储能产业储能技术

2024-07-24

储能产业储能技术（共8篇）

1.储能产业储能技术篇一

中国储能电池产业发展战略研究（2013）

中国储能网讯：储能产业的发展与新能源以及智能电网的应用密切相关。储能电池是新能源产业发展的关键环节，也是调控电能质量、优化能源效率的重要手段，在新能源并网应用以

及电网本身的发电、输电、配电和用电等环节具有举足轻重的作用。

赛迪经智近日在京发布《中国储能电池产业发展战略研究(2013年)》。研究报告在深入研究世界储能电池产业发展趋势、中国储能电池产业政策和应用市场、各种储能电池技术产业发展状况的基础上，提出了未来几年中国储能电池产业发展趋势，为地方政府和企业布局

中国储能电池市场提供决策参考和发展建议。

通讯基站、家庭和数据中心以及新能源利用：储能电池的三大市场应用发力点

从中国国内储能电池产业的发展趋势看，中国的储能电池规模市场领域还集中在通讯基站和数据中心应用市场，新能源储能利用还处于示范阶段。考虑未来通讯基站、数据中心以及新能源储能市场的发展趋势，预计到2015年中国储能电池产业规模会从2012年的60亿

元增加到85亿元。

移动通讯网络的发展是通讯基站储能电池发展的基础。到2011年，3G网络覆盖全国所有地级以上城市及大部分县城、乡镇、主要高速公路和风景区等，3G建设总投资4,000亿元，3G基站超过40万个，3G用户达到1.5亿户。手机发送信号和光纤入户需要基站支持，而基站的运营需要储能电池提供稳定的电源。预计未来五年通信储能领域大约有1200亿元的规模，每年通信储能市场的资金规模达到50亿-60亿元人民币。

家庭式储能和数据中心储能都是近年来兴起的储能电池领域。家庭式储能电池市场在日本、欧洲已经得到蓬勃的发展。以日本为例，由地震引发的能源危机，刺激日本政府针对储能系统提出补贴计划，2万美元以上的锂电池储能系统只要通过SII认证，即可获得30～50%不等的补助。而大型的云计算中心包括以SaaS、虚拟化等模式存在的云计算相关应用服务发展、云数据中心、灾备中心等超大型机房建设也为储能电池市场带来新的增长点。

风力与太阳能发电均属间歇性能源发电，并网需要使用储能系统“缓冲”，然后重新转变为交流电再输到电网。此外，分布式新能源应用也需要储能系统进行能量的储存实现高效利用。按照市场普遍预期，2020年中国电力装机达到1500GW，风电占比10%(150GW)，光伏发电占比接近3.5%(50GW)。配套储能装置的功率按照风电与光伏装机容量的15%计算(国网规划要求配置比例达到风电装机容量的20%以上)，需要配备1.2亿度电的储能电池，以单位千瓦时电池设备500美元的售价计算(初期电池设备售价将在1200美元/度以上)，十年内

中国风光储能市场需求在600亿美元左右。

2.储能产业储能技术篇二

储能产业简述

可以采用反复充电的干电池, 如镍氢电池, 锂离子电池等是我们最熟知的储能器材, 无论是手电筒、手机、平板电脑、照相机都离不开它。大功率场合一般采用铅酸蓄电池, 主要用于应急电源、汽车、摩托车以及电厂富余能量的储存。

学过物理的人都知道, 电感器本身也是一种储能元件, 其储存的电能与自身的电感和流过它本身的电流的平方成正比。由于电感在常温下具有电阻, 电阻要消耗能量, 所以很多储能技术采用超导体。此外, 电容器也是一种储能原件, 其储存的电能与自身的电容和端电压的平方成正比。电容储能容易保持, 不需要超导体。电容储能还有很重要的一点就是能够提供瞬间大功率, 非常适合于激光器、闪光灯等应用场合。

飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合, 如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量, 抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等;而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能则适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。目前唯一可以大规模解决新能源储能的技术是抽水蓄能, 但是抽水蓄能电站建设必须有水源, 而很多风电与太阳能丰富地区却往往是缺水地区。

近年来, 由于风力发电和光伏发电等新能源产业的迅猛发展, 有力地推动了电网级大容量储能技术的发展, 在很大程度上解决了风力发电和光伏发电因四季风力变化、昼夜日照强度不同所带来的电力强度随机性、波动性问题, 可以实现新能源发电的平滑输出, 能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化, 使大规模风电及光伏发电方便可靠地并入常规电网。

尤其是对已经大量布局的台湾风电产业, 因风力资源具有不稳定和间歇式的特点, 风速时大时小, 时有时无;此外, 风力资源较大的后半夜又通常是用电低谷, 因此虽然近年来风光电产业发展势头迅猛, 但由于当地电网接纳能力不足、风电场建设工期不匹配等导致部分风电场风机暂停的现象一直广泛存在, “弃风”、“脱网”现象日益突出, 不仅严重影响到风电场的经济性, 更打击了风电投资的积极性。而储能技术的应用能够优化风电并网, 可以帮助风电场输出平滑和“以峰填谷”。

储能技术可以说是新能源产业革命的核心, 其作为提高电网柔性、提高本地电网消纳风电能力的关键技术之一, 有着独特的优点。具体来说, 储能的调峰调频能力强, 响应速度快、信息化自动化程度高, 方便电网调度;同时减少了备用机组容量, 提高机组运行效率, 减少温室气体排放。此外, 储能的技术选择多、施工安装简便, 施工周期也短, 其产业巨大的发展潜力必将导致这一市场的激烈竞争, 可快速成长为在全球有重要影响的新兴战略性产业, 也将极大促进全球新能源的规模化发展。

如今世界各国和地区都在扶持储能产业。欧洲国家普遍都以补贴形式支持储能, 德国从2013年5月起对光伏电站储能装置进行补贴, 新储能装置补贴835美元/千瓦, 升级采购原有储能装置补贴919美元/千瓦。德国还发起储能启动基金项目, 筹集2.8亿美元用于投资储能研发。英国从2013年起, 政府提供3324万美元自主开发电网级储能技术。意大利也对储能项目进行政府补贴。欧洲储能协会和欧洲能源研究联盟发布了电网规模储能技术路线图, 为支持储能产业发展给出了高层次市场设计建议。美国部分州通过法案, 规定公用事业公司要完成储能设备的采购和安装量, 推动储能技术的研发和竞争。日本政府则对家用和商用电池储能系统提供专项补贴。

根据全联新能源商会和汉能集团2014年发布的《全球新能源发展报告》, 显示2013年全球储能新增装机容量 (不包括抽水储能和冰蓄能) 达到208兆瓦;全球储能融资总额2013年达到38亿美元, 是2012年的1.8倍。其中美国的融资额9.3亿美元, 占全球融资总额的24.4%, 中国大陆融资额1.7亿美元, 约占4.5%。截至2014年3月24日, 全球累计实施储能项目335个;预计到2020年, 全球储能市场年度投资额达到47.4亿美元。

台湾储能产业发展环境分析

由于台湾能源大量仰赖进口, 台当局近年推动能源自主, 积极提高太阳光伏发电、风力发电、地热发电、海洋能发电等可再生能源供应比例, 以持续降低对化石能源及核能依赖, 对电网级储能技术的需求日益增加, 开始积极鼓励岛内研究机构和企业投入相关科技研发, 这不仅有助于智慧电网的运行, 本身也正在形成规模庞大的产业。

基于台湾地理环境与电网需求条件等相关因素, 在现有发展或商业化大型储能技术中, 已发展出以水力储能方式为主的储能方式。以位于南投县水里乡明潭村图2 高温超导电网级储能设备 (约在日月潭西方约3.5公里处) 境内的大观发电厂为例, 其原名为日月潭第一发电所, 1928年动工建设, 1934年7月完工发电, 1948年改名大观发电厂。其主坝为混凝土重力坝, 坝高48.5米, 坝长91米, 引水隧道长13, 727米, 进水口最大取水量44.45米3/秒, 发电用水量41.53米3/秒;电站有效落差320米, 共装设5台水轮发电机, 总装机容量11万千瓦, 年发电量约5亿千瓦时。二厂为抽水蓄能电厂 (又称明潭抽蓄工程) , 1981年动工, 1985年建成投运, 总投资约510亿新台币, 设有两条引水管道, 每条引水管道包括引水隧洞、调压井、压力管道、岔管及支管。引水隧洞长度约3.2千米, 洞内径6.8米, 采用钢筋混凝土衬砌, 在约2.2千米处采用钢管桥涵穿过头社溪河。电站厂房设于下池坝左岸山腹内, 以日月潭为上池, 水中游筑一坝为下池, 上池水位748.48米 (高) /728.00米 (低) , 有效容量142.4×106立方米;下池水位448.50米 (高) /428.00米 (低) , 有效容量8.1×106立方米。共装6台抽水蓄能发电机组, 其中包括6台可逆式水泵水轮机, 总装机容量为265兆瓦, 发电280兆伏安。

