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一、储能概念
储能是指通过介质或设备把能量以某种形式存储起来，在需要时再以特定的形式释放出来的过程。
二、储能作用
储能被称为电力行业的第六价值链，将改变电力系统运行和管理模式，开拓电力系统发展的新增长点。储能技术是智能电网建设的重要组成部分，渗透于电力系统的发电、输电、变电、配电、用电的各个环节，美国电力存储协会(ElectricityStorageAssociation)总结了储能在智能电网中的应用：
发电系统：能量管理，峰荷运行，负荷跟踪，负荷调节
输配电系统：电能质量管理，稳定性及可靠性提高，缓解电网阻塞，延缓电网投资
辅助服务：频率控制，旋转备用管理，备用容量管理，长时期备用管理
可再生能源：可再生能源发电控制及系统集成，系统错峰发电，可再生能源储备
电力用户：不间断电源，容量费用管理，分时电价管理，无功及电压支持
三、几种常用储能技术的介绍及比较
抽水蓄能
抽水蓄能电站是一种特殊形式的水利发电系统。该系统集抽水与发电两类设施于一体，上、下游均设置水库，在电力负荷低谷或丰水时期，利用其他电站提供的剩余能量，从地势低的下水库抽水到地势高的上水库中，将电能转换为位能;在日间出现高峰负荷或枯水季节，再将上水库的水放下，驱动水轮发电机组发电，将位能转换为电能。抽水蓄能电站是目前最成熟的，应用最广泛的大规模储能技术，具有容量大，寿命长(经济寿命约50 年)，运行费用低的优点。可为电网提供调峰、填谷、调频、事故备用等服务，其良好的调节性能和快速负荷变化响应能力，对于有效减少新能源发电输入电网时引起的不稳定具有重大意义。
但是，抽水蓄能电站的建设也受到一些条件的限制。例如在站址的选择上需要有水平距离小、上下水库高度差大的地形条件，岩石强度高、防渗性能好地质条件，以及充足的水源保证发电用水的需求。另外还有上、下水库的库区淹没问题，水质的变化以及库区土壤盐碱化等一系列环保问题需要考虑。
20 世纪50 年代到20 世纪80 年代，以美国、日本和西欧各国为代表的发达国家带动了抽水蓄能电站的大规模发展。然而，从20 世纪90 年代到现在，除日本外，美国和西欧各国都放慢了抽水蓄能发展的速度。
对我国来讲，抽水蓄能的发展呈现以下特点：
(1)我国的抽水蓄能电站近20 年得到了快速发展，到2010 年底，投产装机容量达到16345MW，跃居世界第三;在建装机容量达到12040MW，居世界第一。但抽水蓄能电站装机容量占我国总装机容量的比例还比较低。
(2)施工技术达到世界先进水平，大型机电设备原来依赖进口，经过近几年的技术引进，消化和吸收，基本具备了生产能力。
(3)按照目前国家政策，抽水蓄能电站原则上由电网企业建设和管理。
“十二五”期间，政府对水电的开发十分重视，其中对于抽水蓄能的规划目标是到2020年将达到7000-8000 万千瓦，意味着在未来十年内，抽水蓄能装机将增加4000-5000 万千瓦。
我国抽水蓄能正在经历新一轮的发展高潮。
压缩空气储能
压缩空气储能系统通过压缩空气储存多余的电能，在需要时，将高压空气释放并通过膨胀机做功发电。在储能时，系统中的压缩机耗用电能将空气压缩并存于储气室中;在释能时，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室同燃料一起燃烧后，驱动透平发电。在释能过程中，由于没有压缩机消耗透平的输出功，因此相比于消耗同样燃料的燃气轮机系统，压缩空气储能系统可以多产生1 倍以上的电力，由此实现压缩空气能量和电力之间的转换。
自从 1949 年Stal Laval 提出利用地下洞穴实现压缩空气储能以来，全球已有两座大型电站分别在德国Huntorf 和美国McIntosh 投入超过20 年的商业运行。由于传统压缩空气储能系统需要大型储气装置和依赖燃烧化石燃料，这在很大程度上限制了该技术的推广应用。
为解决常规压缩空气储能系统面临的主要问题，目前国际上先后出现了一些改进的技术，包括：
