1、储水池有效水容电网进水口合变压器机组储水池有效水容图1-3抽水储能电站的运行工作原理(3)抽水储能电站起动迅速，运行灵活，具有较高的爬坡速率，尤其适合于承担电网调频、调相、事故备用等任务，同时也可用于电力系统“削峰填谷”，不仅使电力系统总体燃料得以节省，降低电力系统运行成本，而且提高了电网的可靠性。(4)相对较高的能量转换效率。据报道，抽水储能电站综合效率达到75%左右。抽水储能技术也有其自身缺点，列举如下：(1)抽水储能电站的建设受地形、生态环境等条件的限制，例如，站址需要具有水平距离小，高、低水位储水池高度差大的地形条件，岩石强度高、防渗性能好的地质条件，以及充足的水源条件以保证储能用水的
2、要求。(2)建设周期长。(3)工程总投资巨大。1.3.2压缩空气储能技术压缩空气储能(Compressed Air Energy Storage,CAES)诞生于20世纪70年代，是配合核电的发展，作为核电的配套储能设施而提出的。CAES是一种大容量的电力储能技术，是少数几种能够适用于长时间（数十小时）和电站等级功率（几百到数千兆瓦）储能应用的技术。CAES是基于燃气轮机技术发展起来的一种能量存储系统。通过高度压缩的空气形式来进行电力储能。在储能时，空气被压缩并存储在密封的地下空洞或地上的容器中，将能量转化为压缩后的势能存储起来：在放电时，高压空气压缩机电力涡轮被释放后，进入燃气轮机燃烧室同燃
3、料一起燃烧后，离合器离合器驱动涡轮机发电，如图1-4所示。CAES主要由压缩机、汽轮机、发电机组、高电动机/发电机T压空气储存装置等组成。CAES储能关键技术涉及燃烧室面比较多，主要包括高效压缩机技术、汽轮机技术、空气压缩空气)燃料废气储热技术、储气技术和系统集成与控制技术等。除储气装置了在某些不同时刻发生的压缩和扩张操作之外，压图1-4CAES原理图缩空气储能的操作在很多方式上与传统的燃气轮机的操作相似。在压缩模式（充电）下，电力用于驱动一系列的压缩机，压缩机将空气压缩并储存于高压密闭的岩穴、废弃矿井等储气设施内，将电能转化为压缩空气的气压势能储存起来。扩张操作（放电）时，将空气从储存室中抽
4、出，燃料在高压的空气中燃烧，燃烧的产物膨胀重新发电。与其他储能技术不同，传统压缩空气储能需要用燃料（如天然气），在高度压缩的冷空气进入膨胀阶段前对其进行加热。压缩空气储能电站的优点是：(1)储能容量较大、储能时间长，是少数几种能够适用于长时间（数十小时）和电站等级功率（几百到数千兆瓦）储能应用的技术，特别适合于用做调峰电站，在电网用电高峰，释放高压空气发电，在电网用电低谷时，压缩空气储能。(2)压缩空气储能电站起动灵活，具有较高的爬坡速率。当作为热备用设施时，可以在几秒内达到其最大输出功率。紧急起动时间为57min,正常起动时间为1012min,爬坡速率为每分钟30%。CAES也有其自身缺点，
5、列举如下：(1)压缩空气储能技术的缺点是能量效率较低。据悉，德国某压缩空气储能电站的能量效率只有42%。(2)传统的压缩空气储能系统不是一项独立的技术，它必须同燃气轮机配套使用，而且依赖燃烧化石燃料提供热源，一方面面临化石燃料逐渐枯竭和价格上涨的威胁，另一方面其燃烧仍然产生氮化物、硫化物和二氧化碳等污染物。(3)同抽水储能系统相似，压缩空气储能系统需要特定的地理条件（如岩石洞穴、岩洞和废弃矿井)，大大限制了压缩空气储能系统的应用范围。1.3.3锂离子电池技术锂离子电池是以含锂的化合物作为正极，在充放电过程中，通过锂离子在正负极之间的往返脱出与嵌入实现充放电的一种二次电池。与其他化学电源相比，锂
6、离子电池具有能量密度高、寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，现已在电子产品中获得广泛应用，产业较为成熟。近年来，随着材料和电池技术的发展以及低碳经济的兴起，大容量型锂离子电池及其在电动汽车和储能两个领域的应用成为热门发展方向。我国业已跃居世界三大锂离子电池制造国之一。根据正极材料不同，锂离子电池可以分为锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元材料锂电池、钴酸锂电池等多种电池体系。考虑到大规模储能应用时的高安全性、长寿命、低成本的需求，目前比较适合于大规模储能的主要有锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、三元材料锂电池和钴酸锂电池，不同类型锂电池比较见表1-1。表1-1不同类型锂电池比较电池类型能量密度(Wh/kg)放电信率(C)循环寿命（次）电池成本系统成本(元/kWh)(元/kWh)磷酸铁锂电池80-1003-5200090012002600-3300锰酸锂电池90-1003-5500450-6501250-1850钴酸锂电池150-1800.53300850-11002450-3200元材料锂电池120170131000750950220027005