储能方式介绍：锂电池、电容电池、抽水蓄能等

储能一般有位能、压力、运动、电气化学等储能方式，位能储能方式有抽水发电，压力储能有压缩空气方式，运动储能有飞轮方式，电气化学储能有钠硫黄电池等，其他的储能方式有电容、超电导等方法等。目前，一般采用二次电池 (铅电池、锂电池等)、大容量电容电池 (EDLC) 以及抽水蓄能等方式。为了解决太阳能光伏发电出力不稳定、负载的用电等问题，目前一般采用铅蓄电池等蓄能方法来加以解决，铅蓄电池已有150年的历史，已得到广泛的应用，其优点是价格便宜，动作温度范围较广，有较强的过充电特性，但缺点是充放电效率较低，在低充电状态下，由于电极劣化会引起充电容量变小等。为了克服铅蓄电池的不足，人们研发了一些新型储能方法。本节主要介绍在太阳能光伏系统中使用的锂电池、大容量电容电池以及抽水蓄能等储能方式。

1. 锂电池

锂电池 (Lithium Battery) 由电极、电解液等构成，负电极使用炭材料，正极使用含锂的金属氧化物，电解液为有机电解液，是一种高能量密度电池。锂电池的外形有圆形和方形，如图5.22所示。

图5.22 锂电池的构造

锂电池在充电过程中正极放出锂离子，通过电解液后被负极吸收; 放电时，负极放出锂离子，通过电解液后被正极吸收。由于在充放电过程中以离子的形式存在，不会出现锂金属。其优点是能量密度高，放电效率极高，可达95%以上，自放电小，可快速充电，放电电压曲线较平坦，可获得长时间稳定的电能。其缺点是过充、放电特性较弱，需要控制保护电路，不适合于大电流放电的情况，成本较高，由于使用了有机电解液，所以安全性的要求较高。锂电池应用十分广泛，可用在体积小、重量轻的电子产品上，如手机、钟表等，也可在太阳能车、小轿车以及太阳能光伏系统中使用。

2. 大容量电容电池(www.xing528.com)

大容量电容电池 (Electric Double-Layer Capacitor，EDLC) 的构成如图5.23所示，它由正极、负极、电解液以及隔离板等构成。大容量电容电池以静电的形式储存电能，静电容量可达1000F以上，可以瞬时提供电能，蓄电损失低，效率可达95%以上。由于没有化学反应，充放电次数可达100万次以上，寿命较长。但这种电容具有不能大量储存电能，设置体积较大等缺点。大容量电容电池可在极短时间内进行充放电，可大电流放电，长时间使用性能变化较小，储存电能较少; 而蓄电池可大量储存电能，充放电较长，长时间使用时性能变化较大。今后，如果大容量电容电池的单位体积蓄电容量大幅增加，大容量的问题得到解决，它不仅可代替铅蓄电池，还可在太阳能光伏系统储能、电力系统的稳定供给、混合动力车、电动车等方面得到广泛应用。

图5.23 大容量电容电池

3. 抽水蓄能

抽水蓄能 (Pumped Storage System) 的应用历史较长，一般用在较大的蓄能系统中，抽水蓄能电站由上蓄水池、下蓄水池、可变速抽水发电系统以及水管构成。传统的使用方法是抽水蓄能电站利用深夜核能发电、火力发电的电价较便宜的剩余电能驱动电机，带动水泵将下蓄水池的水抽到上蓄水池，而当白天峰值负荷出现时，水轮机利用上蓄水池的水能带动发电机发电，起调峰作用，并抑制火力发电的出力。

为了解决太阳能光伏系统的剩余电能、电网的运行稳定以及电能质量等问题，作者首次提出了在大规模太阳能光伏系统中使用抽水蓄能电站的新方法，并研究了这些储存装置的设置地点，最佳容量等问题。在太阳能光伏系统中，抽水蓄能发电系统的工作原理与传统的原理相反，即当大规模或大型太阳能光伏系统集中并网时，太阳光辐射较强时光伏系统的出力迅速增加，这时，可利用剩余电能驱动电机，带动水泵将下蓄水池的水抽到上蓄水池，而在傍晚或深夜水轮机则利用上蓄水池的水能带动发电机发电，向负载供电。这一新方案不仅可解决上述问题，也可代替核能、火力发电承担基荷部分的电能。