先进绝热压缩空气储能系统(Advanced Adiabatic Compressed Air Energy Storage System,AACAES)，系统将空气压缩过程中的压缩热存储在储热装置中，并在释能过程中回收这部分压缩热，系统的储能效率可以得到较大提高，理论上可达到70%以上。
小型压缩空气储能系统的规模一般在 10MW 级，它利用地上高压容器储存压缩空气，从而突破大型传统压缩空气电站对储气洞穴的依赖，具有更大的灵活性。微型压缩空气储能系统的规模一般在几 kW 到几十kW 级，它也是利用地上高压容器储存压缩空气，主要用于特殊领域(比如控制、通讯、军事领域)的备用电源、偏远孤立地区的微小型电网、以及压缩空气汽车动力等。
液化空气和超临界压缩空气储能系统是最近才提出的新型压缩空气储能系统。由于液态空气的密度远大于气态空气的密度，该系统不需要大型储气室。我国中科院工程热物理所在2009 年又在国际上首次提出并自主研发了超临界压缩空气储能系统，进一步提高了系统的能量效率。
近年来，压缩空气储能已经在全球范围内获得了进一步的发展，规模最大的项目包括美国Ohio 州从2001 年起开始建设的一座2700MW压缩空气储能系统和Iowa 州正在规划建设过程中的300MW 压缩空气储能项目。我国虽然对压缩空气储能系统的研发起步较晚，但压缩空气储能系统已经得到相关科研院所、电力企业和政府部门高度重视。
飞轮储能
飞轮储能是利用互逆式双向电机(电动/发电机)实现电能与高速旋转飞轮的机械能之间相互转换的一种储能技术。飞轮储能和传统的化学储能不同，是一种纯物理的储能技术。现代意义上的飞轮储能的概念最早在 20 世纪50 年代才被提出，其后到20 世纪70 年代，美国能量研究发展署(ERDA)和美国能源部(DOE)开始资助飞轮系统的应用开发，日本和欧洲也陆续开展了相关技术和产品的研发。进入20 世纪90 年代以后，由于磁悬浮、碳素纤维合成材料和电力电子技术的成熟，飞轮储能才真正进入了高速发展期。
从 20 世纪90 年代开始，德国的Piller 公司、美国的Active Power 公司陆续推出了商用的飞轮产品。到今天，基于永磁悬浮和电磁悬浮轴承技术的飞轮产品已经比较成熟，稳定性和可靠性已经大大提高，在全球范围内已经有数千套产品投入了正式的商业运行，应用领域主要包括企业级UPS、电力调频、航天、军事等领域。飞轮储能产品可以从不同的角度分为很多类型，如果从飞轮转子转速来分，可以分为低速飞轮产品和高速飞轮产品。低速飞轮储能产品中，转子主要由优质钢制成，转子边缘线速度一般不会超过 100 米/秒。产品主要靠增加转子的质量，这类产品可采用机械轴承、永磁轴承或者电磁轴承，整个系统功率密度较低，主要通过增加飞轮的质量来提高储能系统的功率和能量。
高速飞轮产品的转子转速能够达到每分钟5 万转以上，转子边缘线速度能够达到800米/秒以上。如此高的转速要求高强度的材料，因此主要采用玻璃纤维、碳纤维等作为制造转子的主要材料。这类产品中无法采用机械轴承，只能采用永磁、电磁或者超导类轴承。目前国外对永磁和电磁轴承的研究和应用已经比较成熟，最新的研究热点是基于超导磁悬浮的高速飞轮产品。
今天在全球范围内能够提供飞轮商用产品的公司主要包括：Active Power、BeaconPower、Piller、Flywheel Energy System 等多家公司。我国在此领域内距国际水平尚存在很大的差距。
铅酸电池
铅酸蓄电池是指电极由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。在充电状态下，铅酸电池的正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅;放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。
从 1859 年法国科学家Gaston Plante 发明铅酸电池至今，已有150 多年历史，是最早规模化使用的二次电池。铅酸电池已经成为交通运输、通讯、电力、国防、航海、航空等各个经济领域不可或缺的成熟产品。但充电速度慢、能量密度低、循环寿命短、过充电容易析出气体、硫酸溢出会污染环境等方面的问题，也使其并不适宜于应用在电动汽车、新能源发电等领域。