明潭抽水蓄能电厂隶属台电公司, 机组平均年运行小时数为4092小时, 年均启动次数741次/台, 共有126名工作人员, 除负责6台抽水蓄能机组外, 还管理1台常规机组。从台湾电力公司总调中心可远方开启该厂的抽水蓄能机组, 利用离峰时间剩余电能将低海拔处的明湖水库存水抽至高海拔处的日月潭中, 至尖峰用电时再由日月潭放水发电来补充发电量的不足, 可以有效提升电能价值。由于台湾实行两部制电价和峰谷电价, 其最高电价与最低电价之比约为8.3:1, 因此抽水蓄能电站在电力系统中的经济效益也十分显著。

总体而言, 台湾岛内水资源丰沛, 应有足够开发水力储能潜力, 但由于水力储能需要的土地面积很大、建设时间长、初期建置成本高等缺点外, 再加上土地开发所牵涉环保问题, 故必须先期进行抽蓄水力储能可行性分析, 以确保符合各方面需求。

依据美国能源部经验, 欲消除电网因风力及太阳能上网的瞬间变化, 需高反应速率储能装置, 容量为电网上再生能源装置容量的8%~15%;另外, 为消除每日作息活动造成的尖、离峰用电差异, 需安装电网上再生能源装置容量约20%的储能装置。

以规划中的再生能源装置容量而言, 太阳光电产生于用电高峰, 不需削峰填谷, 仅风力发电需此项储能设备, 即使以2030年风力装置容量4.2吉瓦 (1吉瓦等于1000兆瓦) 来衡量, 电网储能的需求仅大于336兆瓦, 岛内现有的明潭及大观抽蓄发电厂已可满足。但若为稳定再生能源电力的瞬间起伏, 以2030年4.2吉瓦风电及3.1吉瓦太阳光电衡量, 岛内需要的储电设备约在584兆瓦至1吉瓦之间, 目前尚无解决的方式与对应技术。

根据台湾工研院的调查分析, 岛内储能方面的需求远小于欧美等发达国家, 因此储能技术发展方向除应顾虑岛内储能需求与使用情境外, 更应该思考是否可同时带动或是促进本地储能产业的发展, 如此才能在未来储能产业上快速建立岛内的发展优势与领先地位。

目前抽蓄水力储电约占全球储电设施容量的99%, 除此系统外, 现今世界各国和地区储能系统发展方向仍在试验阶段, 不论是机械能、电能、化学能等储能种类均被视为具有发展潜能的选项, 但从可再生能源建设方式与地点分布及经济发展与既有产业优势观点上而言, 目前较适合发展高技术层面的储能元件及电力管理系统, 如预测技术、储能元件、控制技术以及负载管理技术等。

其中, 适当的整合再生能源与储能技术将可帮助再生能源发展, 增加再生能源市场占有率, 进而有效利用地球资源并降低污染。另一方面, 分散型微电网可独立运转或与电网相连接, 如何进行微电网的频率调节、电压控制、功率分配、孤岛运转检出及电力品质保持等运转与控制技术是一大挑战, 岛内相关研究机构已着手进行研究如何整合区域分散式电源的有效利用, 除市电断电时可利用这些分散式电源, 形成孤岛供电以提高供电可靠度外, 另外可结合储能或电力电子相关技术, 利用区域的分散式电源来提升电力品质, 以及减少对电网的冲击影响, 以有效排除大量使用再生能源发电系统所面临的技术问题。

台湾储能产业发展目标与策略

目前台湾储能关键技术开发主要目标在于:不仅有助于积极提高太阳光电、风力发电等再生能源供应比例, 以再生能源极大化的思维, 持续降低对化石能源及核能依赖之外, 更可以发展成一种全球产业, 争取未来商机协助岛内产业进行技术升级, 在岛内建立相关技术自主能力, 发挥以低成本创造高性能元件优势。并于未来藉由推动岛内储能相关新兴产业的建立, 并成为上、中、下游整合的产业链, 通过策略联盟方式与储能系统应用端进行结合, 形成完整产业连结, 开创具国际竞争储能产业。

建立台湾电网级储能系统控制的关键技术, 未来再生能源装置量提升后, 可发挥整合协调控制绩效, 做最有效的管理运用, 协助政府推动节能减碳政策, 并带动储能系统产业的发展。藉由储能控制系统设计与开发, 提升岛内储能产业与建立新型营运模式。通过建立验证实验室, 提升产品与系统可靠性, 并符合国际相关规范, 促进岛内厂商的国际竞争力。台湾整体技术研发策略规划着重于金属空气液流电池储能系统和储能系统并联管理技术两项技术研发。

根据台湾工研院的分析报告, 未来岛内技术电网级储能发展重点如下:

储能电池系统

目前在岛内投入储能电池系统研发领域内, 主要为投入电网级金属空气液流电池与氧化还原液流电池技术开发, 因而电池技术上的发展重点为:

(1) 金属空气液流电池储能系统, 包括高循环寿命空气电极及触媒技术、高能量金属电极与电解质开发技术、金属空气液流电池组设计及建立测试平台。

(2) 氧化还原液流电池储电关键组件技术与系统, 包括建立液流电池特性研究测试实验平台及标准, 开发高效率的离子交换薄膜材料、电极等材料及制程技术, 建立稳定性高活度电解液制备技术、电池堆的设计组装测试技术。

储能系统并联管理

目前岛内投入储能系统并网管理研发主要为再生能源领域研发、建置与电能管理平台部分, 主要着重于电能管理相关控制技术, 其研究重点包括:

(1) 电能管理控制技术, 包括市电并联与孤岛运转平稳无缝切换、再生能源高占比技术、负载管理及卸载策略的控制技术、能源最佳运转调度技术、微电网联络线控制技术。

(2) 预测技术, 包括太阳光电出力预测技术、风力发电出力预测技术、负载用电预测技术。

(3) 储能并网转换技术, 包括复合式储能电源转换技术、储能并网控制技术。

(4) 电池管理技术, 包括储能元件最佳化控制与管理技术、储能元件最佳化平衡控制技术。

3.储能产业“领跑”新能源市场篇三

在能源互联网时代，储能产业所扮演的“电力硬盘”的角色越来越受到关注，电力公司、高科技公司、政府和电力用户都开始关注电力储存技术的潜力。目前，储能产业已经从概念发展成为智能电网规划的重要组成部分，世界各国的电网都在积极参与推动这一领域的技术发展。随着我国电力市场化程度的不断提高，储能产业在新电改的刺激下正在迎来重要发展机遇。特别是由于储能产业的发掘将解决可再生能源和电动汽车发展难题，储能产业已成为我国新一轮的投资热点。与此同时，中国也加紧对储能新技术的研发，力图将各种储能新技术加速应用到电力体系中，以此来促进中国能源体系的变革。

储能产业受到全球关注

美国能源企业特斯拉在今年4月推出了Powerwall家用储能电池，引起了各国的广泛注意。据称，Powerwall可以将电费低廉时储存的电能在电费高昂时释放，并与可再生能源（太阳能、风电）配套使用，所以其具备一定的经济性，这也成为Powerwall储能电池大规模推广的最重要原因。实际上，由于储能技术在发输配用环节可以实现调峰、调频、调压、容量调节等价值，所以先进储能产业正受到全球关注，很多先进储能电池生产商都相继在美国、亚洲和欧洲建立新工厂，欧盟、韩国、日本等国也都设立专项经费支持储能技术的研究与开发。

比如美国政府已将大规模储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术，并在政策制订、资金扶持、补贴机制、投资税收抵扣等方面提供强有力的支持。日本政府除直接支持前期研发外，还扶持了大量示范性项目，以鼓励大容量储能技术的推广应用。

我国政府也十分了解储能技术和储能产业发展对中国能源体系的重要作用。并且早就在该方面展开了一系列的工作。据悉，目前中国的铅酸电池技术和抽水蓄能技术已经较为成熟，并且已经开发使用超过10年；以锂离子电池为代表性的第二代化学电池正在完成从实验室研发到大规模商业化的过程，目前正积极致力于储能及汽车用动力电池领域的应用；燃料电池、液流电池、金属-空气电池等技术正处于研发的过程中，但很多企业或研究单位的产品已经展示了进一步发展的潜力。

进入到2015年，国内储能产业在新电改政策的刺激下，正在迎来重要的发展机遇。

其中一个重要的发展方向是智能电网的建设亟需储能技术的支持。由于储能技术可以为电力发、输、配、用各环节提供了有效的能量缓冲和能量润滑，并且在一定程度上对电力使用进行更合理的二次调配，所以可以大大改进电力使用的可靠性和经济性。智能电网所强调的电网能量管理智能化的要求、对电力可靠性和经济性的要求、对新能源接纳的要求都为储能产业的发展提供了前所未有的发展机遇。

