儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用必將在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)設(shè)計(jì)、規(guī)劃、調(diào)度、控制等方面帶來重大變革。
一、大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)在智能電網(wǎng)中的作用。
（一）平滑間歇式電源功率波動(dòng)，促進(jìn)可再生能源的集約化開發(fā)利用。
（二）減小負(fù)荷峰谷差，提高系統(tǒng)效率和設(shè)備利用率。
（三）增加備用容量，提高電網(wǎng)安全穩(wěn)定性和供電質(zhì)量。
二、大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀
到目前為止，人們已經(jīng)探索和開發(fā)了多種形式的電能存儲(chǔ)方式，按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學(xué)和相變儲(chǔ)能四大類型。
物理儲(chǔ)能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能；
電磁儲(chǔ)能包括超導(dǎo)、超級(jí)電容和高能密度電容儲(chǔ)能；
電化學(xué)儲(chǔ)能包括鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲(chǔ)能；
相變儲(chǔ)能包括冰蓄冷儲(chǔ)能等。
（一）機(jī)械儲(chǔ)能
1、抽水蓄能。
抽水蓄能機(jī)組是一種兼具水輪機(jī)和水泵兩種功能的能雙向運(yùn)轉(zhuǎn)的水輪機(jī)組，它需要高低兩個(gè)水庫，當(dāng)電力系統(tǒng)負(fù)荷處于低谷有多余電能時(shí)，以水泵方式運(yùn)行，用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)水泵把低水庫的水通過管道抽到高水庫以水能的方式儲(chǔ)存起來；在電力負(fù)荷出現(xiàn)高峰時(shí)，以水輪機(jī)的方式運(yùn)行，將高水庫的水通過管道放下來，以水輪發(fā)電機(jī)的形式發(fā)出電能供給用戶，起到削峰填谷的作用。
特點(diǎn)：抽水和發(fā)電過程中進(jìn)行能量轉(zhuǎn)換時(shí)會(huì)有一定數(shù)量的能量損失，儲(chǔ)存效率約為70%～65%。抽水蓄能電站一般都建在遠(yuǎn)離電力負(fù)荷的山區(qū)，必須建設(shè)長(zhǎng)距離的輸電系統(tǒng)，既增加投資又增加損耗。
一般而言，它主要配合整個(gè)電力系統(tǒng)工作，可承擔(dān)峰荷或腰荷，也可擔(dān)負(fù)一定的調(diào)峰和調(diào)頻的任務(wù)，它適應(yīng)負(fù)荷變動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間較快，10%負(fù)荷變動(dòng)的響應(yīng)時(shí)間約為10秒。
2、壓縮空氣儲(chǔ)能
壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)主要由兩部分組成。一是充氣壓縮循環(huán)，二是排氣膨脹循環(huán)。
壓縮時(shí)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)作為電動(dòng)機(jī)工作，利用夜間低谷負(fù)荷時(shí)多余的電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)（一般有低、中、高壓三級(jí)），將高壓空氣壓入地下儲(chǔ)氣洞里；白天峰荷時(shí)，電動(dòng)機(jī)/發(fā)電機(jī)作為發(fā)電機(jī)工作，儲(chǔ)存的壓縮空氣先經(jīng)過回?zé)崞黝A(yù)熱，再使燃料在燃燒室里燃燒后，進(jìn)入膨脹系統(tǒng)中做工（如驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)）發(fā)電。
3.飛輪儲(chǔ)能
多數(shù)現(xiàn)代飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)都是由一個(gè)圓柱形旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊和通過磁懸浮軸承組成的支撐機(jī)構(gòu)組成。采用磁懸浮軸承的目的是消除摩擦損耗，提高系統(tǒng)的壽命。
為了保證足夠高的儲(chǔ)能效率，飛輪系統(tǒng)應(yīng)該運(yùn)行于真空度較高的環(huán)境中，以減少風(fēng)阻損耗。飛輪與電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)相連，通過某種形式的電力電子裝置，可進(jìn)行飛輪轉(zhuǎn)速的調(diào)節(jié)，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能裝置與電網(wǎng)之間的功率交換。。目前，已經(jīng)開發(fā)出大功率飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，并應(yīng)用于航空以及UPS領(lǐng)域。采用飛輪組可以實(shí)現(xiàn)輸出功率為兆瓦級(jí)、持續(xù)時(shí)間為數(shù)分鐘或者數(shù)小時(shí)的儲(chǔ)能裝置。
（二）電磁儲(chǔ)能
1、超導(dǎo)儲(chǔ)能
超導(dǎo)儲(chǔ)能（Super-conductingMagneticEnergyStorage--SMES）是利用超導(dǎo)體制成的線圈，由電網(wǎng)供電勵(lì)磁而產(chǎn)生的磁場(chǎng)儲(chǔ)存能量，線圈采用超導(dǎo)線繞成并維持超導(dǎo)態(tài)，則線圈中所儲(chǔ)存的能量幾乎可以無損耗地永久儲(chǔ)存下去直到需用時(shí)。
