2022年中国储能技术研究进展

本文对2022年度中国储能技术的研究进展进行了综述。通过对基础研究、关键技术和集成示范三方面的回顾和分析,总结了2022年中国储能领域的主要技术进展,包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、锂离子电池、铅蓄电池、液流电池、钠离子电池、超级电容器、新型储能技术、集成技术和消防安全技术等。结果表明,2022年中国储能技术在基础研究、关键技术和集成示范方面均有重要进展,中国已成为世界储能技术基础研究、技术研发和集成应用最活跃的国家。     

A review of electrical energy storage technologies for renewable power generation and smart grids

储能技术是突破可再生能源大规模开发利用瓶颈的关键技术,是智能电网的必要组成部分.在储能市场商业化雏形阶段,系统性的比较分析各类储能技术的性能特点,为未来市场发展提供筛选技术路线的框架基础至关重要.本文阐述了储能技术在可再生能源发电和智能电网中的作用,对物理储能(抽水蓄能,压缩空气储能,飞轮储能),电化学储能(二次电池,液流电池),其它化学储能(氢能,合成天然气)等储能技术进行了系统的比较与分析,最后提出储能技术的发展趋势.     

钠离子电池储能技术及经济性分析

储能技术是构建能源互联网的关键支撑技术,是保障电网稳定运行、优化能量传输、消纳清洁能源、改善电能质量等的重要手段。电化学储能具备地理位置限制小、建设周期短等优势,是主流储能方式之一。目前,在电化学储能中发展最为成熟的是锂离子电池技术,但随着电动汽车普及和大规模储能应用,锂离子电池或将面临锂资源紧缺的问题。钠离子电池由于资源丰富、成本低廉、能量转换效率高、循环寿命长、维护费用低等优势,已成为目前储能技术的研究热点。本文对钠离子电池储能技术的可行性和经济性进行了分析,与当前主流储能技术进行了对比,从度电成本这一经济性角度分析了钠离子电池在大规模储能领域的优势,简要介绍了钠离子电池的应用场景及1 MW·h钠离子电池储能示范案例,并在此基础上给出了钠离子电池应用于储能电站的一些思考和建议。     

液流电池储能技术研究进展北大核心CSCD

储能技术是构建以新能源为主体的新型电力系统,实现双碳目标的关键支撑技术。液流电池储能技术具有安全可靠、寿命长、环境友好等优势,成为规模储能的首选技术之一。本文通过对传统液流电池储能技术包括铁铬液流电池储能技术、全钒液流电池储能技术、锌溴液流电池储能技术和液流电池新体系包括基于溴基氧化还原电对的液流电池新体系、醌基液流电池体系、吩嗪基液流电池体系、TEMPO类液流电池体系、紫精类液流电池体系的研究进展进行探讨,综述了各类液流电池储能技术的发展历程及其技术成熟度,着重介绍了各类液流电池储能技术的特点和进一步发展所面临的关键科学问题,重点分析了不同种类的液流电池储能技术实用化进程中的关键技术瓶颈。通过总结分析国内外液流电池储能技术的发展态势,对液流电池储能技术未来发展方向进行了展望。     

储能与液流电池技术

大规模高效储能技术是解决可再生能源发电不连续、不稳定、不可控特性的重要途径,也是构建坚强智能电网的核心技术。本文对各种储能技术进行了综合分析,并对适用于大规模储能的抽水储能、压缩空气储能、钠硫电池、锂离子电池、铅酸电池和液流电池的技术特点、优劣势、发展前景进行了深入阐述;最后,对储能技术的发展思路进行了探讨,认为坚持技术开发与应用示范并重,进一步降低储能设备成本,提高其可靠性和稳定性并辅以一定的鼓励政策,是推进储能技术的产业化和实用化的重要途径。     

国内储能技术应用进展

储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微网以及电动汽车发展不可或缺的支撑环节,但其产业链尚不成熟,特别是一些关键技术的开发还难以满足整个新能源产业的发展需要。分析了我国储能技术在发展中存在的主要问题、发展方向与政策支持,虽然各类储能技术不断实现突破,但短时期内还将存在“多种储能技术并存,共同发展”的格局,重点讨论了机械储能、电磁储能和电化学储能的特点和应用场合。目前国内有多家企业都在研制开发和应用这些新能源储能电池,对各类储能技术应用进展情况进行了介绍。     

国内储能技术应用进展

储能是智能电网、可再生能源接入、分布式发电、微网以及电动汽车发展不可或缺的支撑环节,但其产业链尚不成熟,特别是一些关键技术的开发还难以满足整个新能源产业的发展需要。分析了我国储能技术在发展中存在的主要问题、发展方向与政策支持,虽然各类储能技术不断实现突破,但短时期内还将存在"多种储能技术并存,共同发展"的格局,重点讨论了机械储能、电磁储能和电化学储能的特点和应用场合。目前国内有多家企业都在研制开发和应用这些新能源储能电池,对各类储能技术应用进展情况进行了介绍。     