近年来全球很多企业致力于开发出性能更加优异、能满足各种使用要求的改性铅酸电池，主要包括超级电池、双极性电池、铅布水平电池、卷绕式电池、平面式管式电池、箔式卷状电池等。本报告主要针对超级电池和双极性电池做进一步探讨。
超级电池是铅酸电池和超级电容器的组合体，具有充放电速度快，功率密度高、电池寿命长等优点，主要应用于混合动力汽车、并网新能源发电和智能电网。该技术由澳大利亚CSIRO 国家实验室和日本古河电池公司联合发明。此外，美国Axion 公司也在开发类似产品。中国的浙江天能、浙江超威、南都、武汉银泰、浙江汇同、吉林汇能等，也已经开始投入研发。
双极性电池是一种用双极性极板制作的铅酸电池，与普通铅酸电池相比具有更高比能量、高功率性能、长寿命和适合高电压设计的优点。该领域尚处起步阶段，目前只有少数厂家可以生产样品，但均未能大规模生产。美国Arias 和BPC 公司、瑞士爱立康(OERLIKON)公司处于领先，中国的几家传统铅酸电池公司如南都、风帆、双登等都在进行双极性电池的研发工作。
锂离子电池
锂离子电池是以含锂的化合物作正极，在充放电过程中，通过锂离子在电池正负极之间的往返脱出和嵌入实现充放电的一种二次电池。锂离子电池实际上是锂离子的一种浓差电池，当对电池进行充电时，电池的正极上有锂离子生成，生成的锂离子经过电解液运动到负极，并嵌入到负极材料的微孔中;放电时，嵌在负极材料中的锂离子脱出，运动回正极。
自从 1991 年日本索尼公司首次实现工业化制造至今，根据正极材料和电解质的不同，锂离子电池已经发展出了包括钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸铁锂电池、钛酸锂电池、三元材料锂电池、聚合物锂电池等在内的多种电池体系。锂离子电池由于能量密度高、寿命长、自放电小、无记忆效应等优点，已广泛在数码便携产品中获得了应用，并且正逐步进入新能源电动车、储能电站等应用领域。
在各种锂离子电池中：
钴酸锂电池产业化最成熟、产品的能量密度最高，已广泛地应用在手机、笔记本电脑等小型移动设备上。目前日本松下和索尼、韩国三星SDI 和LG 化学、中国BYD、力神和比克等多家企业，几乎控制了全球的钴酸锂电池行业，其中日本企业占据了高端市场，中国企业占据了低端市场。出于对安全的考虑，钴酸锂电池不适合做大功率和大容量的应用。
锰酸锂电池有低成本、高性能的优势，产品安全性较钴酸锂电池高，是热门的电动汽车电池备选技术，在全球的动力电池领域占有重要地位。日本企业在锰酸锂电池领域开发应用最早，技术最为领先，包括Sony、Sanyo(已和松下合并)和日产AESC 公司等都在大力发展锰酸锂电池;韩国企业在此领域投入巨大，紧跟日本企业，三星SDI 和LG 化学已经具备相当的实力。由于对生产工艺要求较高，中国大多数企业没有选择在此领域投入，目前国内只有国安盟固利等少数企业坚持发展该技术。
磷酸铁锂电池具有长寿命、低成本以及高安全性等优势，是目前最热门的电动汽车电池技术之一，也是电力储能系统的热门候选技术之一。由于产品生产工艺相对容易，磷酸铁锂电池在中国获得了高度的发展，无论是民间和政府都对该技术寄予厚望，代表性企业包括BYD、比克、力神等等。但是，从产品性能上看，北美企业的产品目前仍然全球领先，标志性企业是美国A123 公司，该公司的产品在低温性能、倍率性能、循环寿命等方面，还明显领先于其他企业的产品。
液流电池
液流电池是通过可溶电对在惰性电极上发生电化学反应而完成储电放电的一类电池。一个典型的液流电池单体的结构包括：1)正、负电极;2)隔膜和电极围成的电极室;3)电解液罐、泵和管路系统。多个电池单体用双极板串接等方式组成电堆，电堆配入控制系统组成蓄电系统。液流电池存在很多的细分类型和具体的体系，目前全球真正研究较为深入的液流电池体系只有四种，包括全钒液流电池、锌溴液流电池、铁铬液流电池和多硫化钠/溴液流电池，并都有商业化示范运行的经验。
