ＤＯＩ ： １０．７５００ ／ ＡＥＰＳ２０１２１０００３几类面向电网的储能电池介绍蒋 凯 １， ２ ，李浩秒 １ ， ２ ，李威 １， ２ ，程时杰 １（１．强电磁工程与新技术国家重点实验室，华中科技大学，湖北省武汉市４３００７４ ；２．华中科技大学材料科学与工程学院，湖北省武汉市４３００７４ ）摘要：储能技术在现代电力系统中的作用日益凸显，储能电池则是大规模储能技术的重要发展方向。文中就目前比较成熟的储能电池体系，包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池和钠硫电池的发展历史、研发现状，以及不同电池体系应用到电网储能的优势和存在的问题进行了讨论。文中重点介绍了钠离子电池和液态金属电池等２类新兴的电化学储能技术的研究现状、技术优势及现存挑战等。通过比较，认为...

　　ＤＯＩ ： １０．７５００ ／ ＡＥＰＳ２０１２１０００３几类面向电网的储能电池介绍蒋 凯 １， ２ ，李浩秒 １ ， ２ ，李威 １， ２ ，程时杰 １（１．强电磁工程与新技术国家重点实验室，华中科技大学，湖北省武汉市４３００７４ ；２．华中科技大学材料科学与工程学院，湖北省武汉市４３００７４ ）摘要：储能技术在现代电力系统中的作用日益凸显，储能电池则是大规模储能技术的重要发展方向。文中就目前比较成熟的储能电池体系，包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池和钠硫电池的发展历史、研发现状，以及不同电池体系应用到电网储能的优势和存在的问题进行了讨论。文中重点介绍了钠离子电池和液态金属电池等２类新兴的电化学储能技术的研究现状、技术优势及现存挑战等。通过比较，认为在进一步提高现有电池性能、降低储能价格的同时，亟需发展下一代能满足大规模储能应用的电化学储能新体系。关键词：电化学储能；钠离子电池；液态金属电池；铅酸电池；锂离子电池；液流电池；钠硫电池收稿日期： ２０１２－ １０ － ０２ ；修回日期： ２０１２ － １１ － ２３ 。中央高校基本科研业务费专项资金资助项目（２０１２ＱＮ０３８ ，２０１２ＴＳ０６１ ）。０引言电力能源以其清洁、便利等特点，已成为人类现代生产和生活中不可或缺的重要部分。目前全球发电能力约为２０ＴＷ ，这一数值预计在本世纪中叶将翻一番。现阶段全球电力能源仍以火电为主体（占到了６８％ ，而中国更高达 ７５％以上），核电和水电为辅［ １ ］ 。火力发电产生的废气给环境保护带来了巨大压力。加上煤炭、石油等石化资源的不均衡分布和有限储量，使得电力能源成本持续攀升，电力使用的安全保障逐渐下降。近年来，无论是为了应对能源危机，还是缓解日益严峻的环境压力，世界各国都把目光投向进一步开发和利用可再生能源发电。 ２００６ 年全球风电装机容量７４．３ＧＷ ，到２００７年达到９４ＧＷ［ ２ ］ ，世界能源理事会（ ＷｏｒｌｄＥｎｅｒｇｙＣｏｕｎｃｉｌ ）预计到 ２０２０ 年将达到４７４ＧＷ 。光伏发电产业在全球范围内更是以４０％ 的速度逐年递增，其中美国预计在 ２０２０ 年将达到 １００ＧＷ［ １ ］ 。然而，风电和光伏发电有着不稳定和不连续的特点，将其并入现有电网达到一定的比例时，这种不稳定因素可能会对局部电网造成很大的冲击，甚至酿成大规模的恶性事故。日前，国家电力监管委员会发布了《重点区域风电消纳监管报告》，指出中国东北、华北、西北（简称“三北”）地区风电发展成效显著，但部分省（区）风电消纳情况不佳，弃风情况比较严重，弃风率约１６％ 。“三北”地区弃风电量达 １２．３ＴＷ ｈ ，折合火电标准煤耗３．８４×１０６ ｔ，折合 ＣＯ ２ 减排量７．６×１０６ ｔ。因此，就目前而言，风电和光伏发电入网问题一直是限制其快速发展的瓶颈问题。一般认为，大规模储能可以有效消纳可再生能源发电，从而在很大程度上提高风电等入网效率。同时，为实现电力的削峰填谷、改善电力供需矛盾、提高发电设备利用率、发展智能电网，电力系统自身也对大规模储能技术提出了迫切的需求［ ３ ］ 。因此，研究和开发高效、廉价的大规模储能技术，成为电力能源可持续发展的关键环节，也是国家未来能源战略的重要组成部分。１储能技术及其特性大规模储能技术大致可分为机械储能（飞轮储能、抽水蓄能和压缩空气储能）、电能直接存储（超级电容和超导电磁储能）、化学储能（氢和其他化学物质储能）和电化学储能（二次电池和液流电池）等４ 类。各种不同储能方式的储能特性均不相同，表 １比较了几种储能技术的相关参数［ ４ － ５ ］ 。其中，电化学储能具有能量密度高、响应时间快、维护成本低、灵活方便等优点，成为目前大规模储能技术的发展方向。电化学储能即通过电化学反应完成电能和化学能之间的相互转换，从而实现电能的存储和释放。自从 １８３６ 年丹尼尔电池问世以来，电池科学得到了迅速的发展。室温电池如铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池和液流电池，高温电池如钠硫电池７ ４第３７卷 第１期２０１３年１月１０日Ｖｏｌ．３７ Ｎｏ．１Ｊａｎ．１０ ， ２０１３

　　kaiyun会员福利

　　kaiyun会员福利