压缩空气储能示范进展及商业应用场景综述

    [目的]   近年来,储能技术及储能产业发展受到的关注度持续升温。    [方法]   在此背景下,对压缩空气储能技术及其商业应用场景进行了分析与综述。通过梳理国内致力于压缩空气储能技术示范的研究团队及其技术特点,较为全面地反映了国内压缩空气储能技术的发展方向;在此基础上,介绍了已投运数十年的德国汉特福及美国阿拉巴马州两座商业化压缩空气储能电站的配置参数及运行经验,综述了近年来国内外针对多种新型压缩空气储能技术的示范进展状况。结合压缩空气储能技术梳理、商业化储能电站回顾及新型压缩空气储能技术示范进展综述三方面的工作,可为国内压缩空气储能技术发展及国家多部委大力推动的储能行业发展提供借鉴。最后,从电源侧储能、电网侧储能及用户侧储能三类应用场景分析了压缩空气储能技术的适应性及应用潜力。    [结果]   德国及美国两座商业化压缩空气储能电站数十年的可靠运行经验,检验了压缩空气储能电站长期运行的可靠性。与此同时,国内自500 kW至10 MW等多容量规模压缩空气储能示范工程的先后投建,表明此项储能技术在国内已实现由理论研究阶段向示范验证阶段的突破。    [结论]   在当下政策环境,用户侧峰谷电价政策是较为典型的储能应用场景边界条件,在压缩空气储能技术推广中可以重点考虑。     

储能技术发展概况研究

我国能源建设面临的主要问题有人均能源储备量少,能源开发利用设备和技术落后,环境污染严重等。因此,研究价值高、应用前景广阔的储能技术,已受到科技界和企业界的密切关注,成为国际能源界研究的热点之一。储能方式主要有物理储能、化学储能、电磁储能和相变储能四大类型,其中物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能及高温熔岩等;化学储能包括铅酸、锂离子、钠硫和液流等电池储能;电磁储能包括超级电容储能、超导储能和超级电池;相变储能包括蓄热和蓄冷储能等。对储能技术进行分类介绍,对其工作原理、技术现状、发展前景及优缺点进行了讨论,为进一步研究储能技术提供参考。     

石墨烯在储能领域应用的专利分析

为研究石墨烯在储能领域研究开发的知识产权现状,以锂离子电池、超级电容器、锂硫电池、锂空气电池、锂金属电池、钠离子电池、铅炭电池等电化学储能体系为切入点,对石墨烯在储能领域应用技术进行专利检索,并从全球专利申请趋势、主要来源国家、各结构部件中应用专利分布、重要专利申请人等方面进行了详尽的分析.以期为我国石墨烯储能技术创新及产业发展规划等提供有价值的参考.     

储能发展现状与趋势分析

储能技术是实现可再生能源大规模接入,提高电力系统效率、安全性和经济性的关键技术,也是提高清洁能源发电比率,推动雾霾治理的有效手段。截至2015年底,全球储能装机总量约167GW,约占全球电力总装机的2.9%;我国储能装机为22.8GW,约占全国电力总装机的1.7%。预计到2050年,我国储能装机将达200GW,市场规模将达2万亿元以上。目前已有的储能技术主要包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超导储能、铅酸电池、锂电池、钠硫电池、液流电池及超级电容器等。不同的储能技术适用于不同的应用场合和领域,根据系统功率与放电时间,可以将储能技术的主要应用领域分为能源管理、电力桥接和电能品质管理三部分。未来储能市场的发展将集中在分布式储能、分布式光伏+储能、微网等配网侧和用户侧等领域。近年来中国储能产业在项目规划、政策支持和产能布局等方面均加快了发展的脚步,未来几年随着可再生能源行业的快速发展,储能市场亦将迎来快速增长。不过我国储能产业还处于发展的初级阶段,尚以示范应用为主,储能商业化应用面临着储能成本偏高、电力交易市场化程度不健全、储能技术路线不成熟、缺乏储能价格有效激励等各方面的问题,可谓机遇与挑战共存。     

电力系统储能及全钒液流电池的应用进展

全钒液流电池因其安全可靠、使用寿命长、环境友好、电池均匀性好、可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的首选技术之一。本文对储能技术的研究背景、储能在电力系统中的作用进行了分析,并重点对全钒液流电池储能技术在电力系统中的应用进行了概述。     

全钒液流电池的技术进展、不同储能时长系统的价格分析及展望北大核心CSCD

可再生能源正逐渐由辅助能源变为主导能源,建立“新能源+储能”为主体的新型电力系统对大功率、大容量、长时储能技术提出了新的要求,全钒液流电池储能技术具有本征安全、充放电循环寿命长、电解液可循环使用、生命周期经济性好及环境友好等特点,近年来受到学术界、产业界的广泛关注。本工作回顾了液流电池的发展历程,介绍了全钒液流电池储能技术的基本原理、性能特点、技术和产业化发展现状,结合多年高功率、大容量全钒液流电池储能系统工程实际设计经验,阐明了大规模储能电站的模块化设计方法,实施的5 MW/10 MWh全钒液流电池储能系统产业化项目已安全稳定运行了9年多,能量转换效率和储能容量无明显衰减。实际应用结果充分验证了全钒液流电池储能系统的安全性和可靠性,已满足产业化应用的要求。根据全球全钒液流电池储能装备领军企业2021年第三季度兆瓦级储能系统实际价格,分析了不同储能时长全钒液流电池储能系统的价格及生命周期的经济性,指出了今后的研究开发重点。     

