本書重點介紹了各種儲能技術的最新進展、應用范圍、產業(yè)現狀、技術經濟性等，同時對儲能技術在電網、交通、新能源等領域的應用進行了詳盡分析。本書內容翔實豐富，涵蓋了儲能科學技術的主要方面，兼顧關鍵科學理論與實際工程應用，深入淺出地介紹了各種儲能技術的工作原理和特性，力爭反映我國儲能領域的最新進展。
本書適合儲能上下游企業(yè)和科研單位的研發(fā)與工程技術人員參考，也可作為高等院校相關專業(yè)師生的教學參考書。
第1章緒論001
1.1儲能技術的重要性與主要功能001
1.2儲能技術的多樣性001
1.3儲能技術的分類與發(fā)展程度002
1.4儲能技術應用現狀和市場預測004
1.5儲能技術的研究情況004
參考文獻005
第2章鋰離子電池技術006
2.1鋰離子電池發(fā)展歷史概述和基本原理006
2.2鋰離子電池的功率和能量應用范圍008
2.3鋰離子電池關鍵材料發(fā)展現狀010
2.3.1正極材料010
2.3.2負極材料013
2.3.3電解質材料015
2.3.4非活性材料018
2.4能量型鋰離子電池的技術發(fā)展和應用現狀019
2.5動力型鋰離子電池技術發(fā)展現狀020
2.6儲能型鋰離子電池的發(fā)展現狀022
2.7鋰離子電池的技術指標及未來發(fā)展線路圖024
2.8展望027
參考文獻027
第3章液流電池技術033
3.1液流電池的基本原理和發(fā)展歷史概述033
3.1.1液流電池的基本原理033
3.1.2液流電池的發(fā)展歷史034
3.2幾種典型的液流電池體系035
3.2.1雙液流電池體系036
3.2.2單沉積型液流電池039
3.2.3雙沉積型液流電池039
3.2.4金屬/空氣液流電池041
3.2.5半固態(tài)雙液流電池042
3.3液流電池的效率與影響因素分析043
3.3.1液流電池效率的定義043
3.3.2液流電池極化曲線分析043
3.3.3電流密度對全釩液流電池性能的影響045
3.3.4旁路電流對全釩液流電池性能的影響046
3.4液流電池的關鍵材料048
3.4.1液流電池的電極材料048
3.4.2液流電池的雙極板材料051
3.4.3液流電池的膜材料056
3.5液流電池經濟和技術指標及未來發(fā)展展望063
3.5.1液流電池裝備的經濟性概述063
3.5.2大規(guī)模蓄電儲能技術經濟性評估方法064
3.6本章小結064
參考文獻066
第4章全釩液流電池技術070
4.1全釩液流電池概述070
4.2全釩液流電池關鍵材料072
4.2.1電極材料072
4.2.2雙極板078
4.2.3電解質溶液081
4.2.4膜材料088
4.3全釩液流電池電堆、系統(tǒng)管理與控制系統(tǒng)098
4.3.1電堆結構與設計098
4.3.2全釩液流電池系統(tǒng)105
4.3.3電池系統(tǒng)控制與管理107
4.4全釩液流電池應用及前景分析108
4.4.1大規(guī)模可再生能源發(fā)電并網108
4.4.2電網削峰填谷112
4.4.3智能微網115
4.4.4離網供電系統(tǒng)117
4.5前景與挑戰(zhàn)119
參考文獻119
第5章鈉電池技術124
5.1引言124
5.2鈉硫電池125
5.2.1鈉硫電池的原理與特點125
5.2.2管型鈉硫電池126
5.2.3鈉硫電池的應用134
5.2.4新型鈉硫電池的發(fā)展136
5.3ZEBRA電池137
5.3.1ZEBRA電池的結構與原理137
5.3.2ZEBRA電池的特性138
5.3.3管型設計的ZEBRA電池139
5.3.4平板式設計的ZEBRA電池143
5.3.5ZEBRA電池的應用143
5.4鈉-空氣電池145
5.5鈉離子電池148
5.5.1負極材料149
5.5.2正極材料154
5.5.3電解質159
5.5.4水系鈉離子電池160
5.5.5鈉離子電池的價格因素162
5.6本章小結162
參考文獻163
第6章抽水蓄能技術169
6.1抽水蓄能技術的基本原理和發(fā)展歷史概述169
