储能技术习题答案1.docx
第1章习题答案1-1简述广义的储能方式与狭义的储能方式的联系与区别。解：联系：广义的储能方式包含狭义的储能方式。区别：广义的储能方式包括基础燃料（煤、石油和天然气等）、二次燃料（氢、煤气和太阳能燃料等）、电能和热能等各种形式的能量的存储；而狭义的储能方式通常指储电和储热。1-2简述能量密度与功率密度的区别。解：能量密度是指单位质量或体积的储能系统所具有的有效储存能量，又称比能量，包括质量能量密度（质量比能量）与体积能量密度（体积比能量），常用单位分别为Wh/kg或Wh/Lo功率密度功率密度是指单位质量或体积的储能系统所能输出的最大功率，又称比功率,包括质量功率密度（质量比功率）与体积功率密度（体积比功率），常用单位分别为W/kg或W/Lo1-3简述储能技术在三个历史时期的发展特点。解：根据各历史阶段储能使用的不同特点，可以把整个储能发展历史大致分为三个时期，即初步探索期、多元发展期和高速发展期。初步探索期：以电力储能技术为代表的多种储能技术逐渐登上了历史舞台。其中，电化学储能和抽水蓄能的发展相对较快,并得到了一定程度的应用；氢储能也得到了初步的探索,并在少数领域中得到了使用。多元发展期：电化学储能、抽水蓄能等多种储能技术进入了新的发展阶段，一些新的储能技术，如压缩空气储能、超导磁储能和热储能逐渐登上了储能的历史舞台。高速发展期：新能源的推广使用和科学技术的发展大大推动了储能技术的推广与应用。其中，抽水蓄能储能技术发展较为成熟，装机容量大幅提升；电化学储能逐步实现大规模产业化，具有广泛的应用前景；超级电容储能、超导磁储能、飞轮储能、压缩空气储能发展迅速，并得到了一定的应用；热储能和氢储能也展示了良好的发展态势和应用前景。1-4简要对比分析抽水蓄能与压缩空气储能的工作特性。解：抽水蓄能电站具有上、下游两个水库。负荷低谷时段抽水蓄能设备工作在电动机状态,将下游水库的水抽到上游水库保存；负荷高峰时抽水蓄能设备工作于发电机状态，利用储存在上游水库中的水发电。压缩空气储能是利用压缩空气作为载体来实现能量存储和利用的一种能源系统。储能时,电能或机械能驱动压缩机由环境中吸取空气将其压缩至高压状态并存入储气装置，电能或机械能在该过程中转化为压缩空气的内能和势能；释能时，储气装置中存储的压缩空气进入空气透平中膨胀做功发电，压缩空气中蕴含的内能和势能在该过程中重新转化为电能或机械能。1-5简要对比分析铅炭电池与传统铅酸电池的特性。解：传统铅蓄电池的电极由铅及其氧化物制成，电解液为硫酸溶液。在充电状态下，铅蓄电池的正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；在放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。铅炭电池将活性炭按一定比例混入铅负极板活性物质中，有效改善了铅蓄电池的倍率放电性能、脉冲放电寿命和接收电荷的能力。铅炭电池继承了传统铅酸电池的安全优势，本身没有易燃材料，不燃不爆。但是，铅炭电池较传统铅酸电池的析氢量有所增加，需要注意电池排气的问题及其带来的安全隐患。1-6简要对比分析锂离子电池、液流电池和钠流电池的特性。解：锂离子电池主要由电极材料（正极、负极）、电解液、隔膜、导电剂、粘结剂和极耳等组成。锂离子电池以含锂的化合物作正极，如钻酸锂（LiC002）.锦酸锂（LiMn2O4）和磷酸铁锂（LiFePO4）等二元或三元材料；负极采用锂.碳层间化合物，包括石墨、软碳、硬碳和钛酸锂等；电解质由溶解在有机碳酸盐中的锂盐组成。充电时，锂原子变成的锂离子通过电解质向碳极迁移，在碳极与外部电子结合后作为锂原子储存；放电时为充电时的逆反应。与其他化学电池相比，锂电池具有显著的优点，主要有：高能量密度、长寿命、低自放电率、无记忆效应、易快充快放等。液流电池全称为氧化还原液流电池，由电解液罐、电堆、泵体、功率转换器以及热交换器构成。与以固体作为电极的一般电池不同，液流电池的活性物质是具有流动性的电解质溶液。液流电池的输出功率与电池容量互相独立（功率大小取决于电堆，而容量大小取决于电解液容量），因此可通过增加电解液量或提高电解液浓度达到增加电池容量的目的。由于电解液分别存储于两个储液罐中，一般不存在电池自放电和电解液变质问题。钠硫电池由正极、负极、电解质、隔膜和外壳组成。与一般二次电池不同，钠硫电池是由熔融电极和固体电解质组成，负极的活性物质为熔融金属钠，正极活性物质为液态硫和多硫化钠熔盐。钠与硫通过化学反应，将电能储存起来；当电网需要电能时，再将化学能转化成电能并释放出去。钠硫电池具有体积小、容量大、寿命长和效率高等优点。此外，钠硫电池的“蓄洪”性能突出，即可使输入的电流突然达到额定功率5-10倍，它也能稳定地进行能量存储与释放。但是，钠硫电池需要在300-350口的高温下工作，其安全性能相对较差。1-7为什么说储能是促进规模化新能源应用的前提？解：由于风能、太阳能等新能源的波动性、随机性以及反调峰、极热无风、晚峰无光等特性，新能源的规模化并网消纳极为困难，轻则产生“弃风、弃光”现象，重则诱发大规模连锁脱网事故，给安全运行带来严重威胁。储能技术是支撑高比例新能源并网的关键技术。一方面,通过引入储能系统，可以实现太阳能、风能等新能源发电功率的平滑输出，降低新能源并网给系统带来的冲击，提高并网消纳率。另一方面，通过引入储能系统，还可有效调控新能源发电所引起的电网电压、频率及相位变化，提高新能源电力系统的安全性及电能质量，从根本上促进新能源的开发利用。1-8为什么说储能是构建能源互联网的支撑技术？解：能源互联网通过电能、热能和化学能等多种能源的相互转换和互补,使能量可以在电网、气网、热力网和交通网等能源网络之间流动，提升能源的综合利用率。储能包括电化学储能、压缩空气储能、储热和储氢等不同形式的能源储存方式，可以建立多种能源之间的耦合关系,发挥能量中转、匹配和优化等作用，是构建能源互联网的关键支撑技术。
