-PE Mag, 2009, July
解析模型 随机数学模型
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电化学模型 电路模型 科特方程 扩散模型 KiBaM
主要储能方式的比较
效率 负载管理 技术成熟 经济性
3
4
3
5
3
4
3
5
1
4
1
3
4
2
3
5
4
1
3
1
4
4
3
3
3? 4
3
2
3? 4
2
2
环境友好 1 3 4 5 5 4 3 3
电能质量 1 1 4 3 3 4 4 4
Barin A. et al, Storage Energy Management With Power Quality Concerns The Analytic Hierarchy Process And The Fuzzy Logic, COPEP’ 2009
• 锂电池（基本是锂离子电池） • 液流电池（锌溴电池，钒电
池） • 钠硫电池（高温钠硫） • 双层电容器和飞轮 • 超导储能SMES
Fig. Approximate scale of energy storage systems installed by mid-2006, excluding PSH and CAES. (Jim McDowall, Status and Outlook of the Energy Storage Marke1t,6
清华大学5kW技术现状
锂离子电池目前以碳素材料为负极， 以含锂的化合物作正极，没有金属锂， 只有锂离子，因此称为锂离子电池。锂 离子电池的充放电过程，就是锂离子的 嵌入和脱嵌过程，同时伴随着与锂离子 等当量电子的嵌入和脱嵌。在充放电过 程中，锂离子在正、负极之间往返嵌入 /脱嵌和插入/脱插，被形象地称为“摇 椅电池”。
最小
较小
较大
高
较高（不定） 较低（不定）
大
大
大
10 年以上
？
？
王冉冉,刘玉庆等. 飞轮储能装置的性能特点及其应用展望.电源技术应用. 2003 8
1.2 目前主要的储能方式
主要储能方式的比较
效率
负载管理
技术成熟
5
经济性
4
环境友好
3
电能质量
2
1
环境友好
0
技术成熟
效率
钠钒超硫飞锂氢级蓄电轮压电气电水池储缩池储容储能空能能气 电池
电储能关键技术动态
清华大学 杨耕, 何志超，张伟，秦潇 燕山大学 万承宽，邬伟扬
1
内容
一、背景
1.1 储能技术的背景 1.2 目前主要的储能方式 1.3 电储能技术应用现状
二、若干关键问题以及清华的部分工作
2.1 电池技术、状态估计和管理 2.2 电力变换装置及其控制技术 2.3 功率预报技术
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一、背景
Barin A. et al, Storage Energy Management With Power Quality Concerns The Analytic
Hierarchy Process And The Fuzzy Logic, COPEP’ 2009
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1.2 目前主要的储能方式
压缩空气 蓄水储能 氢气储能 飞轮储能 超级电容 锂电池 钠硫电池 钒电池
二、 若干关键问题 以及清华的部分工作
2.1 电池技术、状态估计和管理
2.1.1 电池技术 2.1.2 电池应用：状态估计和管理