超導(dǎo)儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)很多，主要是功率大、體積輕、體積小、損耗小、反應(yīng)快等等，因此應(yīng)用很廣。如大功率激光器，需要在瞬時(shí)提出數(shù)千乃至上萬焦耳的能量，這就可有超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置來承擔(dān)。超導(dǎo)儲(chǔ)能還可以用于電網(wǎng)。當(dāng)大電網(wǎng)中負(fù)荷小時(shí)，把多余的電能儲(chǔ)存起來，負(fù)荷大時(shí)又把電能送回電網(wǎng)，這樣就可以避免用電高峰和低谷時(shí)的供求矛盾。這就是超導(dǎo)儲(chǔ)能。
2、超級(jí)電容器儲(chǔ)能
電容器儲(chǔ)能的原理可用兩塊導(dǎo)電極板之間夾有絕緣材料層的平板型電容結(jié)構(gòu)，當(dāng)兩電極之間施加電壓時(shí)，板極上就會(huì)有電荷逐漸儲(chǔ)存起來。
又叫雙電層電容器(ElectricalDouble-LayerCapacitor)、電化學(xué)電容器(ElectrochemcialCapacitor,EC),黃金電容、法拉電容，通過極化電解質(zhì)來儲(chǔ)能。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲(chǔ)能的過程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過程是可逆的，也正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬次。超級(jí)電容器可以被視為懸浮在電解質(zhì)中的兩個(gè)無反應(yīng)活性的多孔電極板，在極板上加電，正極板吸引電解質(zhì)中的負(fù)離子，負(fù)極板吸引正離子，實(shí)際上形成兩個(gè)容性存儲(chǔ)層，被分離開的正離子在負(fù)極板附近，負(fù)離子在正極板附近。
（三）電化學(xué)儲(chǔ)能
1、鉛酸電池
鉛酸蓄電池是以二氧化鉛和海綿狀金屬鉛分別為正、負(fù)極活性物質(zhì)，硫酸溶液為電解質(zhì)的一種蓄電池。
法國(guó)人普蘭特于1859年發(fā)明鉛酸蓄電池，已經(jīng)歷了近150年的發(fā)展歷程，鉛酸蓄電池在理論研究方面，在產(chǎn)品種類及品種、產(chǎn)品電氣性能等方面都得到了長(zhǎng)足的進(jìn)步，不論是在交通、通信、電力、軍事還是在航海、航空各個(gè)經(jīng)濟(jì)領(lǐng)域，鉛酸蓄電池都起到了不可缺少的重要作用。
根據(jù)鉛酸蓄電池結(jié)構(gòu)與用途區(qū)別，粗略將電池分為四大類：1、啟動(dòng)用鉛酸蓄電池；2、動(dòng)力用鉛酸蓄電池；3、固定型閥控密封式鉛酸蓄電池；4、其它類，包括小型閥控密封式鉛酸蓄電池，礦燈用鉛酸蓄電池等。
2、鈉硫電池
鈉硫電池（簡(jiǎn)稱NaS）以鈉和硫分別用作陽極和陰極，Beta-氧化鋁陶瓷同時(shí)起隔膜和電解質(zhì)的雙重作用。
鈉硫電池原材料豐富，能量密度和轉(zhuǎn)換效率高，是一種能夠同時(shí)適用于功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能的儲(chǔ)能技術(shù)。
鈉硫電池具有許多特色之處：一個(gè)是比能量(即電池單位質(zhì)量或單位體積所具有的有效電能量)高。其理論比能量為760Wh/Kg，實(shí)際已大于1000Wh/Kg，是鉛酸電池的3-4倍。如日本東京電力公司(TEPCO)和NGK公司合作開發(fā)鈉硫電池作為儲(chǔ)能電池，其應(yīng)用目標(biāo)瞄準(zhǔn)電站負(fù)荷調(diào)平(即起削峰平谷作用，將夜晚多余的電存儲(chǔ)在電池里，到白天用電高峰時(shí)再從電池中釋放出來)、UPS應(yīng)急電源及瞬間補(bǔ)償電源等，并于2002年開始進(jìn)入商品化實(shí)施階段，已建成世界上最大規(guī)模(8MW)的儲(chǔ)能鈉硫電池裝置，截止2005年10月統(tǒng)計(jì)，年產(chǎn)鈉硫電池電池量已超過100MW，同時(shí)開始向海外輸出。
3、液流電池
液流電池(FlowRedoxBattery)或稱氧化還原液流電池，是正負(fù)極活性物質(zhì)均為液態(tài)流體氧化還原電對(duì)的一種電池。
全釩液流電池全釩液流電池是一種新型蓄電儲(chǔ)能設(shè)備，不僅可以用作太陽能、風(fēng)能發(fā)電過程配套的儲(chǔ)能裝置，還可以用于電網(wǎng)調(diào)峰，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性，保障電網(wǎng)安全。本文綜述全釩液流電池的國(guó)內(nèi)外技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r，包括研究開發(fā)歷史、電池關(guān)鍵材料和典型工藝過程；展望大規(guī)模蓄電儲(chǔ)能的電池技術(shù)未來發(fā)展趨勢(shì)。
4、鋰離子電池
鋰離子電池的主要優(yōu)點(diǎn)是儲(chǔ)能密度高、儲(chǔ)能效率高、循環(huán)壽命長(zhǎng)等。鋰離子電池技術(shù)近來發(fā)展迅速，成本不斷降低，有望率先進(jìn)入產(chǎn)業(yè)化階段。
鋰離子電池是一種充電電池，它主要依靠鋰離子在正極和負(fù)極之間移動(dòng)來工作。在充放電過程中，Li+在兩個(gè)電極之間往返嵌入和脫嵌：充電池時(shí)，Li+從正極脫嵌，經(jīng)過電解質(zhì)嵌入負(fù)極，負(fù)極處于富鋰狀態(tài)；放電時(shí)則相反。一般采用含有鋰元素的材料作為電極的電池。是現(xiàn)代高性能電池的代表。
