TTJU特约综述 |电网侧储能用电池技术
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电网侧储能用电池技术
Battery Technologies for Grid-Level Large-Scale Electrical Energy Storage
01
本文亮点
◆电网侧储能有助于平衡发电、分配和使用的供需关系，避免电网侧的过量发电，缓解电网的供电缺口，提高发电设备的利用效率，减少电网建设投资，为电网系统安全稳定运行提供强有力的保证；
◆与传统的储能技术相比，电池具有易于模块化、响应快速、安装灵活和构建周期短的优点，被认为是电网侧的理想储能设备；
◆电网侧储能的特定应用需求包括削峰填谷、调压调频、应急响应；
◆电网侧储能用电池技术应具有快速响应、低成本、长寿命、高功率和能量效率等特点；
◆分析了几种具有发展前景的电网侧储能用电池技术（铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、钠硫电池、锂离子电池、液流电池）的电池构造设计、工作机理以及应用于电网侧储能方面的优缺点。
02
内容简介
█背景及意义
电网侧储能是平衡发电、配电和使用的供求关系的重要方式。在现有的储能方法中，电池储能由于易于模块化，较短的构建周期和灵活的安装而被视为电网侧储能的理想技术。
本文创造性地从电网侧储能角度出发，系统介绍了电池储能技术用于满足电网侧储能的削峰填谷、调压调频和应急储能方面的要求。
电网侧储能用电池系统总览图 [1]
//经许可转载，版权所有Zhang C, et al., RenewSustain Energy Rev 2018, 82, 3091–3106.
削峰填谷示意图 [2]
//经许可转载，版权所有Chen HS, et al., Prog NatSci 2009, 19(3), 291–312.
█应用及特点
本文详细讨论了包括铅酸、镍镉、镍氢、钠硫、锂离子和液流电池在内的几种典型用于电网侧储能的电池技术。
此外，本文还提出了一些未来可能的研究方向，以促进这一领域的商业化快速发展。
03
图文导读
█电池储能原理
铅酸电池示意图 [3]
镍氢电池示意图 [4]
钠硫电池示意图 [5]
锂离子电池示意图 [6]
液流电池示意图 [7]
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以上图片均经许可转载，版权所有如下：
[3] //Lach J, et al., J SolidState Electrochem 2019, 23(3), 693–705
[4] //Ouyang LZ, et al., MaterChem Phys 2017, 200, 164–178
[5] //Lu XC, et al., J PowerSources 2010, 195(9), 2431–2442
[6] //ArgyrouMC, et al., Renew Sustain Energy Rev 2018, 94, 804–821
[7] //Van der Linden S, Energy2006, 31(15), 3446–3457
█储能技术对比
各种储能技术的放电时间和额定功率的比较示意图 [8]
//经许可转载，版权所有Argyrou MC, et al., RenewSustain Energy Rev 2018, 94, 804–821
表1 电池的优缺点对比
表2 电池的主要性能对比
天津大学材料科学与工程学院教授，获国家“万人计划”青年拔尖人才和国家自然科学基金优秀青年科学基金支持，英国皇家化学学会会士，任国际电化学能源科学院（IAOEES）理事。目前担任Carbon Energy与Frontiers in Chemistry副主编。主要研究方向为电冶金与电化学能量转换/存储。
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