储能的几种形式

随着清洁能源的大规模利用，为了应对清洁能源的随机性与波动性，为电力系统的稳定运行提供有力支撑，以及将不同形式能源收集储存和高效利用，储能设备就派上了大用场。储能设备可以实现能源的大规模储存以及时空转移，满足不同时段、不同区域和不同类型负荷对能源的需求。在上一期，我们讨论了储能设备如何提升“网”与“荷”运行的灵活性。在这一期，电博士和大家一起分享下常见的储能方法，包含电储能（抽水蓄能、电化学储能、压缩空气储能）、热储能和蓄冷三种类型五种方式的储能。

一、抽水蓄能

1.优势

（1）规模大，可实现大规模清洁能源的快速储存。

（2）释放能源功率大且供能稳定。

2.不足

（1）建设成本高、周期长。

（2）响应速度慢（分钟级），无法实现秒级响应。

（3）建设地点受限于地区和水量。

（4）效率相对较低，约为70%~75%。

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3. 应用范围

（1）城市大规模新能源的储存。

（2）实现电力系统的削峰填谷。

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（山东文登抽水蓄能电站，图片来自新浪财经头条）

二、电化学储能

1.优势

（1）可以实现秒级响应，快速提供供电服务。

（2）转化效率相对较高，通常在90%~100%。

（3）兼顾集中式和分布式类型，可实现用户级储能。

（4）建设成本相对较低、周期较短。

2.不足

（1）后期维护成本较高。

（2）循环使用次数受到限制，多在2000~6000次。

（3）使用运行中存在一定的安全风险。

（4）容量受到限制，不适宜大规模的新能源储存。

3.应用范围

（1）主要有锂离子电池、铅酸电池等，可以实现小区域内分布式能源的快速储存。

（2）可作为应急供电。

（3）可以为电力系统提供调频调压等辅助服务。

 

（锂离子电池储能，图片来自Bing）

三、压缩空气储能

1.优势

（1）物理储能，安全系数较高。

（2）建设成本低、周期较短。

（3）循环使用次数高，可达上万次。

（4）电力输出为正弦波，无需另外配置逆变器等设备。

2.不足

（1）商用较少。

（2）效率低，约为40%~70%。

（3）响应速度慢，通常为分钟级。

3.应用范围

（1）可作为楼宇应急电源，也可为大型社区供电等。

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（压缩空气储能示范系统，图片来自中国科学院工程热物理研究所）

四、储热

1.优势

（1）满足用户对多种异质能源的需求。

（2）可将工业余热储存起来，实现能量的梯级利用；也可采用电加热蓄热。

2.不足

（1）传输损耗大。

（2）多能互动协同调度难度大。

3.应用范围

楼宇、学校、医院、车站等对热能有需求的场景。

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（广东高温储热储能综合利用系统工程，图片来自Bing）

五、蓄冷

1.优势

（1）满足用户对多种异质能源的需求。

（2）可利用吸收式制冷机将工业余热转化为冷能并储存起来，实现能量的梯级利用；也可采用电制冷蓄冷。

2.不足

（1）传输损耗大。

（2）多能互动协同调度难度大。

2.应用范围

楼宇、学校、医院、车站等对制冷有需求的场景。

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（大型水蓄冷冷却水系统，图片来自Bing）

应当说明的是，储能的方式非常多，如储氢、二氧化碳储能等。电博士仅举例常见的几种方式，这也是目前储能方面研究相对成熟的方式，其他的方式我们后续再讨论。文末附上几种储能方式的对比。

 

我们以一个含有风光分布式发电的小型社区消纳清洁能源进行举例。经过计算，这里储能设备容量大约200kWh，用锂离子储能即可满足要求。