电能储存技术

自人类应用电力160多年来，电力极大地影响了我们的生活。但是，如何方便经济地储存电力，仍然是困扰科学家的难题，目前人们还无法实现大规模的储存电能，因此，电力的生产和消费几乎是同时发生的。由于受环境影响因素较大，很少利用自然资源类型直接作为电能存储的媒介，比如，太阳能，风能，海浪能，潮汐能，这些类型的能源也必须结合合适的电能存储设备才能充分发挥调峰的功效。电能的存储设备通常需要将电能转化为其他类型的能量，在特定时间段内，将此种类型的能量再次反转为电能以用于生产生活所需。电能的储存技术直接储存电磁能：如超导线圈蓄能系统，超级电容器把电能转化为化学能储存：如新型电池把电能转化为机械能储存：如压缩空气，高速飞轮，抽水蓄能电池储能电池储能是运用电气化学原理，将电能转变为化学能，然后通过逆反应将化学能转化为电能的一种技术。常规的电气化学元件是蓄电池。钠硫电池钠硫电池是美国福特公司于1967年首先发明公布的，至今才40年左右的历史。电池通常是由正极、负极、电解质、隔膜和外壳等几部分组成。一般常规二次电池如铅酸电池、镉镍电池等都是由固体电极和液体电解质构成，而钠硫电池则与之相反，它是由熔融液态电极和固体电解质组成的，构成其负极的活性物质是熔融金属钠，正极的活性物质是硫和多硫化钠熔盐物理储能：抽水储能物理储能中最成熟也是世界应用最普遍的是抽水蓄能，主要用于电力系统的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等。其能量转换效率在70％—75％左右。目前世界范围内抽水蓄能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3％。它的原理是要把低水位的水泵至高水位的水库中，将电能转换成水的势能储存起来。待负荷尖峰出现时，再启动水轮发电机组向电网补充电能。可以说，一定比例的抽水蓄能电站在电力系统中是必不可少的。抽水储能电站特性一、它既是发电厂，又是用户，抽水储能是在电能过剩的情作用是其他任何类型发电厂所没有的二、启动迅速，运行灵活、可靠，对负荷的急剧变化可做出快速反应，除调峰填谷外，还适合承担调频、调相、事故备用等任务。超导储能目前已经实现的一些电能存储方法，一般是通过将电能转换成机械能或是化学能的方式来储存它。然而就目前情况看,只有超导储能才是真正意义上的储存电能。科学家们发现，电流在超导中没有损耗，可以长时间的保持下去。由于超导储能储能效率比其他几种技术要高，还能够长时间的储存，而且是以直接存电（不是将电能转换为其他形式的能量间接地存储起来）的方式来储存电能，因此，超导储能会有很广阔的发展前景。据测算，如能在高温超导上取得突破，从而采用大规模的超导材料储存电能，我国电能将能节约1/3以上。超导储能是利用超导体的电阻为零特性制成的储存电能的装置，其不仅可以在超导体电感线圈内无损耗地储存电能，还可以通过电力电子换流器与外部系统快速交换有功和无功功率，用于提高电力系统稳定性、改善供电品质将一个超导体圆环置于磁场中，降温至圆环材料的临界温度以下，撤去磁场，由于电磁感应，圆环中便有感应电流产生，只要温度保持在临界温度以下，电流便会持续下去。试验表明，这种电流的衰减时间不低于10万年。显然这是一种理想的储能装置，称为超导储能。超导储能的优点很多，主要是功率大、质量轻、体积小、损耗小、反应快等等，因此应用很广。如大功率激光器，需要在瞬时提出数千乃至上万焦耳的能量，这就可有超导储能装置来承担。超导储能还可以用于电网。当大电网中负荷小时，把多余的电能储存起来，负荷大时又把电能送回电网，这样就可以避免用电高峰和低谷时的供求矛盾。这就是超导储能。