儲(chǔ)能系統(tǒng)根據(jù)不同的分類標(biāo)準(zhǔn)有多種類型,以下是從儲(chǔ)能介質(zhì)和架構(gòu)應(yīng)用場(chǎng)景兩個(gè)角度對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的分類進(jìn)行的詳細(xì)介紹:
一、按儲(chǔ)能介質(zhì)分類
機(jī)械儲(chǔ)能
抽水蓄能:利用電力系統(tǒng)低谷時(shí)的剩余電力,將下水庫(kù)的水抽到上水庫(kù)儲(chǔ)存起來(lái),在電網(wǎng)峰荷時(shí)放水發(fā)電。技術(shù)成熟、儲(chǔ)能規(guī)模大,可實(shí)現(xiàn)長(zhǎng)時(shí)間儲(chǔ)能,效率較高,使用壽命長(zhǎng),但對(duì)地理?xiàng)l件要求苛刻,需要有合適的上下水庫(kù)選址,且建設(shè)周期長(zhǎng),投資成本巨大。
壓縮空氣儲(chǔ)能:在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí),利用剩余電力將空氣壓縮并儲(chǔ)存在密閉大容量地下洞穴中;當(dāng)系統(tǒng)發(fā)電量不足時(shí),釋放壓縮空氣推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)做功發(fā)電。儲(chǔ)能容量較大、壽命長(zhǎng),成本相對(duì)有一定優(yōu)勢(shì),但需要特定的地下洞穴等儲(chǔ)氣空間,且能量轉(zhuǎn)換效率有待進(jìn)一步提高。
飛輪儲(chǔ)能:利用高速旋轉(zhuǎn)的飛輪將能量以動(dòng)能的形式儲(chǔ)存起來(lái),需要能量時(shí),飛輪減速運(yùn)行,將存儲(chǔ)的能量釋放出來(lái)。不足之處在于能量密度不夠高、自放電率高。
電氣儲(chǔ)能
超級(jí)電容器儲(chǔ)能:用活性炭多孔電極和電解質(zhì)組成的雙電層結(jié)構(gòu)獲得超大的電容量。充電時(shí)間短、使用壽命長(zhǎng)、溫度特性好、節(jié)約能源且綠色環(huán)保。但能量密度低,導(dǎo)致同等重量下儲(chǔ)能量相對(duì)較低,續(xù)航能力較差。
超導(dǎo)儲(chǔ)能:利用超導(dǎo)體的電阻為零特性制成的儲(chǔ)存電能的裝置。超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)大致包括超導(dǎo)線圈、低溫系統(tǒng)、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)4大部分。但超導(dǎo)儲(chǔ)能的成本很高(包括材料和低溫制冷系統(tǒng)),使得它的應(yīng)用受到很大限制。
電化學(xué)儲(chǔ)能
鋰離子電池儲(chǔ)能:能量密度較高、充放電效率高、循環(huán)壽命相對(duì)較長(zhǎng)、自放電率低、響應(yīng)速度快,能在短時(shí)間內(nèi)實(shí)現(xiàn)大功率的充放電,適用于多種應(yīng)用場(chǎng)景,如分布式儲(chǔ)能、電網(wǎng)調(diào)頻等。但成本相對(duì)較高,且對(duì)溫度等環(huán)境條件有一定要求,高溫或低溫環(huán)境下性能可能會(huì)受到影響。
鉛酸電池儲(chǔ)能:技術(shù)成熟、成本較低、安全性好、可回收利用,能夠耐受一定程度的過充過放。但其能量密度偏低,體積和重量相對(duì)較大,循環(huán)壽命有限,不太適合長(zhǎng)周期、高能量密度需求的應(yīng)用場(chǎng)景。
鈉硫電池儲(chǔ)能:具有較高的能量密度、充放電效率較好、循環(huán)壽命可觀,適合大容量?jī)?chǔ)能應(yīng)用。但它需要在高溫(300℃左右)環(huán)境下運(yùn)行,對(duì)電池的保溫等配套設(shè)施要求嚴(yán)格,且鈉和硫都具有一定的危險(xiǎn)性,存在安全隱患。
液流電池儲(chǔ)能:功率和能量可獨(dú)立設(shè)計(jì),通過調(diào)整電解液的量和濃度等可以靈活改變儲(chǔ)能容量,循環(huán)壽命長(zhǎng),安全性較高。但能量密度相對(duì)較低,系統(tǒng)結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜,初始投資成本較高。
熱儲(chǔ)能
熱能被儲(chǔ)存在隔熱容器的媒介中,需要的時(shí)候轉(zhuǎn)化回電能,也可直接利用而不再轉(zhuǎn)化回電能。熱儲(chǔ)能儲(chǔ)存的熱量可以很大,所以可利用在可再生能源發(fā)電上。但需要各種高溫化學(xué)熱工質(zhì),應(yīng)用場(chǎng)合比較受限。熱儲(chǔ)能又分為顯熱儲(chǔ)能和潛熱儲(chǔ)能。
化學(xué)儲(chǔ)能
利用氫或合成天然氣作為二次能源的載體,利用多余的電制氫,可以直接用氫作為能量的載體,也可以將其與二氧化碳反應(yīng)成為合成天然氣(甲烷)。氫或者合成天然氣除了可用于發(fā)電外,還有其他利用方式,如交通等。但全周期效率較低,制氫效率僅40%,合成天然氣的效率不到35%。
二、按架構(gòu)和應(yīng)用場(chǎng)景分類
組串式儲(chǔ)能
每個(gè)光伏組件或小型電池組都連接到自己的逆變器(微逆變器),然后這些逆變器再并聯(lián)接入電網(wǎng)。
適用于小型家庭或商業(yè)太陽(yáng)能系統(tǒng),因其靈活性高、易于擴(kuò)展。例如家用屋頂太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)中使用的小型鋰電池儲(chǔ)能裝置。
集中式儲(chǔ)能
使用一個(gè)大型中央逆變器來(lái)管理整個(gè)系統(tǒng)的電力轉(zhuǎn)換。
更適合于大規(guī)模的電站級(jí)應(yīng)用,如風(fēng)電場(chǎng)或大型地面光伏電站。例如大型風(fēng)力發(fā)電站配備的兆瓦級(jí)(MW)儲(chǔ)能系統(tǒng)。
分布式儲(chǔ)能
將多個(gè)較小的儲(chǔ)能單元分布在不同位置,各自獨(dú)立工作但可聯(lián)網(wǎng)協(xié)同。
有利于提高局部電網(wǎng)穩(wěn)定性,改善電能質(zhì)量,減少傳輸損耗。例如城市社區(qū)內(nèi)的微型電網(wǎng),由多個(gè)住宅和商業(yè)建筑中的小型儲(chǔ)能單元組成。
模塊化儲(chǔ)能
由多個(gè)標(biāo)準(zhǔn)化的儲(chǔ)能模塊組成,根據(jù)需要靈活組合成不同的容量和配置。支持即插即用,便于安裝、維護(hù)和升級(jí)。
示例:工業(yè)園區(qū)或數(shù)據(jù)中心采用的集裝箱式儲(chǔ)能解決方案。
綜上所述,儲(chǔ)能系統(tǒng)的分類方式多樣,不同類型的儲(chǔ)能系統(tǒng)各有其特點(diǎn)和適用場(chǎng)景。在選擇儲(chǔ)能系統(tǒng)時(shí),需要根據(jù)具體的應(yīng)用需求和條件進(jìn)行綜合考慮。