全钒氧化还原液流电池(Vanadium Redox Battery，缩写为VRB)，简称钒电池，具有长寿命、大容量、能频繁充放电等优势。目前，全球范围内能够提供工业化钒电池产品的企业主要包括日本住友电工、北京普能(收购加拿大VRB)、澳大利亚V-Fuel。20 世纪90 年代起，日本、澳大利亚、美国等地已经有了一些示范运行的钒电池项目，近两年来随着全球对储能技术的关注，钒电池在中国、美国等地又陆续获得一些项目机会。
锌溴液流电池的反应活性物质为溴化锌，充电时锌沉积在负极上，而在正极生成的溴会马上把电解液中的溴络合剂络合成油状物质。目前全球锌溴电池还处于产业化发展的初期阶段，研发主要集中于美国和澳大利亚，国内近些年也陆续有企业开始从事这方面的开发。美国的ZBB 和Premium Power 公司作为著名锌溴电池厂商，已开发出具有不同规格的产品(10KW-500KW)，近期更是受到美国总统、能源部及电力研究院的关注，相信将会在美国不断向前发展。此外，日本Meidensha 公司、澳大利亚的Redflow 公司，中国的大连融科等也在积极开展研发工作。
铁铬液流电池是以 CrCl2 和FeCl3 的酸性水溶液(一般为盐酸溶液)为电池负、正极电解液及电池电化学反应活性物质，采用离子交换膜作为隔膜的一类电池。铁铬液流电池系统虽然具有电解液原材料价格便宜的特点，但由于其负极析氢严重、正极析氯难以管理、系统循环寿命短。因此，20 世纪80 年代虽然日本先后研发出1kW、10kW、60 kW 甚至MW 级电堆，90 年代后期研发基本停止。最近几年，在美国有几家公司又开始进行铁铬电池的研究和产业化工作，包括Deeya 和Ktech Corporation。
熔融盐电池
熔融盐电池是采用电池本身的加热系统把不导电的固体状态盐类电解质加热熔融，使电解质呈离子型导体而进入工作状态的一类电池。二次熔融盐电池一般采用固体陶瓷作为正负极间的隔膜并起到电解质的作用;工作时，电池负极的碱金属或碱土金属材料放出电子产生金属离子，透过陶瓷隔膜与正极物质反应。目前已经具备商业化运营条件的熔融盐电池体系的二次电池主要有钠硫电池和Zebra 电池两种，都被认为是很具有发展潜力的化学储能技术而倍受关注。
钠硫电池是一种以金属钠为负极、硫为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次熔融盐电池，具有能量密度高、功率特性好、循环寿命长等优势。全球已经有超过100 个MW 级以上的应用案例。日本在钠硫电池技术方面遥遥领先于其他国家和地区，NGK 是当前全球范围内唯一能提供钠硫电池工业化产品的厂商。近来中国正积极开展钠硫电池的研发和产业化探索工作，目前上海硅酸盐研究所已推出单体电池原型产品。
Zebra 电池是一种以金属钠为负极、氯化镍为正极、陶瓷管为电解质隔膜的二次熔融盐电池，具有能量密度高、高比功率，快速充放电、安全性能好等特点，长期以来被认为是较为理想的汽车动力电池之一。目前已开发了多种车型用20kWh 到120kWh 大小不等的Zebra电池。此外，Zebra 电池在舰船方面也有应用前景。目前世界上的Zebra 电池技术主要掌握在瑞士FZ Sonick 和美国GE 两家公司，中国和日本都几乎没有对Zebra 电池进行研究。
镍氢电池
镍氢电池是在航天用高压氢镍电池的基础上发展起来的，与传统镍系电池一样，由氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%，比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，对环境更友好。
日本三洋电池公司于 1990 年10 月首先开始批量生产镍氢电池，经过20 多年的发展，目前应用领域主要为小型电子设备和混合动力汽车。在静态储能领域，传统镍氢电池虽具有成本优势，但在充放电倍率性能和体积能量密度上处于劣势，功率性能也较差，因此镍氢电池在此领域成功商用案例较少。