蓄势赋能谋发展,勇毅笃行谱新篇——储能国家科技项目十年(2016—2025)总结和展望北大核心CSCD

储能是发展以新能源为主体的新型电力系统,支撑能源革命,实现我国能源结构转型和能源供给安全的关键技术。“十三五”期间,通过国家重点研发计划“智能电网技术与装备”重点专项的支持,取得了一些重大研究成果,支撑了我国储能技术的进步和一批重要示范项目的发展。“十四五”国家将通过“储能与智能电网技术”重点专项进一步支持储能基础科学与关键技术的发展。本工作总结回顾了2016—2020年储能专项取得的主要成果,并介绍了我国“十四五”重点研发计划储能方向的布局安排和主要目标。     

锂离子电池储能安全技术的发展态势——从全球专利数据分析我国的发展现状

电池储能是能源利用的重要环节,电池安全性是储能技术应用的前提和保障。为了解锂离子电池储能技术领域的全球发展态势,分析我国的发展现状,发现未来发展方向,本文基于IncoPat专利数据库进行检索,总结全球及中国专利申请数量的变化规律,对比分析专利主要来源国和主要申请人的申请情况及专利价值。基于IPC技术分类,通过技术主题分布分析专利技术的不同领域分支及技术主题的发展趋势。研究发现,在有关锂离子电池储能应用安全技术的专利申请数量方面,我国和全球的发展态势一致,呈持续增长趋势。虽然来自我国申请人的专利数量最多,但合享价值度高的专利占比少,并且专利布局主要局限于本国,说明我国企业在关键技术的掌控上与日企和美企仍存在较大差距。目前全球该领域的专利研究主题主要分布在电池材料改进、状态监测、故障诊断及早期预警、热管理、电路平衡管理以及防火防爆灭火技术等方面。     

储能技术的研究引起各国重视

可再生能源和智能电网的发展都已受到我国的重视,但是储能技术的发展远远跟不上新能源技术的发展需要。随着储能技术地位和作用的凸显,储能技术的研究逐渐引起重视,标志之一便是中国储能电池产学研技术     

储能技术在电力系统中的研究进展

储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源的利用率等重要作用。介绍了抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能、钠硫电池储能、锂离子电池储能、液流电池储能等典型储能技术以及各自的国内外研究动态,比较了各种储能技术的优缺点,并对储能技术在电力系统中的不同应用进行了综述。     

大规模储能系统发展现状及示范应用综述简

介绍了储能技术分类及其在电力系统的作用,比较全面地阐述了机械储能、化学储能、电磁储能和相变储能分别在电力系统中的应用研究现状和目前的主要示范应用,论述了储能技术未来发展趋势。     

Recent progress on vanadium flow battery technologies

全钒液流电池因其安全可靠,使用寿命长,环境友好,电池均匀性好,可实时直接监测其充放电状态等特点,已成为规模储能技术领域的重要设备.本文详细分析了全钒液流电池的产业化挑战,从而提出主要技术发展方向.另外,重点对中国科学院大连化学物理研究所和大连融科储能技术发展有限公司合作团队在电堆,电池系统和应用示范方面的最新进展进行了总结.     

压缩空气储能技术研究现状及发展趋势

[目的]压缩空气储能具有储能容量大、安全性高、寿命长、经济环保、建设周期短等优势,是未来和抽水蓄能相媲美的长时储能技术,成为未来储能重点布局的方向。在此背景下,文章通过对压缩空气储能技术现状进行综述,分析不同压缩空气储能技术的工作原理、面临挑战及解决方案,以期对压缩空气储能技术的发展提供参考。[方法]文章首先对压缩空气储能技术原理进行了介绍;对系统中的压缩机、透平膨胀机和换热器等关键设备进行了阐述,分析了大规模压缩空气储能用的关键设备;并从地面关键工艺技术和地下储气设施两个角度介绍了大规模压缩空气储能系统的常用关键技术、发展现状及工程案例;最后对压缩空气储能技术的未来发展趋势进行了分析。[结果]结果表明：蓄热式压缩空气储能是当前国内的主流技术,且高温储热成为未来压缩空气储能发展方向,也是压缩空气储能提高效率的重要途径。同时,系统关键设备和技术优化、成本降低、应用场景发展等方面尚有一定改进空间。[结论]压缩空气储能作为一种长时储能,对未来构建新型电力系统具有重要的支撑作用。