与此同时，我们也看到中国的储能应用示范项目正在呈现爆发发展的态势。其中一个方向是分布式发电及微网的建设所带动的储能项目的建设，另外是再生能源并网也带动了储能项目的发展。随着中国微电网电价及补贴方案进入征求意见稿讨论阶段，微网项目或有望获得70%的系统补贴。若该政策得到落实，将会激活中国储能产业蓬勃发展，甚至撬动全球储能市场。

解决新能源和电动汽车发展难题

目前我国正在进入经济发展的转型期，我国经济多年依靠的投资、出口、消费三驾马车遇到了前所未有的问题，同时粗放式的发展模式已经让我国的单位产品的资源消耗量、环境污染远远高于发达国家。中国经济正在向资源消耗少、产出效益好、人民安居乐业的发展阶段转型。新能源发展在低碳转型的过程中给人类提供了清洁可持续的能源来源，电动汽车的崛起则为石油大规模替代提供了可能。此外，新能源和电动汽车产业的发展因为涉及的产业链长，波及面广，所以这两个产业在我国产业转型过程中受到了特别的重视。

不过，新能源具有间断性的特点，电网无法大规模消纳并网。新能源在运行过程中很多是“靠天吃饭”，无论是风能还是太阳能。在没有风的阴天，如何保证居民的的正常生产生活用电？电网的运营需要稳定频率，风能和太阳能每天大起大落，如何防止波动引发停电事故？

反复研讨之后，世界各国都把“突围”的重担压在了储能产业的建设上。主要原因就是储能既作为能量来源，也作为负载，特别是平抑大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性，提高电网运行的安全性、经济性和灵活性。当然，储能技术对电网的运行还有其他好处，比如帮助增加可再生能源的渗透率，促进分布式（微电网）发电的发展，通过电价设计，促进电力市场自由化（比如前述的Powerwall家用储能电池）。

所以，当前我国十分重视储能技术在新能源电网建设中的应用。其应用的中短期目标是让电池储电系统充当电网“稳压器”，当可再生发电能力超过用电需求时，把多余的电力储存起来，晚上风力不足或没有太阳的时候，释放储存的电力。长期目标则是建设能源互联网，储能技术可以让原来“刚性”的电力系统变得更加柔性，所以其在确保大电网安全性和可靠性、加强区域电网峰谷负荷调节能力、提高输变电能力、改善电能质量等方面有着重要的作用。

储能技术对电动汽车发展的重要性则比较直观。

电动汽车以电力代替石油产品，没有尾气污染，是解决我国能源和环境问题的重要手段。目前世界上越来越多的国家、企业投入到电动汽车的发展行列中，新的电动汽车企业不断涌现。而作为世界第一汽车产销国，我国政府把电动汽车的发展作为汽车产业应对能源安全、气候变化和结构升级问题的重要突破口，以及实现汽车产业跨越式发展的重要举措。

然而，当前我国电动汽车产业发展仍受诸多技术因素影响，比如电池的电量、充换电技术、服务定价机制、商业推广模式等。其中最为关键的环节仍然是电池能量。2000年以来，世界电动汽车发展的突破，也与电池能量，即储能技术进步迅速密切相关。铅酸蓄电池、镍基电池、钠硫电池、二次锂电池、空气电池等让电动汽车不断获得越来越高的动力支持。目前，全球汽车制造商使用的动力电池主要使用锂电池，比如以特斯拉为代表的镍钴铝酸锂电池（钴酸锂电池）、以比亚迪为代表的磷酸铁锂电池和以日本汽车为代表的锰酸锂电池。但是由于锂电池的能量密度低，目前电动汽车的行驶里程一般只有150-300公里之间。

新的储能技术似乎出现了曙光。据西方媒体2014年末报道，西班牙Graphenano公司和西班牙科尔瓦多大学合作研发的石墨烯电池，一次充电时间只需8分钟，可行驶1000公里，被石墨烯研究者称做“超级电池”。按照西班牙上述机构的数据，石墨烯也可能大幅度增加电池的容量。“超级电池”参数显示，其能量密度超过600wh/kg，是目前动力锂电池的5倍；使用寿命是目前锂电池两倍；其成本将比目前锂电池降低77%。这有望解决新能源汽车长期面临的充电速度和巡航里程问题。

电动汽车的充电、巡航里程和安全问题都涉及电池。储能技术作为新能源发展和电动汽车发展的关键环节，其技术突破将改变整个世界的能源格局。储能技术作为新能源时代的核心技术之一，必将为人类打开一扇通往新能源时代的门。对于中国而言，电动汽车、储能技术和风电、太阳能的有效结合，除了清洁发展，还可以形成对石油的有效替代，保障能源安全，这正是政府重视储能技术的发展的原因。

中国加紧研发储能新技术

当今世界，储能技术及产业的发展已经成为衡量一个国家综合国力的主要标志，成为国际智力和经济力竞争的新焦点和主要手段。目前世界储能技术发展和研究水平较高的国家主要是日本、美国等国家，这些国家已经具备较为完备的储能研发基础，并得到政府的充分重视，因此在研究上也往往比较超前和完善。

比如目前世界上超级电容的市场份额基本被日本、美国、俄罗斯占据，其中日本超级电容的生产量占全球超级电容生产总量的50%以上。相比之下，我国国内从事小容量超级电容生产的厂家有20-30家，但能实现批量生产大容量超级电容器并达到实用化水平的厂家只有5、6家；压缩空气储能、飞轮储能处于研究阶段，还没有成熟装臵和产品，以国外企业为主。即使是水电储能领域，虽然我国水电设备企业有产业基础，但技术和市场份额远远落后国外企业。

正因为如此，近几年来，我国政府及相关研究机构针对我国在能源互联网、规模化储能、微电网储能、分布式可再生能源储能、通讯基站储能、工业节能用储能技术、家庭储能、电动汽车风光储充（换）电站等应用领域需求，积极组织实施储能产业技术研究，推动前瞻性关键技术、产业标准的发展，也取得了一定的进展。

比如压缩空气储能系统具有储能容量大、电能转换效率高、安全可靠、环境友好等特性，被视为继抽水蓄能电站之后一种极具潜力的大规模储能系统。由中国科学院理化技术研究所、清华大学及中国电力科学研究院共同研制的“500kW非补燃压缩空气储能发电示范系统”在安徽芜湖成功实现励磁发电，完成100kW发电的阶段目标。此次系统发电成功，标志着我国在大规模压缩空气储能领域的一项重要突破，这对推进我国储能产业的发展具有重要意义。

全钒液流电池是一种适用于风能、太阳能等可再生能源发电过程的大容量蓄电储能装备，能够克服风能、太阳能发电的不稳定、不连续的缺陷。清华大学王保国教授课题组利用该研究成果已经开发成功5 kW、10 kW两种规格的电堆，能量效率超过73%，进入批量试制阶段。该电池具有容量大、寿命长、效率高、成本低、安全可靠的特点。据悉，该课题组的科研成果“大规模蓄电储能的全钒液流电池技术与装备”采用自主创新的质子传导膜、电解液、电堆设计与制造技术，在电池性能与性价比方面十分具有竞争力。该项目还在去年获得日内瓦国际发明展览会奖，是我国全钒液流电池储能装备与技术在国际上首次获得大型奖项，对我国储能技术与产品在国际上得到认可具有里程碑意义。

电动汽车技术的发展，对动力锂电池在大功率输出和安全性能等方面提出了更高要求。由中科院青岛生物能源与过程研究所建立的青岛储能产业技术研究院成功开发出新一代全固态聚合物锂电池，已经与山东威能环保电源有限公司签订合作协议。据悉，青岛储能院利用具有完全自主知识产权的湿法抄造、界面耦合和功能化修饰等技术，成功研制出高安全性和耐高电压的动力锂电池隔膜。同时，研究人员以自主研发的阻燃纤维素为基材，通过功能化改性和耦合等相关工艺，研制出一款新的全固态聚合物电解质。其具有较高的机械强度、优异的倍率充放电性能以及较宽的温度使用范围，应用前景广阔。

高能镍碳超级电容电池，既具有电容器可以快速充放电的特点，又具有电化学电池储能高的特点，是近年来世界各国竞相发展的核心动力储能设备。由中国工程院周国泰院士领衔的科研团队研发生产的高能镍碳超级电容电池，在安全性、记忆性、充电时间方面取得了突破，在容量、寿命、充放电效率、安全性能等方面都有独特的优势。高能镍碳超级电容电池的标准检测寿命5万次以上，实际使用充放电循环已达1.5万次，是普通蓄电池的25～100倍。充放电效率方面，该电池充电10分钟即可达到其额定容量的95%以上，大电流放电能力强，能量转换效率高。而由于独特的工艺，高能镍碳超级电容电池在遇到过充或短路也不会导致危险，外部剧烈撞击或燃烧也不会爆炸，而且具有良好的高低温性能与环境适应性，可在零下40℃至零上70℃之间正常使用。