为了避免松下公司在收购三洋电机株式会社后成为全球车载镍氢电池市场具有绝对优势地的公司，在中国商务部要求下，2011 年1 月，由中国科力远公司收购日本松下公司湘南电池工厂，从而成为镍氢电池领域的重要产商。此外主要厂商还包括美国Ovonic 公司、美国Cobasys 公司、法国Saft 公司、丰田、本田、福特、日本川崎重工业株式会社、中国春兰集团等。
电化学电容器
电化学电容器是一种介于静电电容器和二次电池之间的储能产品，从电极材料和能量存储原理的角度，电化学电容器可以分为三类，包括：超级电容器，也称为双电层电容器，其中的电荷以静电方式存储在电极和电解质之间的双电层界面上，在整个充放电过程中，几乎不发生化学反应，因此产品循环寿命长、充放电速度快。超级电容器主要采用具有高比表面积的碳材料作为电极，采用水系或有机系溶液作为电解液。自从19 世纪80 年代由日本NEC、松下等公司推出工业化产品以来，超级电容器已经在电子产品、电动玩具等领域获得了广泛的应用。近年来，随着产品成本的进一步降低和产品能量密度的提升，以俄罗斯Econd、美国Maxwell 等为代表的厂商开始将产品扩展到一些大功率的应用领域，在电动汽车、轨道交通能量回收系统、小型新能源发电系统、军用武器等领域积极拓展市场。包括集盛星泰、奥威科技等在内的我国很多超级电容厂商，目前也在加紧拓展超级电容产品市场。
法拉第准电容器(或称作法拉第赝电容、假电容)，在充放电过程中电极材料发生高度可逆的氧化还原反应，产生和电极充电电位有关的电容。由于此法拉第电荷转移的电化学变化过程不仅发生在电极表面，而且可以深入电极内部，因此理论上可以获得比双电层电容器更高的电容量和能量密度。目前此类电容电极材料主要为一些金属氧化物和导电聚合物。在金属氧化物电极材料中，全球研究比较深入的是氧化钌，但由于该材料价格过于昂贵，因此只是在军事等领域有小规模应用。使用导电聚合物作为电容电极材料是近年发展起来的一个新研究领域，但由于该电极材料寿命较短，因此暂未商业应用。
混合电容器。最近几年出现了一种结合法拉第准电容材料和超级电容材料的新型混合电容器产品，此类产品的特性介于超级电容和法拉第准电容之间，具有更高的能量密度(可达30Wh/L，是超级电容的3 倍)，并且也有很长的循环寿命。目前研究最成熟的是锂离子电容器产品，厂商主要包括日立、昭荣电子、ACT 等日本企业。虽然这些厂商已经推出了工业化锂离子电容器产品，但由于目前的产品成本较超级电容贵50%以上，因此在市场应用方面仍然还存在一定障碍。
燃料电池
燃料电池是 1839 年由英国Grove 发明的，是一种将储存在燃料和氧化剂中的化学能直接转化为电能的装置。当不断从外部向燃料电池供给燃料和氧化剂时，它可以连续发电。根据传导电子和质子的介质不同，又可以分为：质子交换膜燃料电池(PEMFC)、碱性燃料电池(AFC)、直接甲醇燃料电池(DMFC)、磷酸燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)，以及固体氧化物燃料电池等(SOFC)。
质子交换膜燃料电池，是目前最受研发机构和商业应用领域关注的燃料电池，小到手机和其它电子设备的便携电源，大到游船、轿车和公共汽车的动力以及电站热电联供系统，都有广泛应用。PEMFC 的主要制造商包括加拿大Ballard Power Systems、美国Plug Power 公司等，上海神力和北京富原等公司也已经可以提供商用燃料电池产品，中国科学院大连化学物理研究所和清华大学等多家研究机构，也在深入研究电池材料与电池系统。
磷酸燃料电池是最早建成大容量应用的燃料电池，已建成2MW、4.5MW、11MW 成套燃料电池发电设备和示范电站，并已进入商业化运行。由于其运行温度在200℃左右，大部分热量可以以热水形式回收。目前其核心技术集中掌握在日本富士电机公司、东芝公司等企业。
金属-空气电池
以金属作负极活性物质，以空气中的氧或纯氧作正极活性物质，电解质为碱性或中性的一种电池。负极活性物质可以是金属锌、铝、锂等，分别成为锌-空气电池、铝-空气电池、锂-空气电池等。本报告只讨论锌-空气电池。