6.1.1抽水蓄能技術的基本原理169
6.1.2抽水蓄能的功率和容量170
6.1.3抽水蓄能電站的種類171
6.1.4抽水蓄能技術的發(fā)展歷史概述171
6.2抽水蓄能技術的功能和能量應用范圍173
6.2.1抽水蓄能技術的運行特性173
6.2.2抽水蓄能技術的功能174
6.2.3抽水蓄能技術的應用場合175
6.2.4抽水蓄能技術在核電中的應用175
6.2.5抽水蓄能技術在風電中的應用176
6.2.6抽水蓄能技術在水電中的應用176
6.3抽水蓄能技術的應用現狀177
6.3.1抽水蓄能技術在日本的發(fā)展和應用177
6.3.2抽水蓄能技術在美國的發(fā)展和應用178
6.3.3抽水蓄能技術在歐洲的發(fā)展和應用179
6.3.4抽水蓄能技術在中國的發(fā)展和應用180
6.4抽水蓄能的發(fā)展方向及新技術181
6.4.1常規(guī)抽水蓄能技術發(fā)展動向181
6.4.2地下抽水蓄能電站的發(fā)展182
6.4.3海水抽水蓄能電站的發(fā)展182
6.4.4可調速抽水蓄能發(fā)電機組的發(fā)展183
6.4.5抽水蓄能電站未來發(fā)展路線185
6.5抽水蓄能技術的經濟性186
6.5.1抽水蓄能電站主要技術經濟指標186
6.5.2抽水蓄能電站環(huán)保效益194
6.5.3各國抽水蓄能電站的投資、運營、管理模式196
6.6本章小結199
參考文獻200
第7章壓縮空氣儲能技術203
7.1概述203
7.2技術原理與特點204
7.2.1技術原理204
7.2.2技術特點205
7.2.3應用領域207
7.3發(fā)展現狀207
7.3.1應用現狀207
7.3.2研發(fā)現狀208
7.3.3技術分類211
7.4關鍵技術218
7.4.1壓縮機218
7.4.2膨脹機219
7.4.3儲氣設備220
7.4.4燃燒室220
7.4.5儲熱裝置221
7.5發(fā)展趨勢222
7.5.1新型蓄熱式壓縮空氣儲能系統(tǒng)223
7.5.2超臨界空氣儲能系統(tǒng)223
7.6本章小結224
致謝224
參考文獻225
第8章低品位熱和冷存儲技術228
8.1低品位熱和冷存儲技術發(fā)展概述228
8.1.1低品位熱能現狀228
8.1.2低品位熱和冷存儲技術現狀228
8.2低品位熱和冷存儲材料229
8.2.1熱能存儲方式229
8.2.2儲熱材料分類及性能要求230
8.2.3典型儲熱(冷)材料238
8.3相變材料復合技術241
8.3.1相變材料封裝與成型241
8.3.2相變材料導熱強化243
8.3.3復合材料熱導率計算方法245
8.3.4復合材料熱導率計算模型246
8.3.5復合材料儲熱249
8.4儲熱(冷)技術中的傳熱問題250
8.4.1相變材料的熔化與凝固250
8.4.2儲熱系統(tǒng)散熱削弱255
8.4.3儲熱系統(tǒng)傳熱強化256
8.5低品位熱和冷存儲技術應用256
8.5.1太陽能利用256
8.5.2建筑節(jié)能257
8.5.3紡織工業(yè)258
8.6低品位熱和冷存儲技術發(fā)展趨勢258
參考文獻259
第9章中高溫儲熱技術263
9.1中高溫儲熱技術的基本原理和發(fā)展歷史概述263
9.1.1基本原理263
9.1.2發(fā)展歷史概述264
9.2中高溫儲熱技術的功率和能量應用范圍269
9.2.1顯熱儲熱269
9.2.2相變儲熱270
9.2.3熱化學儲熱272
9.2.4吸附儲熱272
9.3中高溫儲熱材料273
9.3.1顯熱儲熱材料273
9.3.2相變儲熱材料273
9.3.3熱化學儲熱材料277
9.3.4吸附蓄熱材料280
9.4中高溫儲熱系統(tǒng)的應用現狀281
9.4.1顯熱和相變儲熱系統(tǒng)281
9.4.2熱化學儲熱系統(tǒng)284
9.4.3吸附儲熱系統(tǒng)285
9.5中高溫儲熱的相關新技術發(fā)展287
9.5.1顯熱儲熱相關新技術287
