储能技术

章节摘录

版权页：   插图：   从系统观点看，主要目标是研究和确保电池处于最佳运行状态，使电池系统级具有更高的效率、更高的系统可靠性和更长的寿命。基于这种想法，必须评估和修正各种必要的辅助功能环节（反应气调节装置，电力电子逆变器，能量储存单元等）的技术方案，以尽可能地使电池运行于最佳工作环境。当运行条件发生不利变化时，多种失效方式可能会出现在单体电池内部，不过也同样可能会出现在外围部件上。这需要研发新的实验性诊断方法，以判断系统失效或故障的原因。此外，更全面更系统的诊断方法也是必需的，甚至是故障的预测预警方法。 7.5.1故障及其原因 燃料电池电堆层面的故障可以有多种不同的分类方式，可以按照引起性能衰减现象的物理属性分类（机械、热、电化学，等等），也可以按照性能衰减的严重程度来分类（干扰系统性能稳定性的可逆的性能衰减或是不可逆的性能衰减，以及由非法操作所导致的电池系统可靠性问题）。性能衰减的速度也是划分故障类型的一个依据。不过在本书的分析中，我们将只考虑发生在电堆层面的最常见的故障形式。 正如已经提及的，PEM电池的水管理是一个复杂而关键的问题，它是电池获得高且稳定性能的重要环节。膜水淹一般出现在局部的几个单体电池中，阻碍参加反应的气体到达化学反应界面。由此会引起单体电压波动，以及单体间电压的差异，而经常突然出现的、不可预测的波动，本质上就是电池性能不稳定的表现，这在高电流密度下尤为严重。一般来说，水淹是可以恢复的，通过控制系统运行参数可以使系统再次获得水淹前的性能，即降低反应气湿度（或者利用电池和气体加湿器间的温差，或者利用额外的反应气体清洗气路几秒钟）或者改变阳极和阴极之间的压力梯度。然而，反复水淹可令系统运行在亚化学计量状态，即使发生在局部，中、长期水淹对单体组件也会产生很大影响，使其性能衰减。 反之，反应气体湿度不足或者电池温度过高将引发膜脱水，降低膜的传导率。假如膜脱水时间不是太长，而且不会再发生，则当膜水分恢复正常状态之后，其性能通常可以重新恢复。不过，脱水／水和循环是一个特别困难的运行过程，循环过程中所产生的机械应力和膜电极上形成的热点都会减少电堆寿命。控制膜电极水量的系统参数和控制水淹时的参数是一样的。 至于反应气体的纯度及其杂质，比如一氧化碳（最大容许值大约为10—50ppm），是改善电堆寿命和性能所必须考虑的另一个重要因素。杂质过多会减少膜电极的电活性表面，进而降低催化剂活性，不过采用合适的冲洗机理可以抑制这种影响。