锌-空气电池是以金属锌作负极活性物质，以空气中的氧或纯氧作正极活性物质，电解质为碱性或中性的一种电池。它具有自放电率很低、能量密度高、电池的容量不受放电强度和温度的影响、安全性高、原料成本低廉、环保等优势。在当前的技术水平下，锌-空气电池可用于低放电倍率(如航标灯、助听器)或不要求回收的场合(如部队野战时单兵装备的供电电源或潜艇静音驱动电源)。
全球已有一些企业致力于电动汽车领域锌-空气电池的应用。例如以色列电燃料(ElectricFuel)有限公司开发的应用于电动邮政车的锌-空气电池，美国Dreisback Electromotive 公司开发的应用于公共汽车和总重9t 的货车锌-空气电池等。我国的北京长力、西安锌霸等公司也在开发此类产业。
超导储能
超导储能的基本原理是利用电阻为零的超导磁体制成超导线圈，形成一个大的电感，在通入电流后，线圈的周围就会产生磁场，电能将会以磁能的方式存储在其中。超导储能按照线圈材料分类可分为低温超导储能和高温超导储能。
由于超导储能具备反应速度快、转换效率高等优点，可以用于改善供电质量、提高电力系统传输容量和稳定性、平衡电荷，因此在可再生能源发电并网、电力系统负载调节和军事等领域被寄予厚望。近年来，随着实用化超导材料的研究取得重大进展，世界各国相继开展超导储能的研发和应用示范工作。但是，要实现超导储能的大规模应用，还需要提高超导体的临界温度、研制出力学性能和电磁性能良好的超导线材、提高系统稳定性和使用寿命。
目前，超导储能的研究项目主要集中在美国、日本、欧洲等发达国家，但全球范围内能够提供超导储能产品的厂商只有美国超导公司一家，其产品主要包括低温超导储能的不间断电源和配电用分布式电源。
新兴储能技术:
超级电容新技术
超级电容器在新能源发电、电动汽车、信息技术、航空航天、国防科技等领域中具有广泛的应用前景。目前扣式电容器已是比较成熟的产品，也是目前市场量昀大的产品。有机电解液对称型超级电容器是目前应用领域昀广的超级电容器。
目前超级电容器的基础研究领域涉及的方面很广，其中包括活性炭材料的合成新方法新工艺、活性炭材料的处理方法、活性炭材料的孔径及孔径分布对超级电容器性能的影响;超级电容器失效机理以及与活性炭材料的物性参数、电解液种类以及粘结剂种类的关系;廉价金属氧化物的合成、贵金属氧化物二氧化钌与碳材料的复合等。
依照美国国家能源部的数据预测，超级电容器在全球市场的容量预计将从2007年的4亿美元发展到2013年的120亿美元。基于中国消费电子近年来的惊人增长表现，预计到2013年，我国超级电容器的整体产业规模有望达到79亿元。
铅酸电池新技术
水平铅网铅酸蓄电池是一种采用水平电极的铅酸电池新技术。
水平电池有优异的性能，尤其是在动力性能及抗震性能方面的突出表现，作为动力电池完全可以满足需要，同时在通讯电源、太阳能、风能储能蓄电池及军事应用领域也有很好的应用前景。
水平铅网电池发展技术比较成熟，有自主专利的铅布板栅制造工艺，采用机械化的装配工序，率先实现了水平电池的规模化生产。美国HorizonBatteries，LLC、美国HorizonBatteries(China)LLC、美国MillenniumEnergyGroup、美国XtremePowerInc、国内豪德千网水平电池(包头)有限公司、台湾德发实业股份有限公司等公司都投入了大量人力、物力和财力，部分产品已实现商品化。
超级铅酸电池新技术
超级铅酸电池，将超级电容器和电池的优点于一身，是兼具高能量密度和高功率密度的新型储能器件。超级铅酸电池采用泡沫炭板栅和铅炭电极，通过利用泡沫炭的高比表面积，结合炭电容器的高比功率和长寿命优势，克服了传统铅酸电池的缺陷。
超级铅酸电池作为车辆的动力电源是当前技术层面上的的突破。超级蓄电池与传统铅酸蓄电池相比：功率可提高20%~50%，寿命至少可延长2~3倍。
超级电池特别适用于混合动力汽车领域，也可用于太阳能、风能等间歇性能源的存储。
金属燃料电池新技术
金属燃料电池是以金属代替氢或富氢燃料而发展产生的新概念的燃料电池。金属空气电池，是用金属燃料代替氢而形成的一种新概念的燃料电池。
金属燃料电池的研究应用主要在动力电源方面，未来金属燃料电池还可用于潜艇AIP系统的能源，太阳能、风能等间歇性能源的储存和电网调峰储能等领域。目前金属燃料电池研究昀多的是锌、铝燃料电池，锂燃料电池也有研究。