9.5.2相變儲熱相關新技術288
9.5.3熱化學儲熱290
9.5.4復合儲熱材料290
9.5.5新型儲熱系統(tǒng)與方法292
9.6中高溫儲熱的技術和經濟指標及未來發(fā)展線路圖294
9.6.1蓄熱材料技術指標294
9.6.2技術的成熟度297
9.6.3蓄熱系統(tǒng)的熱效率和燦用效率分析298
9.6.4經濟分析301
9.6.5蓄熱技術未來發(fā)展302
9.7本章小結303
參考文獻303
第10章液態(tài)空氣儲能技術312
10.1液態(tài)空氣儲能技術的原理312
10.2液態(tài)空氣儲能的特點313
10.3液態(tài)空氣儲能技術的發(fā)展歷史315
10.4液態(tài)空氣儲能技術與其他儲能技術的比較316
10.4.1技術性能比較316
10.4.2經濟性比較316
10.5液態(tài)空氣儲能技術的余能利用317
10.6液態(tài)空氣儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用分析318
10.7液態(tài)空氣儲能在交通運輸中的應用319
10.8液態(tài)空氣儲能技術的集成應用321
10.8.1液態(tài)空氣儲能與燃氣輪機發(fā)電系統(tǒng)的集成321
10.8.2液態(tài)空氣儲能與聚光太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)的集成321
10.8.3液態(tài)空氣儲能技術與核電站的集成323
10.8.4液態(tài)空氣儲能技術與液化天然氣再氣化過程的集成323
10.9本章小結323
參考文獻323
第11章鎳氫電池技術325
11.1鎳氫電池概述325
11.1.1基本原理325
11.1.2鎳氫電池分類327
11.1.3鎳氫電池發(fā)展歷史328
11.2鎳氫電池的功率和能量應用范圍329
11.2.1民品電池329
11.2.2動力電池329
11.2.3智能電網331
11.3鎳氫電池應用現狀和產業(yè)鏈及環(huán)境問題332
11.3.1市場332
11.3.2鎳氫電池回收333
11.3.3回收技術分析334
11.4鎳氫電池相關新技術的發(fā)展335
11.4.1正極材料335
11.4.2負極材料336
11.4.3動力電池338
11.4.4電池管理系統(tǒng)340
11.5鎳氫電池的技術和經濟指標及未來發(fā)展線路圖341
11.5.1HEV混合動力車341
11.5.2燃料電池車342
11.6本章小結343
參考文獻344
第12章飛輪儲能技術347
12.1儲能原理和發(fā)展歷程347
12.1.1飛輪儲能原理347
12.1.2飛輪儲能系統(tǒng)結構348
12.1.3發(fā)展歷程349
12.2關鍵技術概論350
12.2.1轉子材料與結構350
12.2.2微損耗軸承技術354
12.2.3電機技術357
12.2.4飛輪儲能電力電子技術358
12.2.5真空及系統(tǒng)集成技術360
12.3產業(yè)應用概況361
12.3.1研究開發(fā)機構概述361
12.3.2生產企業(yè)361
12.4技術經濟分析與發(fā)展趨勢361
12.4.1技術指標361
12.4.2經濟性估計364
12.5本章小結365
參考文獻365
第13章電容和超級電容器儲能技術368
13.1電容和超級電容器儲能技術的基本原理和發(fā)展歷史368
13.1.1概述368
13.1.2超級電容器簡介368
13.1.3超級電容器的儲能原理369
13.1.4超級電容器歷史回顧375
13.2多孔碳材料377
13.2.1電化學性能影響因素377
13.2.2活性炭379
13.2.3碳氣凝膠381
13.2.4碳納米管384
13.2.5石墨烯387
13.3贗電容材料388
13.3.1金屬氧化物388
13.3.2導電聚合物395
13.3.3雜原子摻雜化合物401
13.4超級電容器電解液405