另外，中国科学院上海硅酸盐研究所通过和上海市电力公司合作研发的大容量钠硫储能电池也获得重要突破，他们成功研发的具有自主知识产权的容量为650Ah的钠硫储能单体电池，使我国成为继日本之后世界上第二个掌握大容量钠硫单体电池核心技术的国家。

总体来看，随着技术上的突破和新材料的引入，储能产品性能上的提升和成本的降低是整体的趋势。我国当前已经在储能技术研究不断获得突破，中国电力科学院、中科院工程热物理研究所、中科院过程工程研究所、中国科学院大连化学物理研究所、清华大学、上海交通大学、华南理工大学、北京工业大学、香港理工大学等国内外知名高校、科研院所，以及宁波南车新能源科技有限公司、今日能源科技发展有限公司、北京英格海德分析技术有限公司等领军企业也取得了很多突破。

应用示范项目引导储能市场建设

储能技术在电力领域的应用非常广泛。但是由于成本因素的制约，当前户用储能系统的市场仍然没有完全打开。为了打开市场，扩展应用范围和工程规模，众多应用示范项目正在引导着储能市场的建设。

国家电网在发展可再生能源的过程中发挥着重要的“通路”作用。在很多微网的建设中，储能项目是必须建设的项目之一。为了更好地评估我国储能产品的性能和减少可再生能源对电网的冲击，国家电网先后建设了多个储能系统和解决方案，以求抢占户用储能市场的先机。这些项目不仅分布在华北、西北地区的风电储能、分布式发电及微网储能项目中，在华东和华南地区的海岛分布式发电及微网储能项目也有很多。这些示范项目可帮助分布式能源实现独立微网运营，有效解决目前的新能源弃电问题。另外还可以有效解决风电、光伏等间歇性能源并网的问题，提升新能源发电的经济性。在微网的应用端，储能装臵可以使分布式能源在不接入大电网的前提下独立、全天候运营发电。

不少新能源企业为进入储能市场，也纷纷建立了自己的示范项目。比如比亚迪已经在坪山新区比亚迪厂区建成了全球最大的用户侧铁电池储能电站，这也标志该电站全面进入商业化运营阶段。据了解，新落成的储能电站占地面积1500平方米，建设容量为20MW/40MVH，由比亚迪电力科学研究院自主承建，于2013年9月开始建设，2014年7月竣工。该储能电站可实现工业园用电负荷自主调解，是目前全球最大的用户侧铁电池储能电站。据比亚迪公司副总裁、电力科学研究院院长罗红斌介绍，根据公司规划，比亚迪还将在深圳、长沙、西安等工业园区建设总规模为100MW/200MWH的储能电站。

还有一部分示范项目来自于科研单位和企业的合作。比如上海硅酸盐所等“钠硫电池”开展电站应用工程示范项目。该项目是中国科学院上海硅酸盐研究所与上海电气（集团）总公司、国家电网上海市电力公司，面向新能源、智能电网的战略需求，按照“产研用”模式推进的储能技术产业化项目。该项目经过近三年的艰苦攻关才完成了电池性能提升与产品化研制、规模制备技术路线论证等主要工作，贯通生产线，形成定型产品并下线。目前该电站首组堆仓已经成功并网，进入现场试运行阶段。国家科技部、国家电网公司等有关负责人、专家到崇明实地调研，对钠硫电站工程化应用进展给予高度肯定。

这些示范项目正在为储能市场尤其是储能系统集成市场注入新的活力。随着储能成本不断走低以及国家储能补贴政策落实，毫无疑问，储能大时代的序幕已经拉开。目前我国的储能技术正在从实验室试验阶段逐步向示范工程建设阶段以及商业化运营快速发展。未来十年，我国储能产业将达到万亿以上的投资规模，储能技术诱人的应用前景正吸引着国内众多科研人员以及投资人的注意。

能源储能将开启黄金十年

各类型储能在技术特性和经济性方面有着明显区别，在电力系统中也有着不同的应用方向。随着我国电网大区域互联电网的形成，以及可再生能源发电比例的快速增长，大规模储能系统对确保大电网安全性和可靠性、加强区域电网峰谷负荷调节能力、提高输变电能力、改善电能质量等方面有着重要的作用。

我国新能源储能技术的应用于 2011年开始起步，截至2014年末储能技术累积装机量约81MW。2014年末，国务院出台《能源发展战略行动计划（2014-2020年）》。其中明确为提高可再生能源利用水平，要“加强电源与电网统筹规划，科学安排调峰、调频、储能配套能力。储能作为新能源建设的配套设施有望迎来爆发式增长，开启黄金十年。有关部门预计中国储能市场（不包含抽蓄，压缩空气及储热）的容量有望于2020年超过1吉瓦，对应65%的复合增长率。

据了解，储能作为“9个重点创新领域”和“20个重点创新方向”之一，目前已被写入中国国家级能源规划文件，有望形成“十三五储能产业发展规划”。从2015年投运、规划和在建项目的统计情况来看，中国的储能已经形成两个应用热点，其中一个是分布式发电及微网，另一个是可再生能源并网。此外，随着中国微电网电价及补贴方案进入征求意见稿讨论阶段，微网项目或有望获得70%的系统补贴。若该政策得到落实，将会激活中国储能产业蓬勃发展，甚至撬动全球储能市场。

目前国内已经形成系列能源材料及高能电池产品的产业集群，比如宜春、承德、长沙等产业基地建设已经颇具规模。其中宜春国家锂电新能源高新技术产业化基地于2011年年初正式揭牌，该基地为提升锂电产业的核心竞争力和集聚力，沿着锂矿原料-碳酸锂-锂电池材料-锂电池-锂电汽车的产业链进行布局。承德则是以钒电池项目为核心，力争建设“中国储能技术研发基地”和“中国最大的储能电池生产基地”，打造中国“钒谷”。长沙以储能材料为节点，以“新动力”和“新储能”为核心，正在打造成为中国的“储能材料之都”。目前长沙已建成3个国家级重点实验室，5个国家级工程技术中心，集聚10名院士，超过两万名专业技术人员，每年开发出100多项科技成果。

储能项目美好的未来还在于其可以直接作为交通工具的动力，这在众多的城市轨道应用中很有吸引力。比较有代表性的是广州海珠有轨电车示范线项目，该项目是世界首列采用超级电容的储能式100%低地板有轨电车。由于完全采用超级电容储能电源驱动，所以电车不排放废气，运行无需架空受电网，能在乘客上下车的20、30秒钟时间里快速充满电，一次充电后能连续行驶4公里。制造该列车的南车株洲电力机车有限公司目前也正在积极推动该种列车的市场化。

4.RFT自控相变储能节能材料篇四

［专利号：2007102008027］

一、产品概述

RFT自控相变储能节能材料是依据相变储能机理，兼有热熔和热阻性的双项功能，有别于传统保温材料的单一热阻性。传统的建筑外墙外保温体系因不具备热熔性而导致室内温度波动大，因此，传统的建筑保温材料技术不代表节能，相反还带来新的能源浪费，例如，炎热的夏季在太阳底下给人穿大棉袄将是什么感觉，同样，建筑在炎热的夏季由于保温带来室内热量散发不出去，为了散热造成空调能源更大的浪费。

RFT自控相变储能节能材料具有较高热容，在冬季的白天可蓄存由窗户进入室内的太阳辐射热，晚上材料相变向室内释放出蓄存的热量，从而大大节约采暖能耗；在夏季不但可以有效阻止室外热量通过建筑墙体进入室内，同时可以吸收室内的高峰热量，防止室内过热，在夜间室外温度下降以后外围护结构热量又能很快散发出去，保持室内有适宜的温度有效改善室内的热环境，从而降低了空调能耗、减少温室气体排放。

RFT自控相变储能节能材料通过了国家建筑材料工业技术监督中心的成果鉴定，并经由国家建筑材料工业房建材料质量监督检验检测中心检测：“潜热值、干表观密度、压剪粘结强度、抗压强度、线性收缩率、燃烧性能及水蒸气湿流密度等项目符合Q/CYBFT003-2006《 RFT自控相变储能节能材料》标准要求。”“纯相变材料潜热值为240.44J/g,其检测试样厚度38mm，传热系数达0.56w/(m2·k)，当量导热系数为0.027w/(m·k)。”

RFT自控相变储能节能材料的优异性能获得了众多工程质量验证，取得良好声誉，如：港馨住宅小区的建设方房地产开发公司在回访反馈中书面表示：“此材料特点显著、工艺先进、施工快捷、综合造价低，现场材料抽样检测，完全符合国家标准，是理想的保温产品，建议在建筑行业中大力推广此产品。

二、材质特性

利用相变调温机理，通过储能介质的相态变化实现对热能储存。当环境温度低于一定值时，该材料由液态凝结为固态，释放热量；反之由固态熔化为液态，吸收热量，可形成室温相对平衡。