新型压缩空气储能技术
为解决常规压缩空气储能系统面临的主要问题，先后出现了带储热的压缩空气储能系统、微小型压缩空气储能系统、液化空气储能系统、超临界压缩空气储能系统等。
目前，德国的RWEPower公司正在研发90MW的带储热的压缩空气储能系统，预计到2013年完成。英国HighviewPowerStorage公司的第一台MW级液化空气储能样机已在伦敦地区示范运行，正在研发10MW级的液化空气储能系统示范装置。中科院工程热物理研究所正在研发超临界压缩空气储能系统，其15kW实验系统已经建成，1.5MW示范系统已开始建设，下一步将建设10MW级示范装置。
熔融盐蓄热新技术
熔融盐蓄热技术是一种利用熔融盐储热进行蓄能的新技术。根据熔融盐蓄热方式的不同，主要分为熔融盐潜热蓄热技术和熔融盐显热蓄热技术两种。
熔融盐蓄热技术的主要应用领域包括太阳能热发电、核反应堆、工业余热利用等。熔融盐蓄热是昀现实的低成本大规模蓄热技术之一，已在西班牙、美国和欧洲在建及将建的太阳能热发电站中得到了普遍应用，是降低太阳能热发电成本、提高太阳能热发电年发电量的重要保证。实现太阳能热电站的24小时连续发电，是今后蓄热技术的发展方向。
由于储能的应用尚处于初期阶段，各类储能技术的发展均未定型，本报告仅从现有的(主要为2000年后到2011年底)全球储能示范或者商用项目中，对各类储能技术进行比较。
从功率等级和放电持续时间上看，抽水蓄能、压缩空气储能、液流电池、钠硫电池均可用在削峰填谷等能量型应用领域。这其中抽水蓄能是昀成熟的技术，钠硫电池是化学电池领域昀成熟的技术。飞轮储能和锂离子电池的反应速度快，能够提供MW级的瞬时功率输出，可用在电力调频等功率型应用的领域。其中，飞轮储能的功率密度高，尤其适合用在调频等功率型应用领域。
从系统每千瓦时的造价来看，抽水蓄能、压缩空气储能、锌‐空气电池成本较低。尽管近年来其他储能电池的成本都成下降趋势，但在较长的时间内，还很难和抽水蓄能等在造价上形成竞争。另外，从每千瓦造价来看，飞轮储能，超级电容储能、超导储能的成本都不高，但如果从每千瓦时造价来看，竞争力显著下降，因此，这类储能技术从造价上看更适合提供短时功率型应用，并不适合持续时间长的能量型应用领域。先进铅酸电池无论从每千瓦时造价还是每千瓦造价来看，都有一定优势，但该技术尚未成熟，所以并没有得到广泛推广。
从循环寿命看，抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、超级电容器以及超导储能的循环寿命都超过了100000次，非常适合应用于需要频繁充放电的场合，化学储能领域的全钒液流电池也拥有较长的循环寿命。
在应用领域方面，钠硫电池在电网调峰、负荷转移和备用容量(旋转备用等)领域和可再生能源并网领域的应用比例昀高，是化学储能领域较成熟的技术。液流电池在此领域也有一定的应用。锂离子电池技术除在这些领域占一定比例外，在电网频率调节方面的表现较为突出。另外，飞轮储能和先进铅酸电池在调频领域也有应用案例。
四、储能在配电网中的应用
1、现代配电网发展趋势
(1)电力负荷峰谷差增大，系统装机容量难以满足峰值负荷的需求;导致电网在负荷高峰时拉闸限电，而低谷时，要停掉很多机组，机组频繁启停不仅增加能耗，而且影响机组寿命，使电力设备平均利用时间下降、发电效率下降、经济效益降低。
(2)大量非线性负载，对供电系统造成很大的谐波污染，复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。
(3)各种新的用电设备在人们日常生产、生活中得到广泛应用，电网中敏感 负荷不断的增加，用户对电能质理可靠性的要求越来越高。
(4)必须考虑环境保护和政府的相关政策。
2、储能在配电网中的应用
(1)削峰填谷
电力负荷存在白天高峰和夜间低谷的周期性变化, 负荷峰谷差往往达到发电出力的30%～40%,当前,电网负荷的峰谷差日益扩大,系统调峰压力很大。2010年11月,发展改革委、电监会等六部委联合印发《电力需求侧管理办法》, 针对电力需求侧提出了十六项定性或定量的管理和激励措施, 其中提到“ 将推动并完善峰谷电价制度,鼓励低谷蓄能”等,《办法》将于2011年1月1 日起实施。