13.4.1有機體系電解液406
13.4.2水系電解液407
13.4.3離子液體408
13.4.4固態(tài)電解質409
13.5其他關鍵原材料410
13.5.1導電劑410
13.5.2黏結劑411
13.5.3集流體411
13.5.4隔膜412
13.6超級電容器的應用413
13.6.1電子類電源413
13.6.2電動汽車及混合動力汽車413
13.6.3變頻驅動系統(tǒng)的能量緩沖器415
13.6.4工業(yè)電器方面的應用416
13.6.5可再生能源發(fā)電系統(tǒng)或分布式電力系統(tǒng)416
13.6.6軍事裝備領域418
13.7本章小結418
參考文獻418
第14章化學熱泵系統(tǒng)及其在儲能技術中的應用429
14.1化學熱泵系統(tǒng)概述及其在儲能中的作用429
14.1.1化學熱泵系統(tǒng)工作原理、操作模式與效能分析429
14.1.2化學熱泵系統(tǒng)中的反應與工質對431
14.2化學熱泵系統(tǒng)在儲能領域的應用研究現狀與未來應用場景436
14.3本章小結439
參考文獻439
第15章儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用441
15.1電力系統(tǒng)應用儲能技術的需求和背景441
15.1.1電力系統(tǒng)在能源革命中面臨的挑戰(zhàn)441
15.1.2儲能技術在電力系統(tǒng)發(fā)展和變革中的作用443
15.1.3儲能技術在電力系統(tǒng)中的主要應用場景445
15.1.4電力系統(tǒng)不同應用場景的儲能時間尺度及其技術需求特征446
15.2儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用現狀447
15.2.1儲能應用項目概況447
15.2.2儲能在大規(guī)模集中式可再生能源發(fā)電領域的應用451
15.2.3儲能系統(tǒng)參與電力系統(tǒng)輔助服務454
15.2.4儲能系統(tǒng)在配電網及微電網的應用456
15.3我國電力系統(tǒng)儲能應用實踐459
15.3.1國家風光儲輸示范工程459
15.3.2深圳寶清儲能電站示范工程461
15.3.3福建湄洲島儲能電站示范工程463
15.3.4福建安溪移動式儲能電站463
15.3.5浙江島嶼微網儲能示范工程464
15.3.6睿能石景山電廠電池儲能調頻應用示范465
15.4適合電力系統(tǒng)應用的儲能技術評價466
15.4.1電力系統(tǒng)中儲能技術的四要素466
15.4.2儲能的綜合評價技術468
15.5儲能在電力系統(tǒng)應用中的發(fā)展趨勢和重點研發(fā)方向471
15.5.1儲能在電力系統(tǒng)中的應用趨勢472
15.5.2儲能技術發(fā)展新機遇472
15.5.3重點關注和攻關的儲能技術類型473
參考文獻476
第16章儲能技術在核電系統(tǒng)中的應用477
16.1核電系統(tǒng)概述及其對儲能的需求477
16.1.1核電系統(tǒng)概述477
16.1.2核電對儲能技術的需求485
16.2核電系統(tǒng)中儲能技術的應用現狀486
16.2.1核電機組調峰能力分析486
16.2.2世界主要核電調峰手段487
16.2.3核電站配套儲能設施——抽水蓄能電站488
16.2.4核電站與抽水蓄能電站的配合補償運行489
16.2.5其他蓄能方式與核電的匹配運行490
16.3核電系統(tǒng)中儲能技術的未來應用情景491
16.3.1核電儲能技術的發(fā)展契機491
16.3.2各種儲能技術的優(yōu)缺點491
16.3.3適合核電系統(tǒng)的儲能技術492
16.3.4核電系統(tǒng)與儲能電站的聯合運行493
16.3.5適合于核電系統(tǒng)的新型儲能技術494
16.4未來核電技術的發(fā)展方向及其對儲能技術的需求495