相变材料可收集多余热量，适时平稳释放，梯度值变化小，有效降低损耗量，室温可趋于稳定。

利用相变调温机理，可使电负荷“消峰平谷”充分利用低谷电价，降低用电成本，减少能源浪费，获取可观的社会效益和经济效益。

利用相变调温机理，对建筑分户采暖产生广泛推动作用，可对居住环境室温夏季隔热、冬季保暖起到平衡调节作用。

三、综合优势

双项绝热——应用相变添加剂，产生热熔和热阻性双项功能，有别于传统保温材料的单一热阻性。

防火不燃——经测定为A级不燃材料，使用不受范围限制，符合防火要求。

绿色环保——已测定为无毒、无味、无放射、无腐蚀的环保型产品。

密实憎水——具有憎水功能，水中长久浸泡不松散、不粉化、不变形。有效避免传统保温层吸湿后回软易于墙体脱开之弊病。

高强抗压——料体呈网状结构，与空气中的二氧化碳，水分反应，在表面生成保护层，形成高抗压强度；材料中的基可与墙体形成高渗透统一体，其干态粘结力，湿态粘结保护率均优于同类产品，可满足高层建筑外墙贴面砖的粘结强度要求。

耐候持久——惰性材质，可有效避免环境温差应力及负风压对保温层的撕裂性破坏，体现其粘结牢固性及使用的长久性。

吸声降噪——多层次不相贯穿的中空结构，可减缓震动源和撞击声波传递，有效降噪分贝。用于分户墙、顶棚、地面等部位具有隔声效果。

抑菌防碱——含有纯天然的香、香醇成分，具有驱虫、除臭、防析碱功能。

施工简便——单组分，现场调料，手工抹置，便捷，也是多种建筑内、外墙等处抹灰理想的替代品。

经济实用——综合造价低，与同类产品比经济实用。

四、适用范围

5.储能产业储能技术篇五

含水层储能系统参数的综合分析和优化

阐述了含水层储能系统综合参数的分析和优化,考虑了含水层储能系统各项参数对其性能的`影响,用数学公式优化出最佳的储能系统模型,调整各项参数,达到控制含水层储能系统性能的目的.

作者：邓真全马捷戴斌张建栋 DENG Zhen-quan MA Jie DAI Bin ZHANG Jian-dong 作者单位：上海交通大学,海洋工程国家重点实验室,上海,30 刊名：华北电力大学学报 ISTIC PKU英文刊名：JOURNAL OF NORTH CHINA ELECTRIC POWER UNIVERSITY 年，卷(期)： 34(2) 分类号：P641.2 关键词：地下含水层储能系统优化

6.储能产业储能技术篇六

——现代储能网媒企战略合作伙伴邀请函

尊敬的：

您好！

近年来，随着新能源汽车核心部件动力电池的开发，以及风电、光伏等新能源与可再生能源的大规模的应用，储能系统作为破解这些新能源间歇性、波动性的解决方案进入了人们的视野。在新能源领域，储能产业已蹒跚起步，商机初显。

预计到2020年，国内整个储能产业的市场规模至少可达6000亿元。

放眼全球，2013年，德国政府更将补贴政策重心转向与新能源发展密切相关的储能领域。在我国，储能产业作为新兴战略性产业，已被列入“十二五”规划纲要，纲要中强调储能是推进智能电网建设、加强城乡电网建设和增强电网优化配置的依托技术。目前国家发展改革委、能源局、工信部等部门已开始酝酿储能领域的多项政策，助力清洁能源发展，加大对储能行业的支持力度。

由此，现代储能网作为业内商务第一网应运而生，从去夏开通一周年来，承蒙各位鼎力支持，已经日臻成熟,成为储能领域从原材料、储能电池制造，到储能电站终端建设各环节不可多得的商务沟通平台。

为密切媒企联系合作，推动行业向专业化系统化纵深延伸，鉴于贵单位在行业知名度和您本人的影响力，特诚邀贵公司做为媒企战略合作伙伴，您做为我网产业顾问，共谋储能发展大计。

请予批准！

7.储能产业储能技术篇七

微电网是发挥分布式发电效能最为有效的方式之一。储能设备作为微电网中不可或缺的部分, 发挥着至关重要的作用[1]。储能设备可作为微电网孤岛运行时的主电源, 能使微电网在并网运行与孤岛运行间进行平滑切换, 并且能提高微电网的可调度能力;还能够平滑风、光等间歇性可再生能源的输出, 平抑微电网中电压或频率波动, 从而提高微电网电能质量[2,3]。微电网中常见的储能设备有铅酸电池、锂电池、液流电池、超级电容、飞轮等。近年来, 压缩空气储能也逐渐向小型化、微型化的方向发展, 以适应分布式发电和微电网的需求。

根据规模大小, 压缩空气储能可分为[4,5]以下几类。 (1) 大型压缩空气储能系统, 功率在100 MW以上, 多利用矿洞或岩洞作为储气室, 具有储能容量大、储能时间长和效率高等优点[6,7,8]。目前已投入商业运行的德国Huntorf电站和美国McIntosh压缩空气储能电站均为此类。 (2) 小型压缩空气储能系统, 功率在10 MW级, 一般利用地上高压容器储存压缩空气。其选址更为灵活, 适用于配电网, 或配合风电场接入等[9]。 (3) 微型压缩空气储能系统, 功率一般为几千瓦到几百千瓦, 一般用于微电网、备用电源, 以及压缩空气汽车等[10,11,12]。压缩空气储能作为一种能量型储能, 其动态响应较慢。微型压缩空气储能系统多通过电力电子设备并网或接负载, 结构较为灵活, 可与功率型储能设备 (如超级电容、飞轮储能等) 组成混合储能系统, 从而兼具能量型和功率型储能的优点, 满足微电网对储能设备多方面的需求。

传统的压缩空气储能技术应用于大型储能电站已有超过30年的历史, 而小型及微型压缩空气储能技术作为近年来新兴的储能技术, 引起了国内外学者的关注。文献[13]构建了一个微型压缩空气储能的实验系统, 通过实验分析了气动透平的进气压力、转速与输出功率间的关系。文献[14]提出一种微型压缩空气储能系统的仿真模型, 但其中对原动部分建模较为简单, 且仅适用于原动部分采用气动马达的系统。该文献最后通过仿真算例说明其提出模型的有效性, 但算例中工况过于简单, 且没有利用实验结果进行验证。文献[15]构建了一个由微型压缩空气储能与超级电容组成的混合储能系统, 提出了一种压缩空气储能最大效率跟踪的控制方法, 并通过实验进行验证。目前针对小型及微型压缩空气储能系统的研究仍较少, 其数学模型还不够完善。

本文利用一台微型压缩空气储能与飞轮储能组成的混合储能系统的样机, 在原理推导与实验分析的基础上提出了一种适用于电力系统仿真的微型压缩空气储能系统模型。同时, 对混合储能系统中压缩空气储能的原动部分、飞轮、电机、变流器及其控制系统等各部分进行了详细数学建模, 并且利用实验数据对模型参数进行了拟合。最后, 通过系统在变功率运行情况下的实验与仿真结果的对比, 验证了所提出的仿真模型的有效性。

1 混合储能系统结构及原理

基于微型压缩空气储能的混合储能系统中包含多种储能技术 (压缩空气储能、飞轮储能、热储能) , 结构较为复杂。根据各部分不同的功能, 整个系统可分为以下部分:储气支路、储热支路、放电支路、飞轮支路, 以及变流器等。系统结构如图1所示, 图中箭头表示功率流动方向。

1) 储气支路中, 空气压缩机将常温常压的空气压缩并储存在储气罐中。系统的储能量由储气罐的体积和压力决定, 通过增加储气罐数量, 可以提高系统的储能量。

2) 储热支路包括热储能单元 (TSU) 和DC/DC变换器。在储热时, 通过DC/DC变换器为TSU提供稳定的直流电, 此时TSU可等效为一个热电阻。系统放电时, 压缩空气做功前先通过TSU中的换热器加热, 以提高压缩空气做功效率。

3) 放电支路由透平、永磁同步发电机 (PMSG) 、整流器、DC/DC变换器以及管路、阀门等组成。放电时, 高压空气经减压阀降压、TSU加热后, 推动透平做功, 带动PMSG发电, 输出的高频交流电经整流后, 通过DC/DC变换器升压后输出。

4) 飞轮支路包含飞轮、异步电机 (IM) 和变流器。该支路的作用是在系统启动时或发生扰动时, 通过快速充、放电维持直流侧电压恒定。

除储气支路外, 其他3个支路都是通过双向变流器与电网相连。系统放电时, 双向变流器可采用恒功率控制 (并网时) 或恒频恒压控制 (孤岛时) , 此时直流母线电压通过飞轮支路的变流器进行控制;系统充电 (飞轮充电和TSU加热) 时, 双向变流器控制直流母线电压恒定, 飞轮支路中变流器控制飞轮转矩或功率, 储热支路中DC/DC变换器控制TSU侧电压。实验设备采用ActivePower公司的CoolAirDC型储能设备, 参数如下:额定放电功率为85kW;额定充电功率为8 kW;直流电压为480~540V;PMSG额定转速为68 000r/min;储气压力为31.03mPa;透平进气压力为2.88mPa;TSU温度为510℃;飞轮额定转速为7 700r/min。