储能站直接接入配网, 可在用电低谷时作为负荷存储电能量, 在用电高峰时作为电源释放电能, 在一定程度上减弱峰谷差,变相削减峰值负荷,对电网而言相当于改善了负荷特性, 实现电力系统的负荷水平控制,和负荷转移等。给电网带来的直接好处包括:减少系统备用容量的需求,减少系统中的调峰调频机组的需求; 减轻高峰负荷时输电网的潮流, 有助于减少系统输电网络的损耗,减少输电网的设备投资,提高输配电设备的利用率; 减少火电机组参与调峰, 提高发电效率, 从而获取经济效益。
(2)抑制电网振荡
任何微小扰动引起的动态不平衡功率都会导致机组间的振荡, 通过发电机附加励磁控制可以有效地抑制, 但是对于大型复杂互联电力系统中出现的区域间多模式低频振荡问题, 最有效控制点可能位于远离发电机组的某条输电线路上, 若通过远离系统最有效控制部位的发电机组励磁控制来抑制,往往难以达到满意的控制效果。
只要储能装置容量足够大而目响应速度足够快, 就可以实现任何情况下系统功率的完全平衡, 这是一种主动致稳电力系统的思想[3]。由于这种电力系统稳定控制装置不必和发电机的励磁系统共同作用,因此, 可以方便地使用在系统中对于抑制振荡来说最有效的部位。使用能向电网提供1～2 秒钟有功功率补偿的储能系统,电网中各机组在受扰动后的暂态过程中, 可以保持同步运行, 系统崩溃事故的发生可以得到避免。
SMES的ms级响应、大容量功率/ 能量传递的特性适用于提高大电网动态稳定性。能在系统发生故障或受到扰动时能够快速地吸收/发出功率,减小和消除扰动对电网的冲击, 消除互联电力系统中的低频振荡,抑制同步振荡和谐振,并在扰动消除后缩短暂态过渡过程, 使系统迅速恢复稳定状态,提高系统运行的可靠性。
(3)提高电能质量
大容量储能技术可以用于提高配网电能质量,提高系统电压稳定性;为系统提供备用, 调峰、调频、调相, 电力系统稳定器等。
当用户侧对电能质量和电压波形要求较高时,例如电子芯片制造业,这时就需要把储能系统接在负荷侧, 与先进的电力电子技术相结合,可以减小系统的谐波畸变。
实现高效的有功功率调节和无功控制,快速平衡系统中由于各种原因产生的不平衡功率,消除电压凹陷和凸起,使全系统中各机组和负荷节点的电压保持在正常运行水平,平稳负荷的母线电压,保证用户电压波形的平滑性, 从而能有效地提高供电的电能质量。
从技术上来说, 现在已经可以利用储能装置为每一个用户(家用、商用或者工业用户)提供不间断的高质量供电电源,而且可以让用户自主选择何时通过配电回路从电网获取电能或向电网回馈电能。用户用电的安全可靠性大大提高,停电次数、时间和停电损失大幅减少, 经济效应和社会效应明显。
(4)延缓配网升级, 降低成本
当某一线路负荷超过其容量时, 则需要对配电网进行升级或者增建, 传统的措施包括升级或者增建变电站变压器、输配电线路等。传统的电网规划或电网升级扩建成本很高, 尤其是在拥挤的城市区域。
在储能技术不断成熟以及装置成本持续降低的前提下, 面对负荷增长将要超过配电线路负载能力时, 电力公司可考虑在(1)过负荷情况较少出现并且过负荷只是发生在某天的几个小时内;(2)负荷增长缓慢;(3)配电网升级资金昂贵,小容量的储能可以延缓相对较大的投资,“杠杆”作用很明显;(4)传统的升级方法行不通,比如无线路走廊, 考虑环境和美观因素等不能铺设线路等情况下, 利用安装在过负荷节点的较小容量的储能装置来延缓输配电网升级所带来的较大的资金投入,延缓配网升级。
储能系统一旦形成规模效应, 可以通过储能系统提高发电和输配电环节的设备利用率,减少相应的电源和电网建设费用。这将彻底改变现有电力系统的建设模式,促进其从外延扩张型向内涵增效型转变。
五、总结
1、储能技术发展日益成熟，对现代化的电能生产、输送、分配和利用产生积极影响。
2、储能技术的应用，将很好地提高配电系统的可靠性，提高电能质量，缓解电量的供需不平衡，有利于配电网安全稳定运行。
3、不同储能形式有各自的特点、优势和适用环境，应用时需综合考虑经济性和技术性。