储能,即能量存储,是指通过介质或设备将能量储存起来,在需要时再释放的过程,它涵盖了多种形式的能量存储方式,包括机械储能、电磁储能、电化学储能和相变储能等。
1、机械储能:
抽水蓄能:最为成熟且已商业使用的技术,利用电力需求低时(如夜晚)用电把水抽上山顶,在电力需求高时(如正午)放水推动轮机发电,具有容量大、效率高、寿命长等优点,但受地理位置限制较大。
压缩空气储能:在用电低峰期将空气加压输送到地下盐矿、废弃的石矿、地下储水层等,当用电负荷较大时,压缩空气与燃料燃烧产生高温、高压燃气,驱动燃气轮机做功产生电能,技术相对成熟,但储能效率受压缩气体温度和压力影响。
飞轮储能:将电力系统中的电能转换成飞轮运动的动能,在电力富裕条件下进行充电;当电力系统电能不足时,再将飞轮运动的动能转换成电能,具有效率高、成本低、无被墙、储能迅速、技术可靠等优点。
2、电磁储能:
电感器储能:电感器本身是一个储能元件,其储存的电能与自身的电感和流过它的电流的平方成正比,由于电感在常温下具有电阻,会消耗能量,因此很多储能技术采用超导体来减少损耗,目前该技术尚不成熟,但也有应用的例子见报。
电容器储能:电容器也是一种储能元件,其储存的电能与自身的电容和端电压的平方成正比,电容储能容易保持,不需要超导体,且能提供瞬间大功率,非常适合于激光器、闪光灯等应用场合。
3、电化学储能:
电池储能:包括铅酸蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池等,锂离子电池因其能量密度高、循环寿命长、自放电率低等优点而得到广泛应用,全钒液流电池则是一种通过钒离子价态变化实现化学能到电能的往复转换的大型储能电池,具有不燃烧、不爆炸的优点。
超级电容器:介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置,具有功率密度高、循环寿命长、低温性能好、安全可靠和环境友好等优点,但由于电介质耐压低,存在漏电流问题,储存能量和保持时间受到限制。
4、相变储能:利用物质相变过程中吸收或释放的热量来进行能量存储,冰蓄冷技术利用水的凝固和融化过程来储存和释放冷量,常用于空调系统的节能改造中。
储能的期限取决于具体的储能技术和应用场景,以下是一些常见储能技术的期限:
1、短期储能:通常指储能时间在数秒至数小时之间的储能技术,这类储能主要用于调节电网的瞬时功率平衡、提高电网稳定性以及应对突发电力需求等,超级电容器可以提供短时间的高功率输出,适用于电网调频、备用电源等场景;飞轮储能也能在数秒至数分钟内快速响应电力需求的变化。
2、中期储能:储能时间一般在数小时至数天之间,这类储能技术主要用于削峰填谷、平抑可再生能源发电的间歇性波动等,锂离子电池储能系统可以根据电网负荷的需求进行充放电操作,实现电能的时空转移;压缩空气储能也能在较长时间内储存大量电能。
3、长期储能:储能时间可达数周甚至数月以上,这类储能技术主要用于季节性能源储备、应急备用电源等场景,抽水蓄能电站可以在丰水期储存大量电能,在枯水期或电力需求高峰时释放电能;氢能储能通过电解水制氢并储存氢气,在需要时通过燃料电池发电,具有储能时间长、能量密度高的优点。
不同的储能技术具有不同的储能期限和应用场景,随着科技的进步和新材料的应用,储能技术的储能期限和性能将不断提升,为能源的高效利用和可持续发展提供更有力的支持。