2 混合储能系统建模

混合储能系统的充放电过程相对独立, 本文重点关注系统在放电时的动态特性, 对放电过程中涉及的部分进行详细建模, 模型可分为四部分: (1) 压缩空气储能原动部分; (2) 飞轮储能模型; (3) 电机模型; (4) 电力电子设备及协调控制系统。

2.1 压缩空气储能原动模型

压缩空气储能原动部分模型如图2所示, 包括转速控制器、阀门控制器、透平、TSU、储气罐等。该部分能够通过控制转速及减压阀开度, 从而控制透平进气压力, 改变系统输出功率。

1) 转速控制环节

该环节的主要作用为根据功率参考值, 调节透平与电机的转速, 给出阀门控制环节的输入信号, 其控制框图如图3所示。图中:Kω为转速控制环节比例系数;Tω为转速控制环节时间常数;umax和umin分别为转速控制环节上、下限幅值。

对于可在较大转速范围内运行的气动透平, 当其输出功率一定时, 存在一个最优转速使得所需空气的压力最小[14,15]。为此, 在转速参考值计算环节可根据给定功率参考值Pref计算该最优转速ωopt, 作为电机的参考转速ωref。在透平进气压力变化时, 透平的输出功率P与ωopt近似为二次关系, 即

式中:a1, b1, c1为经验参数, 可通过透平厂家给出的参数或实验得到。

通过式 (1) 计算得到的转速参考值ωref与测得的电机转速ω的差值通过比例—积分 (PI) 环节进行速度控制, 得到阀门控制环节的输入信号u。

2) 阀门控制环节

从储气罐放出的高压空气需经过减压阀降压后, 才能用于推动透平做功。通过调节减压阀的开度, 能控制流过的气体的压力和流速。由于气体容积效应, 气体经过换热器和管道的动态可用一阶惯性环节表示。阀门控制环节见图4, 包括阀门定位器和管道延迟环节, 最后输出空气压力信号p。图中:a和c为给定的阀门定位器参数;b为阀门定位器时间常数;Tf为气体在管道中的延迟时间常数。

3) 透平

透平输出的机械转矩与气体流量近似呈线性关系, 即与透平进气压力p呈线性关系, 表示为:

式中:a2和b2为经验参数, 可通过实验数据进行拟合得到。

由式 (2) 得到的透平进气压力和机械转矩的关系与实验数据的对比图可见附录A图A1。

4) TSU

放电功率不同时, 透平进气压力和空气流速不同, 其经TSU吸收的热量不同。稳态时, 在不同进气压力下, 空气经TSU加热后的温度可近似为:

式中:a3, b3, c3为经验参数, 可通过实验得到。

由式 (3) 得到的透平进气压力和机械转矩的关系与实验数据的对比图可见附录A图A2。

5) 储气罐

储气罐中剩余空气的压力pTank能够反映系统剩余储能量的多少。根据理想气体状态方程可得:

式中:VTank为储气罐容积;mTank为储气罐中空气的质量;TTank为储气罐中气体温度;r为理想气体状态参数。

由于管道中气体压力与流量近似成正比, 可设

式中:α为比例系数, 可通过实验测得。

由式 (4) 和式 (5) 可得:

式中:pTank0为储气罐初始压力。

2.2 飞轮模型

飞轮作为一种机械储能设备, 其储存的动能为:

式中:JF为飞轮转动惯量;ωF为飞轮旋转角速度。

在飞轮储能系统中, 不平衡转矩是飞轮转速增加或减小的根本原因, 飞轮转矩TF可由下式计算:

2.3 电机模型

1) PMSG

PMSG在dq0坐标系下的方程为:

式中:ud, uq, id, iq, Ld, Lq分别为PMSG的d轴和q轴的电压、电流、定子电感;ψm为永磁通;Rs为电机定子电阻;p1为极对数;J为转动惯量;Te和Tm分别为电磁转矩和机械转矩。

2) 异步电机

本文中采用单鼠笼型异步电机模型, 当采用电动机惯例时, 忽略阻尼绕组的影响, 在dq0坐标系下的电压和磁链方程为:

式中:uds, uqs, ids, iqs, idr, iqr分别为异步电机d轴和q轴的定子电压、定子电流和转子电流;ψds, ψqs, ψdr, ψqr分别为d轴和q轴的定子磁通和转子磁通;Lls, Llr, Lm分别为定子电感、转子电感和互感;ωr为转子转速。

异步电机电磁转矩表达式与转子运动方程为:

2.4 混合储能协调控制系统

混合储能系统在充电时, 各支路的运行相对独立;放电时, 需要放电支路与飞轮支路配合运行, 各变流器进行协调控制。放电时的混合储能系统的主电路拓扑如图5所示。

混合系统放电时, 根据系统运行模式, 网侧双向变流器在并网运行和孤岛运行时分别采用有功功率—无功功率与电压—频率控制, 本文均采用了双闭环的PI控制, 具体控制方式与常规的分布式电源或储能相同[16]。放电支路和飞轮支路通过直流电容与网侧双向变流器耦合, 其输出功率的变化反映为电容C1直流电压Vdc1的波动。飞轮支路通过快速充放电维持Vdc1恒定, 采用直流电压—无功功率的双闭环控制方式, 即外环维持直流电压恒定, 且电机输出无功功率为零, 内环采用PI电流追踪。该控制方式采用转子磁链定向, 其控制框图见附录A图A3。

飞轮支路储能量有限, 只能在暂态过程中维持系统的功率平衡, 当系统趋于稳态时, 由放电支路提供系统所需功率。该控制目标通过放电支路中电机侧变流器与DC/DC变换器的协调控制实现, 这两部分的控制框图见附录A图A4。

考虑到放电支路的原动部分响应较慢, DC/DC变换器的控制目标是使放电支路输出功率较为缓慢地达到系统输出功率, 使飞轮输出降为零。因此, 采用外环功率控制、内环电流控制的双闭环PI控制。外环功率参考值为混合储能系统的总输出功率PHESS的低频分量, PHESS经低通滤波后得到功率外环的参考值, 与DC/DC变换器的输入功率作差后经PI环节得到电流内环的参考值。内环采用PI控制对DC/DC变换器的输入电流进行快速跟踪, 最终得到DC/DC变换器的占空比信号。PMSG侧变流器采用转子磁链定向的双闭环的直流电压—无功功率控制策略, 通过控制电容C2直流电压Vdc2恒定, 使PMSG输出系统所需的功率[17]。

3 仿真与实验验证

根据本文提出的基于微型压缩空气储能的混合储能系统的仿真模型, 在暂态稳定性仿真软件DIgSILENT/PowerFactory中搭建了该系统的仿真算例, 算例中各部分的参数见附录A表A1和表A2。实验中混合储能系统接入微电网并网运行, 启动后以20kW的功率放电, 28s时输出功率指令变为40kW, 61s时输出功率再次升高到85kW, 98s时降为40kW。在仿真算例中, 设置与实验相同的工况, 仿真时长为130s。仿真结果与实验数据的对比如图6所示, 分别对系统输出功率、放电支路功率、飞轮支路功率、PMSG转速和飞轮转速进行了结果比较。

从对比结果可以看出, 在稳态运行点的仿真结果与实验数据的误差较小, 各变量的暂态变化特性和实际系统也能大致吻合, 能够体现出混合储能系统在功率指令变化时的动态过程。

4 结语

本文介绍了基于微型压缩空气储能的混合储能系统的结构、原理与运行特性。根据实际设备的实验数据, 提出了压缩空气储能原动部分模型, 并通过拟合的方法进行了参数辨识。在DIgSILENT/PowerFactory仿真平台上搭建了该混合储能系统的仿真模型, 通过仿真结果与实验数据的对比验证了所提出模型在稳态运行点具有较高的精度, 且在暂态过程中能够较为准确地反映系统的动态过程, 具有较好的适用性。

8.普能＆汇能：储能双雄? 篇八

呼和浩特向西，在大巴车上颠簸了3个多小时后，我来到了包头市达茂旗一个叫做百灵庙的小镇。小镇其实是一扇门，穿过它，我进入了一个风电的世界。

从小镇到目的地——龙源电力巴音风电场还有一个小时的车程。高大削瘦的风机成为了这片草原上的统治者。几十公里的行程，这些让人很容易联想起堂吉诃德的巨大身影几乎再没有离开车窗的左右。

这里是内蒙古，也是中国最优质的风电基地之一。巴音20万千瓦风电场就在其中。作为内蒙古现在已经实现并网发电的单体最大的风电场之一，巴音拥着国家特许经营权项目的特殊身份，正因为这个身份，他有同行邻居们艳羡的发电量无条件全额上网的“特权”。

