缺点：高温350ºC熔解硫和钠
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电磁储能
超导磁储能系统(superconducting magnetic energy storage，SMES)
利用超导体制成的线圈储存磁场能量，功率 输送时无需能源形式的转换，具有响应速度快 (ms 级)，转换效率高(96%)、比容量(1~10 Wh/kg)/比功率(104~105 kW/kg)大等优点，可 以实现与电力系统的实时大容量能量交换和功率 补偿。
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储能技术的其他应用
在新能 源中的 的应用：
相变蓄能 稳压发电 方法
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功率等级 1~100W 25~100KW 100~500KW 1~20MW
1KW
10~100KW
MW 10MW 10~100MW
能量等级 Wh
100KWh 500KWh 10MWh
5KWh
25KWh
MWh 10MWh 10~100MWh
物理储能
弹性储能 液压储能 抽水储能 压缩空气储能 飞轮储能
储能技术及应用
材料科学与工程
储能技术
发展创新性储能技术对加快发展我国新能源产业有
决定性意义
近几十年来，储能技术的研究和发展一直受到各国
能源、交通、电力、电讯等部门的高度重视
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储能（电力）技术
储能技术的分类
1
电能可以转换 为化学能、势 能、动能、电 磁能等形态存 储，按照其具 体方式可分为 物理、电磁、 电化学和相变 储能四大类型
应用
发展 方向
飞轮储能功率密度大于 5kW/kg，能量密度超过 20Wh/kg，效率在 90%以上，循环使用寿命长达 20a，工作温区-40~50℃，无噪音、无污染、维护 简单，主要用于不间断电源(UPS)/应急电源(EPS)、 电网调峰和频率控制。
随着对飞轮转子设计、轴承支撑系统和电能转化系 统的深入研究，高强度碳素纤维和玻璃纤维材料、 大功率电力电子变流技术、电磁和超导磁悬浮轴承 技术极大地促进了储能飞轮的发展。磁浮轴承的应 用、飞轮的大型化以及高速旋转化合轴承载荷密度 的进一步提高，将使飞轮储能的应用更加广泛。
✓ CAES 建设投资和发电成本均低于抽 水蓄能电站，但其能量密度低，并受 岩层等地形条件的限制。
✓ 地下储气站有多种模式，其中最理想 的是水封恒压储气站，能保持输出恒 压气体，保障燃气轮机稳定运行。
100 MW 级燃气轮机技术成熟，利用渠
氏超导热管技术可使系统换能效率达到
发
90%。大容量化和复合发电化将进一步
高强度碳纤维和玻璃纤维 复合材料
超导与永磁悬浮轴承
UPS 电压补偿
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化学储能
铅酸电池 镍系电池 锂系电池 液流电池 钠硫电池 ✓ 氢能…
化学储能——铅酸电池
构成铅蓄电池之主要成份如下：
阳极板 ( 过氧化铅 .PbO2 )---> 活性物质
阴极板 ( 海绵状铅 .Pb) ---> 活性物质
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化学储能——铅酸电池
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化学储能——铅酸电池
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化学储能——铅酸电池
优点： 1 寿命长 2 价格低 3 可以大电流放电
缺点： 1 铅的污染 2 能量密度低，也就是说过于笨重
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化学储能——镍系电池
镍镉电池
镍镉电池（Ni-Cd，Nickel-Cadmiun Batteries, Ni-Cd Rechargeable Battery）是最早应用于手机、笔 记本电脑等设备的电池种类 。
化学储能——锂离子电池
材料科学与工程专业
化学储能——锂离子电池
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化学储能——锂系电池
锂电池
青 山 电 动 车
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化学储能——锂系电池
锂电池
青 山 电 动 车
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化学储能——液流电池
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化学储能——液流电池
液流储能电池是一类适合于固定式大规模储能（蓄电） 的装置，相比于目前常用的铅酸蓄电池、镍镉电池等二次 蓄电池，具有功率和储能容量可独立设计（储能介质存储 在电池外部）、效率高、寿命长、可深度放电、环境友好 等优点，是规模储能技术的首选技术之一。
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超级电容
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电力储能技术发展
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氢（气）储能
太阳能氢气 氢气－>热能
电能
