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主要储能系统技术经济性分析

时间:2012-11-1210:26来源:未知作者：abel

一、成熟度

图1所示为电力储能系统的技术成熟度的总结与比较。根据成熟度不同可分为三个层次：

图1储能技术成熟度

PHS-抽水蓄能；CAES-压缩空气；Lead-Acid:铅酸电池；NiCd:镍镉电池；NaS:钠硫

电池；ZEBRA:镍氯电池；Li-ion:锂电池；Fuelcell:燃料电池；Metal-air:金属空气电

池；VRB:液流电池；ZnbBr:液流电池；PSB:液流电池；SolarFuel:太阳能燃料电池；SMES:

超导储能；Flywheel:飞轮；Capacitor/Supercapcitor:电容/超级电容；AL-TES:水/冰储

热/冷系统；CES:低温储能系统；HT-TES：储热系统

(1)成熟技术：抽水蓄能电站和铅酸电池技术已经成熟，其使用已超过120多年。

(2)基本成熟的技术：压缩空气储能、镍镉电池、钠硫电池、锂离子电池、液流电池、超

导磁能、飞轮、电容、储热/冷等技术已经完成研发并开始商业化，但是还没有大规模普遍应

用，它们的竞争力和可靠性仍然需要电力企业和市场来进一步检验。

(3)正在研发的技术：燃料电池、金属-空气电池和太阳能燃料正在研发中，虽然它们在

技术上并没有达到商业成熟的程度，但已经通过了多个科研机构的研究论证。另一方面，由于

能源成本和环境问题的驱动，这几种技术在不久的将来将具有巨大的商业潜力。

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二、功率和放电时间

表1对各种类型电力储能系统的功率和放电时间进行了比较，根据它们的应用情况，大体

上分为三种类型：

(1)能源管理：抽水储能、压缩空气储能适合于规模超过100MW和能够实现每天持续输出

的应用，可用于大规模的能源管理，如负载均衡、输出功率斜坡/负载跟踪。大型电池、液流

电池、燃料电池、太阳能电池和储热/冷适合于10~100MW的中等规模能源管理。

(2)电力质量：飞轮、电池、超导磁能、电容反应速度快（约毫秒），因此可用于电能质

量管理包括瞬时电压降、降低波动和不间断电源等，通常这类储能设备的功率级别小于1MW。

(3)电能桥接：电池、液流电池和金属-空气电池不仅要有较快的响应（约小于1秒），

还要有较长的放电时间（1小时），因此比较适合桥接电能。通常此类型应用程序的额定功率

为100kW~10MW。

表1各种储能技术性能比较

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表2各种储能技术性能比较(续）

三、储存周期

表1还给出了各种储能技术的能量自耗散率，其中抽水储能、压缩空气储能、燃料电池、

金属-空气电池、太阳燃料和液流电池等的自耗散率很小，因此均适合长时间储存。铅酸电池、

镍镉电池、锂电池、储热/冷等具有中等自放电率，储存时间以不超过数十天为宜。飞轮、超

导磁能、电容每天有相当高的自充电比，只能用在最多几个小时的短循环周期。

四、成本

成本是影响储能产业经济性的最重要因素之一。表1分别列出了以每千瓦时、每千瓦、每

千瓦时-循环为单位的各种储能技术的成本。可见，就每千瓦时的成本而言，压缩空气、金属-

空气电池、抽水储能、储热技术成本较低。与其它形式储能系统相比，在已经成熟的储能技术

中压缩空气储能的建设成本最低，抽水储能次之。尽管电池的成本近年来下降很快，但同抽水

储能系统相比仍然较高。超导磁能、飞轮、电容单位输出功率成本不高，但从储能容量的角度

看，价格很贵，因此它们更适用于大功率和短时间应用场合。总体而言，在所有的电力储能技

术中，抽水储能和压缩空气储能的每千瓦时储能和释能的成本都是最低的。尽管近年来电池和

其他储能技术的周期成本已在大幅下降，但仍比抽水储能和压缩空气储能的成本高出不少。

对于表1，进行以下说明：

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（1）表1所有成本均按照2009年美元汇率换算成美元；

（2）压缩空气储能每千瓦成本除了电站建造成本，还包括储气室建设成本，后者与储气

量大小有关；

（3）电池成本中不包括电池更换费用；