操着一口浓重内蒙口音的“80后”钱健已经是一个老风电，从玉门到巴彦淖尔再到包头，他从技术员干到副场长，也经历了中国风电“大跃进”的黄金岁月。

“我知道你说的泡沫的意思，其实核心问题是并网难。”问题刚讲了一半，他就接过了话题。“别的电场具体情况我不知道，旁边这些邻居我多少知道些。”

巴音电场的近邻是鲁能、华能和金风科技开发的三个大型风电场，而远邻则更多。钱健告诉我，其中一个在建的30万千瓦的电场只拿到了电网5万千瓦的接入许可，另外25万千瓦装机能力还没有找到出路。这样的情况并非是一家的难题，钱健的几家邻居甚至向电网公司提出自己联合集资几亿元建设一个变电站，不花电网一分钱，只为了能够并网接入，但这样“倒贴”的提案也没有赢得对方积极的回应。“接入现在是真难。”钱健说。

这是一个具有代表性的角落。根据全球风能理事会公布的数据，中国风电在2008年实现了1000万千瓦的装机容量，连续4年翻番，到2010年有望达到3000万兆瓦，提前10年完成国家此前规划的风电发展目标。在这样的热情之下，内蒙风电场的地价已经比2006年翻了几番。

而另外一组数字却形成了巨大反差，截至今年年中，全国约有500万千瓦的风电机组没有实现并网，闲置资产价值500亿元。而内蒙古电力协会的数据显示，该自治区风电的闲置比例在三分之一。

无法接入电网，对于电力公司来说就意味着巨额投资的闲置与浪费。这个浪费有多大?钱健给我算了一笔账：北方的冬天，由于火电兼负着保障供暖的责任，所以在晚间用电低谷，电网只能停掉风电。一个20万千瓦的风电场在夜间的11个小时里甚至可能只被允许接入5000千瓦，那么浪费掉的电就是214.5万度，按照内蒙古每度0.51元的风电上网电价计算，电力公司一夜的损失就是100多万元。

针对风电的大型储能就在这种“新能源悖论”的喧嚣声中走到了聚光灯下。在火力和水力发电主导的时代，电能的不可存储被写进了教科书，成为了电网设计的基本前提。但这个金科玉律却被风吹散。

道理很简单，风时有时无，用风发出的电当然也就时有时无。随着风电比重在电网中所占比重越来越大，风电不稳定的特性开始越来越严重地冲击电网的整体安全。丹麦就曾发生过因为风电造成的大规模断电18小时的事故。而在内蒙古，去年也曾发生过风电导致的50万千瓦电网停电的事故。

“去年还没人关注这事，我们投资普能8个月后，今年储能突然成了最热的话题。”德丰杰投资副总裁杨希说，他们公司两年前开始在全球布局储能投资，“这是一个万亿的市场。它将成为现有的发电、输电、变电、配电四大电力环节之外生长出来的一个新产业。”

几乎在一夜之间，各种新能源论坛上储能成为了投资人口中必不可少的话题。在美国，仅仅今年第一季度，涌进储能市场的风险投资就达到了1.8亿美元。在日本，行业领先者NGK公司仅今年上半年的订单就达到了600多兆瓦，超过了过去10年的总和。这似乎在预示一个产业爆发的临界点的到来。

在中国，有两家公司承载着人们的厚望。它们的名字听起来像一对兄弟：普能科技与汇能科技。它们之间也确实有着深厚的渊源，但现在它们各自走上了不同的产业路径。

“这是一个能产生下一个施正荣的产业。”普能科技的创始人俞振华振奋地说，那么这个人会是他吗?还是他过去的搭档、现在的竞争对手吴正宇?

普能：可靠性第一

“第一次接受采访，说多了。”和记者聊了将近2个半小时之后，俞振华笑着说。他给记者使用的教材就是不久前去给国务院领导讲授储能时使用的PPT。

这是一个爱笑的“70后”，身上有明显的西方化的开放。他讲中文的时候，几乎所有的关键词汇都选择使用英语，包括一些动词。和刘翔一样，他的口头语是“对”。从创业到成为全球钒电池行业最有希望的领跑者之一，俞振华仅仅用了3年的时间。

钒电池全称全钒氧化还原液流电池，它是一种基于金属钒元素的氧化还原反应原理运行的可再生化学电池储能系统。

“钒电池是迄今为止唯一能和风能、光伏产品20年服役期相匹配的储能方式。”俞振华为《创业家》细数了钒电池在大规模储能中的优势。排在第一位的就是寿命长。钒电池可以几乎无限制地多次充放电，不造成储能材料的衰减。而对现有的其他化学电池来说，充放次数都有固定的上限，比如钠硫电池是4500个循环，锂电池的行业标准是2000个。在日本北海道一个为风电场配套的钒电池项目中，3年时间这个储能系统充放电27万次，至今仍然运转正常。

钒电池的第二个撒手锏是不存在电池一致性的难题。我们使用的手机电池是单节电池，普通的国内厂商也可以做到500个循环。但到笔记本电脑的电池，由于它需要多节电池串联，对几节电池的一致性要求非常高，所以国内厂商大多连50个循环也无法保证。在大型储能中，铅酸和锂电池等方式都要突破电池一致性的难题，而这往往会带来成本的成倍上升。

最后，钒电池可以无条件在极端自然环境中长时间正常工作。在北方，风电场冬天夜间的温度在零下三四十度是非常正常的事情，而建在戈壁滩上的光伏电站在酷暑则要忍受高温的炙烤。因此，钒电池皮实的特性非常有竞争力。

钒电池的基本原理20年前在澳大利亚诞生。此后日本住友公司进行了第一轮有效的商用开发，但由于技术路径的问题，没能实现批量化生产。这给了加拿大VRB公司机会，它们后来居上，实现了钒电池的量产，并拥有了钒电池70％的技术专利。“钒电池在所有化学电池中历史最短，但进步最快。”俞振华说。

正当VRB的研究取得突破性进展的时候，它并不知道一个中国的年轻人也将在2006年开始自己的钒电池之路，并将在3年之后成为它的新主人。

俞振华是清华科技园第一批的大学生创业者。1999年清华大学毕业后，他加入了威速科技的创业团队。2003年，威速做到了中国视频会议市场的第一位，俞振华选择在这个时候退出，到美国边学创业领导力课程，边寻找“革命性的商业创新”。

最终被锁定的是钒电池。俞振华看好这项技术未来在新能源储能中的应用价值，同时他看到VRB公司的产品虽然价格高昂，但是却还在赔钱，问题的关键是周边配套产品价格过于高昂。俞振华认为，钒电池下一步的发展关键是降低成本，而这恰恰是中国擅长的事情。

2006年，普能科技在纽约注册成立，天使投资人是江南春。但俞振华很快把公司带回国内。这是既定策略，因为，第一国内的制造成本低；第二中国是世界上钒储量最丰富的国家；第三是因为当时VRB和住友注册的大部分钒电池的核心专利都没有覆盖中国，因此可以避开很多知识产权屏障。对俞振华最为有利的一个条件是，钒电池的基本原理专利刚刚到期开放，这为普能的自主研发打通了第一道壁垒。

最初的普能组建了以国内专家为主的核心团队。到2009年初收购VRB之前，它们做出了自己的第二代10千瓦系统，能源效率比VRB高10％，成本比VRB低三分之一。“但现在看，那个系统离大规模商业化还有5年的距离。”

当时普能给自己的市场定位是，一方面做一些小海岛上使用的离网存储系统开发，另一方面，希望未来能把自主研发的低成本配件和原材料卖给VRB和住友这样的领头公司。

这时的普能虽然获得了德丰杰和德同的投资，但技术上并没有取得核心突破。但转机几乎在一夜间发生了。

2008年底，VRB由于扩张策略过于激进，造成资金链断裂，而在金融危机最为严重的时候，它无法找到有效的融资途径，只好宣布破产清算。

普能在第一时间递交了收购申请。在全球12家竞争者中，普能最终胜出，整个收购耗资215万美元。而在一年前，俞振华和他的同事们还曾经做过估算，认为如果有机会，3000万美元以内收购VRB都是有价值的。而最终梦想成真的价格仅仅连十分之一都不到。

完成对VRB的收购，使得普能一夜间拥有了所有可量产钒电池的核心技术，拥有了全球最好的研发团队、全球性的客户资源、全球工程经验。“我们下面的工作重点就是在保证产品可靠性的基础上努力降低成本，这是非常难的事情。”俞振华说。

在当前的储能市场格局中，日本的NGK公司是不可否认的老大。它们的钠硫电池技术经过20多年研发打磨，商业化已经比较成熟。它们是现在全球唯一能够提供10兆瓦以上系统的供应商。同时NGK每千瓦时600美元的设备报价也成为了行业价格标准。

