先进储能技术及其在
电力系统中的应用
朱桂萍
电工新技术研究所
2010年3月
OUTLINE
1.典型的储能方式
•电池储能
•超导储能
•超级电容储能
•飞轮储能
2.储能装置在电力系统中的典型应用
•有源滤波（ APF）
•动态电压调整（ DVR）
•静止补偿（ STATCOM ）
•与可再生能源发电的配合
1. 典型的储能方式
1.1 电池储能 (BESS)
电能 化学能
电池种类 单体标称电压 /V 研发机构
铅酸 2.0 主要电池厂家
镍镉 1.0~1.3 主要电池厂家
镍氢 1.0~1.3 主要电池厂家
锂离子 3.7 主要电池厂家
钠硫 2.08 东京电力公司、
NGK、上海电力公
司
全钒液流 1.4 VRB、V-FuelPty、
住友电工、关 西电
力公司、中 国电力
科学研究院
电力储能系统可 利用的主要电池
部分电池储能系统的 性能比较
电池种类 功率上限比容量
/(Wh/kg)
比功率
/(W/kg)
循环寿命 /
次
充放电效
率/%
自放电
/(%/月)
铅酸 数十MW35~50 75~300 500~15000~80 2~5
镍镉 几十MW75 150~3002500 0~70 5~20
锂离子 几十kW150~200200~315 1000~1000
0
0~95 0~1
钠硫 十几MW150~24090~230 500 0~90 —
全钒液流 数百kW80~130 50~140 13000 0~80 —
铅酸电池的技术 最成熟，价格也最低 （12V系列目前国
内约6.0元／Ah）。
铅酸电池 (Lead Acid Battery)
工作原理：
铅酸蓄电池的 负极是 海绵状的铅制成，
正极是二氧 化铅制成， 海绵状的铅和
二氧化铅均为活性物质， 在比重为
1.28的硫酸水溶液（电 解液）中进行
电化学反应。
放电反应：Pb+PbO
2+2H
2SO
4=2PbSO
4+2H
2O
充电反应：2PbSO
4+2H
2O=Pb+PbO
2+2H
2SO
4
阀控铅酸蓄电池(VRLA, Valve Regulated Lead Acid Battery)
阀控铅酸蓄电池与汽车等 用的普通铅酸蓄电池相比有二
个主要特点：一是密封；二是干 态。
密封是指基本无 酸雾排出。一般情 况下阀控铅酸蓄电池
在运行（充放电）过程中是“零排放”，只有在充电后期
蓄电池内的气体压力超 过安全阀的开放压力时才有少量的
氢和氧混合气体排放， 此时用过滤材料滤去带出的少量酸
雾。
干态是指阀控 铅酸蓄电池
没有自由流动的电 解液，可以
任何方向放置，不怕颠簸 、碰
撞，即使外壳破裂 也不会有酸
漏出。
磷酸铁锂电池(LiFePO
4)
2002年出现，由于它的性能特别适于作动力方面的应用，也称磷
酸铁锂动力电池 。
LiFePO
4电池的结构与工作原理：
左边是橄榄石结构的 LiFePO4 作为电
池的正极，由铝箔与电池正极连接，中
间是聚合物的隔膜，它把正极与负极隔
开，锂离子 Li+可以通过而电子 e-不能通
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