内容概要

作者：（法国）布鲁奈特 译者：唐西胜

书籍目录

概论1

第1章应用于电力系统的储能技术10

11简介10

12储能技术应用于电力生产11

121“大功率储能”可以使发电收益最大化11

122“大功率储能”可以减轻发电系统的运行和经营风险12

123储能的辅助服务13

13储能技术应用于间歇式电源14

131不含储能的调频14

132储能对功率/频率的调节作用16

133储能的其他辅助功能18

14储能技术应用于输电系统19

141投资控制与阻塞管理19

142调频与平衡机制19

143电压调节与电能质量20

144系统安全与故障恢复20

145其他可能的应用20

15储能技术应用于配电系统21

151储能对电网规划的作用21

152其他应用24

16储能技术应用于电力零售25

161利用储能降低采购成本26

162利用储能降低采购成本风险26

17储能应用于电力用户26

171储能的削峰作用26

172储能对移峰用电的作用27

173储能对供电质量和供电连续性的作用28

174无功补偿29

18储能技术应用于平衡责任方30

19结论32

110参考文献34

第2章交通运输：铁路，公路，航空，海运36

21简介36

22电能是二次能源36

221陆地交通36

222航空运输39

223铁路运输40

224海上运输40

储 能 技 术目录23电能：主要或唯一的能量来源40

231电动汽车41

232重型货车与客车47

233两轮机动车47

234导引型车辆（火车、地铁、有轨电车、无轨电车）48

235海上交通——游艇49

24电能与其他能源互为补充——混合动力49

241并联结构49

242串联结构51

243路耦合52

244混合动力的轨道机车53

25结论54

26参考文献55

第3章光伏发电系统中的储能技术57

31简介57

32独立光伏发电系统57

321基本原理57

322不可或缺的环节：储能58

323光伏发电系统的市场58

324独立光伏发电系统中储能的容量配置59

325选择适宜的储能技术60

33铅酸蓄电池寿命受限61

331蓄电池的能量管理62

332具有发展前景的锂离子电池技术64

34并网光伏发电系统65

341不断发展的电网65

342多样化的储能系统66

343储能接入并网：电力部门要解决的重要问题68

35参考文献68

第4章移动式应用与微能源70

41各种移动式应用场合的能源需求70

411“微”功率（suWatt）70

412“大”功率（几瓦的功率）71

413能量需求72

414满足特定供电需求的持续时间73

42供能微型化所带来的新特点75

43电容储能75

44电化学储能76

441一次电池76

442蓄电池76

443燃料电池78

45碳氢化合物79

451功率MEMS79

46热电85

47摩擦发电85

48放射源85

49捕获环境能86

491太阳能86

492热能86

493化学能：生活能源86

494机械能86

495应答机88

410其他相关的电子设备：板载供电88

411参考文献89

第5章储氢96

51简介96

52储氢概述97

521相关能量参数97

522密度与比密度97

53压力储氢99

531储氢容器99

532网络配送100

54低温储氢100

541交通运输的液氢储存101

542固定式液氢储存101

55固态储氢101

551物理（化学）吸附方式的物理储氢101

552化学储氢103

56其他储氢模式106

561硼酸盐106

562硼酸盐和氢化物的混合物106

563混合储氢106

57讨论：技术、能量、经济层面107

58参考文献108

第6章燃料电池：原理和功能109

61什么是单体或电池？109

62化学能110

63化学反应详解111

64质子交换膜燃料电池115

65固体氧化物燃料电池116

66碱性燃料电池117

67不同类型燃料电池对比118

68催化剂119

69关键因素120

610结论：储能的应用121

第7章燃料电池：运行系统123

71简介：什么是燃料电池系统？123

72空气供给系统125

721总体需求125

722选择适合燃料电池系统的压缩机126

73气体加湿系统128

731总体需求128

732合适的加湿方式129

733膜交换器和焓轮129

734带有蓄水容器的系统130

74电堆终端的固态变换器131

75寿命、可靠性和诊断131

751故障及其原因132

752燃料电池性能的实验方法133

753诊断方法和策略134

76参考文献135

第8章电化学储能：一次电池与蓄电池137

81蓄电池概述：工作原理137

82应用139

821运用储能系统管理电力系统和交通系统的整体构架139

822储能技术发展历程140

823锂离子电池是混合动力汽车的核心140

824锂离子电池技术是光伏发电应用的核心141

825法国在储能市场中的地位142

83电池技术发展历史146

831铅酸电池146

832NiCd（镍镉电池）148

833NiMH（镍氢电池）149

834NickelZinc（镍锌电池）149

835NaS（钠硫电池）150

836氧化还原（液流）电池150

837Zebra电池151

838锌空电池（Zincair）151

839锂电池152

84应用需求155

841混合动力汽车和电动汽车155

842光伏发电应用156

843移动式电子设备156

85聚焦锂离子电池技术156

851基本原理156

852正极材料的发展157

853阳极材料的发展158

854该领域的主要参与者160

855电解质的研发160

86锂离子电池的处理和再循环利用162

87其他电池163

871微型电池，印刷电池等163

872电解质165

873摇椅微型电源166

874制造技术166

875印制电池167

88参考文献168

第9章超级电容器：原理、容量配置、功率接口及应用170

91简介170

92超级电容器：双电层电容器171

921基本原理171

922电气模型——主要参数173

923热模型175

93超级电容器组的容量配置177

931以能量作为选择依据177

932以功率作为选择依据——兼顾效率177

94功率接口179

941电压均衡179

942固态变换器181

95应用183

951概述183

952超级电容器作为主电源183

953混合电源系统184

96参考文献187

作者名单189

编辑推荐

《国际电气工程先进技术译丛:储能技术》适合于面向智能电网、新能源汽车与移动式电子应用的储能科研、规划、设计与运行的工程师，以及高等院校从事储能与应用的教师与研究生阅读。

作者简介

《国际电气工程先进技术译丛:储能技术》主要讲述了储能在电力系统、交通运输、新能源发电和移动电子设备中的应用；介绍了现在主要的储能技术，包括各种储氢技术与燃料电池、电化学储能、超级电容器与微电源等；分析了主要储能技术的性能特点、材料与关键技术，以及在典型应用系统中的技术经济性等。

---

 储能技术下载

---