按照俞振华的介绍，如果储能系统成本能够做到每千瓦时500美元以内，这个行业将具有不可抗拒的诱惑力。但在现在可见的成熟化学储能系统中，NGK已经是成本领先者，而普能的成本比NGK还要稍高。“我们现在只能按照它们的标准报价，当然不赚钱。”俞振华坦承。但与铅酸和锂电池相比，普能的钒电池已经是最接近钠硫电池的产品。

“成本是未来的核心问题。”俞振华反复强调。但是显然他同样看重的是产品的可靠性。99％的可靠性是普能给客户的承诺。在年底即将推出的最新产品中，为了保障可靠性，普能把能源存储效率从实验室里的89％主动降低到了最高75％。“这样的电化学产品，有一个部件材料做一点微调，出来的就是两个产品。要做到整体99％的可靠性，每个部件的可靠性就都要达到99.9‰。”

“产业初期可靠性一定是最关键的，当然成本是瓶颈。但产业早期的购买者具有为这个高成本买单的能力。”俞的投资人杨希显然同样更看重产品的性能。

作为降低成本的重要步骤，2009年，俞振华用了近一年的时间把VRB的所有制造环节都搬迁到了国内。但在用国产配套商替换现有国际知名配套商上，他保持着谨慎的态度。还是要可靠性优先，毕竟现在自己已经成为了有国际影响力的龙头公司。

俞振华扮演着产业说客的角色。他频密地接触国家决策层，努力推动并影响产业政策的制定，并希望通过这条路径使得普能在未来的产业格局中占有特殊的位置。

赚钱的事情，俞振华心里也有个规划。普能明年的订单已经基本确定，全年3兆瓦的产能，实现1500万美元的销售，而今年普能的销售只有几十万美元。到2012年，普能将实现1亿美元的销售，占到整个市场份额的1％，俞振华认为到那个时候，自己就有了向钠硫电池挑战的实力。而盈亏平衡点嘛，大概会出现在产能10兆瓦，销售达到5000万美元左右的时候。

汇能：成本第一

吴正宇不大去他的公司，他的家在北京，而汇能的总部却安在了长春，其间的距离是动车组5小时的车程。汇能的一位员工告诉我，他每个月只能见到一两次自己的老板。

和吴正宇的采访约在北京东四环附近一个咖啡厅，窗外就是他家所在的小区。虽然是周日，他几个小时后还要飞到深圳去会晤一家大电力公司的老总。

吴正宇很少像俞振华那样分析全球产业格局和竞争态势，他把滔滔的口才用来说明市场的需求有多么巨大，当然更多就是汇能产品让人惊骇的低成本优势。他和他惊人的产品都还没有通过市场的验证，成功还仅仅停留在他的商业计划书上，但是如果那一天真的如他所说很快到来，他必然将是这个行业中颠覆性的破坏者。

汇能和普能，吴正宇和俞振华，有着奇妙的渊源。

这要从吴正宇的个人经历说起。在美国读书毕业后，吴正宇在IBM总部工作6年，之后到湖北省赤壁市担任了市长助理，在这个过程中看到了储能的机会，于2007年4月加入普能高管团队。

当时普能在开发钒电池的同时，也在攻关另一款同样是原始国际专利到期的化学电池——锌溴电池。和钒电池不同，普能希望把这个技术应用到酒店用电的削峰填谷里去。

2007年底，普能准备开始融资。为了让融资最大化，俞振华和吴正宇决定把锌溴电池团队分离出去单独成立公司，独立融资，而新公司的领导人是吴正宇。2008年2月，汇能成立，同年引入了青云创投、英特尔和BP的1000万美元投资。

锌溴电池是一种形式上类似于钒电池，但反应原理完全不同的化学电池，俞振华称之为“半液流电池”。锌溴电池的优点在于电解液溴化锌价格便宜，同时电池能量密度大，占地空间小。而缺点则是使用寿命有限，每次必须深充深放，灵活性差，同时应对极端气候的能力差。“从性能上看，钒电池要好，锌溴没有优势，但我们的优势在成本。”汇能科技总工程师孟琳对《创业家》说。

汇能刚刚分离出去时的主打市场仍然是酒店削峰填谷，但2009年初，吴正宇看到了大型储能市场的爆发性机会，“酒店市场解决的是经济性问题，而新能源市场解决的是紧迫性问题。”于是他杀了个“回马枪”。

低价是吴正宇手里的王牌。NGK主宰的国际通行定价是每千瓦时600美元，而汇能对外宣布的价格则是它的六分之一，每千瓦时100美元!“这是销售价格，我有利润的。”吴说。

“成本才是客户最关心的事情。”吴正宇强调，“在这个产业初始时期，可靠性是次要问题，低成本地解决客户的紧迫需求最重要。”

颠覆性的价格决定了吴正宇进入大型储能的方式必然伴随着质疑和争议。“他的技术就是个实验室产品，我敢保证他10年也无法在量产中做出自己宣称的成本。”一位业内人士不屑地说。

“现在有人出这个价钱，我马上就出货。”吴回应说，“很多有国外背景的人，他们看不清中国制造在降低成本上的威力。”

汇能的锌溴电池史就是一部降成本的历史。“从每个细节入手扣成本，扣了30多个月。”吴正宇说。在美国，有两家公司是专业的锌溴电池制造商。由于它们的配件全部是向知名大公司采购，所以成本一直处在每千瓦时1000美元的高位。而汇能从一开始就自主研发所有核心材料和部件，这大大降低了产品的成本。

有两个案例让汇能引以为豪。一个是关键部件——隔膜。从日本公司进口这种隔膜要50美元一平方米，但汇能自己做出来的产品成本不到1美元。另一个是换向阀，国外产品要400美元一个，而且寿命很短，而汇能做出来的成本是不到300元人民币，但寿命是国外产品的10倍。这只是两个典型的例子，孟琳告诉记者，在电极板、电解液等几乎所有重要环节上，汇能都实现了成本突破。

“30多个月，终于做出了第一台样机，干得真苦。”吴正宇感慨。

在汇能位于长春汽车城里的公司总部，我见到了创造这个成本奇迹的车间。并不太大的厂房里显得比较空落，工人不多，设备也不多。上午9点多，机器都还没有开启，孟琳说它们正在接受例行检修。汇能最为自豪的隔膜生产线前不久刚刚实现了流水化作业，而电极板的生产线则还需要人工串联各个环节。这里更像是一个大实验室，而非量产车间。

吴正宇认可了我的看法：“那里是我们的实验室，至于量产我们最近正在寻找新的厂址。”现在基本技术问题都已经解决了，量产就是上设备的问题。

而杨希很难认同吴正宇的说法：“从实验室到量产那是一个非常难的过程，钒电池的研发到现在已经20年，累计投入3亿多美元。他怎么可能直接就进入量产?”

但在吴正宇看来，他抓住成本的产业逻辑并非没有根据，在中国新能源产业相继进入依靠国家补贴生存的模式之后，用内蒙古发改委某官员的话说：“注定成为了一个微利行业。”过高的储能成本将必然阻碍客户的购买。吴正宇希望自己的产品仅仅给客户带来10％的成本增加，而客户在没有储能补贴的情况下只需要3到4年的时间就能收回成本。

“我现在接触了大量电力公司，他们听说我们的产品后，都是眼前一亮。”吴正宇不希望媒体透露这些公司的名字，但在采访过程中，他就接到了一家国内知名光伏企业约谈的电话。对于汇能来说，现在最重要的工作是尽快完成湖北的一个光伏电站3兆瓦配套储能的示范项目。这个项目如果成功，在吴正宇看来，更大的项目就是叠加更多电堆的问题了。

和俞振华相比，吴正宇对于挣钱的信心更大。他说汇能未来5年要做到300亿人民币的销售规模，“这个数字非常扎实”。

谁是赢家

是可靠性优先?还是成本优先?

回答这个问题的应该是市场。但还有一个谜在等待答案，那就是国家的产业政策。

“对储能产业而言，没有国家补贴是不可能生存下来的，而现在最迫切的问题是国家补贴这一刀到底往哪里切。”启明创投清洁技术合伙人张勇挥动着右手，好像他的手就是那把政策的利刃，“是把补贴切给电网，还是切给电力公司。这一点不明确，谁是储能的业主就不会明确，那么整个行业的发展都不会清晰起来。”

俞振华同样在思考这个问题，他的观点是切给电力公司更合理，因为对后者来说，储能等于钞票，因此动力更强。但是国家电网并没有主动放弃，甚至在积极争取，最近其在河北省的张北地区推出了全国第一个风光储综合示范项目，其中储能有75兆瓦。国电这个动作当然被业界看做是重要的利好，但这似乎也在暗示电网在博弈中占据了上风。

虽然如何补、补多少、补给谁这些重要的政策问题都还没有明确的答案，电网与电力公司谁是赢家也尚未明了，但是对于俞振华和吴正宇来说，政策利好是现在的主旋律。在年底即将推出的《新能源产业规划》中，储能被列入重点支持的产业已经板上钉钉，而且据说还可能配套一个有具体目标、规模较大的10年产业规划。

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