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储能技术的其他应用
日常生活中的应用：
储能厨具 储能节能冰箱 相变蓄热电热水器 暖手袋
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储能技术的其他应用
在交通运输中的应用：
汽车蓄冷箱 汽车动力：斯特林发动机
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化学储能——铅酸电池
充电，则阴阳极及电解液即会发生如下的变化： ( 阳极 ) ( 电解液 ) ( 阴极 ) PbSO4 + 2 H2O + PbSO4 ---> PbO2 + 2 H2SO4 + Pb ( 充电反应 ) ( 硫酸铅 ) ( 水 ) ( 硫酸铅 ) 由于放电时在阳极板，阴极板上所产生的硫酸铅会在充电时被分解还原成 硫酸 , 铅及过氧化铅 。 充电到最后阶段时，电流几乎都用在水的电解 ，而阴极板就产生氢，阳极 板则产生氧。
Cd+2NiO(OH)+2H2O=2Ni(OH)2+Cd(OH)2
优点： 1 良好的大电流放电特性 2 耐过充放电能力强 3 维护简单
缺点： 1 镉是有毒的，环境污染 2 在充放电过程中如果处理不当，会出现
严重的“记忆效应”，使得服务寿命大大缩短
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化学储能——镍系电池
镍氢电池
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电力调峰
美国波音公司
100 kW/ 5 kWh
高温超导磁浮轴承
电力调峰
德国(1996)
5MW/100MWh, 2250~4500 rad/min
超导磁浮轴承， 储效96%
储能电站
欧洲 Urenc Power 公司(2001)
Байду номын сангаас
转速 42 000 rad/min
巴西(2004)
额定转速 3000 rad/min
电解液 ( 稀硫酸 ) ---> 硫酸 ( H2SO4) + 水 ( H2O)
电池外壳
隔离板
其它 ( 液口栓 . 盖子等 )
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化学储能——铅酸电池
铅蓄电池内的阳极 (PbO2) 及阴极 (Pb) 浸到电解液 ( 稀硫酸 ) 中，两极 间会产生 2V 的电力。
放电状态，阴阳极及电解液即会发生如下的变化： ( 阳极 ) ( 电解液 ) ( 阴极 ) PbO2 + 2H2SO4 + Pb ---> PbSO4 + 2H2O + PbSO4 ( 放电反应 ) ( 过氧化铅 ) ( 硫酸 ) ( 海绵状铅 ) 蓄电池连接外部电路放电时，稀硫酸即会与阴、阳极板上的活性物质产生 反应 , 生成新化合物『硫酸铅』。
锂电池
所谓锂离子电池是指分别用二个能可逆地嵌入与脱嵌锂离子的化合物 作为正负极构成的二次电池。人们将这种靠锂离子在正负极之间的转移 来完成电池充放电工作的，独特机理的锂离子电池形象地称为“摇椅式 电池”，俗称“锂电”。
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化学储能——锂离子电池
锂电池
优点： 具有能量密度高、充放电速度快、重量轻、
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压缩空气储能
原理 应用
压缩空气储能电站（compressed air energy storage, CAES）是一种调峰用燃气轮机发电厂， 主要利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，并 将其储藏在典型压力 7.5 MPa 的高压密封设施内， 在用电高峰释放出来驱动燃气轮机发电。
物理储能
弹 性 储 能
物理储能
液 压 储 能
材料科学与工程专业
物理储能
抽 水 储 能
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物理储能
抽 水 储 能
日、美、西欧等国家和地区在 20 世纪 60~70 年代进入抽水蓄 能电站建设的高峰期，到目前为止，美国和西欧经济发达国家 抽水储能机组容量占世界抽水蓄能电站总装机容量 55%以上
CAES 储气库漏气开裂可能性极小，安全系数高， 寿命长，可以冷启动、黑启动，响应速度快，主要 用于峰谷电能回收调节、平衡负荷、频率调制、分 布式储能和发电系统备用。
✓ 在燃气轮机发电过程中，燃料的 2/3 用于空气压缩，其燃料消耗可以减少 1/3，所消耗的燃气要比常规燃气轮机 少 40%，同时可以降低投资费用、减 少排放。
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超级电容
超级电容是近几年才批量生产的一种新型电 力储能器件，也称为电化学电容。它既具有静电 电容器的高放电功率优势又像电池一样具有较大 电荷储存能力，单体的容量目前已经做到万法拉 级。同时，超级电容还具有循环寿命长、功率密 度大、充放电速度快、高温性能好、容量配置灵 活、环境友好免维护等优点。
展
降低成本。随着分布式能量系统的发展
方
以及减小储气库容积和提高储气压力至
向
10~14 MPa 的需要，8~12 MW 微型 压缩空气蓄能系统（micro-CAES）已成
为人们关注的热点。
飞轮储能
1
原理
飞轮储能装置主要包括3个核心部分：飞轮、电机 和电力电子装置。他将外界输入的电能通过电动机 转化为飞轮转动的动能储存起来，当外界需要电能 的时候，又通过发电机将飞轮的动能转化为电能， 输出到外部负载，要求空闲运转时候损耗非常小。