16.4.1未來核電的發(fā)展方向495
16.4.2未來核電對儲能技術的需求497
參考文獻498
第17章儲能技術在風力和光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應用500
17.1風力發(fā)電和光伏發(fā)電技術概述及其對儲能的需求500
17.1.1國內外風電發(fā)展現狀500
17.1.2國內外光伏發(fā)電發(fā)展現狀507
17.1.3風力發(fā)電系統(tǒng)概述512
17.1.4光伏發(fā)電技術概述520
17.1.5風力發(fā)電和光伏發(fā)電對儲能的需求528
17.2風力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術應用研究533
17.2.1各種儲能技術特性分析533
17.2.2電力電子技術534
17.2.3儲能技術在風力發(fā)電系統(tǒng)中的應用研究537
17.2.4儲能技術在光伏發(fā)電系統(tǒng)中的應用研究545
17.3風力發(fā)電、光伏發(fā)電和儲能技術的未來發(fā)展556
17.3.1風力發(fā)電相關技術的發(fā)展556
17.3.2光伏發(fā)電相關技術的發(fā)展560
17.3.3儲能技術在風電和光伏系統(tǒng)中的應用展望564
17.4本章小結568
參考文獻569
第18章儲能技術在太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中的應用572
18.1太陽能熱發(fā)電技術的概述及其對儲能的需求572
18.1.1太陽能熱發(fā)電技術概述572
18.1.2太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)分類及其儲能方式573
18.1.3太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)性能特點及其優(yōu)缺點580
18.2太陽能熱發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術的應用現狀581
18.2.1熔鹽顯熱蓄熱582
18.2.2其他太陽能熱發(fā)電蓄熱方法588
18.3太陽能發(fā)電系統(tǒng)中儲能技術的未來應用情景595
18.3.1太陽能是解決未來能源問題的主要技術途徑595
18.3.2太陽能熱發(fā)電能夠提供連續(xù)穩(wěn)定電能，可以成為主力能源595
18.3.3太陽能熱發(fā)電是有經濟競爭力的可再生能源發(fā)電方式596
18.3.4太陽能熱發(fā)電在國際上已取得巨大成功，并有廣闊發(fā)展前景598
18.3.5我國太陽能熱發(fā)電發(fā)展前景也十分看好599
18.3.6熔鹽蓄熱在太陽能熱發(fā)電中有很好的應用前景602
參考文獻603
第19章儲能技術在工業(yè)余熱回收中的應用604
19.1工業(yè)余熱概述及其對儲能的需求604
19.1.1工業(yè)余熱的定義604
19.1.2工業(yè)余熱過程對儲能技術的需求604
19.1.3工業(yè)余熱中的主要儲存方式606
19.1.4工業(yè)余熱儲存系統(tǒng)的要素606
19.2工業(yè)余熱回收中儲能技術的應用現狀610
19.2.1工業(yè)對儲能技術的需求610
19.2.2儲熱技術應用實例介紹612
19.3工業(yè)余熱回收中儲能技術的未來應用614
19.3.1移動儲熱技術614
19.3.2與電能消峰結合的儲熱技術615
19.3.3工業(yè)余冷的儲存616
19.4本章小結617
參考文獻618
第20章儲能技術在交通運輸系統(tǒng)中的應用619
20.1交通運輸系統(tǒng)概述及其對儲能技術的需求619
20.1.1交通運輸系統(tǒng)與國民經濟的關系619
20.1.2交通運輸系統(tǒng)與能源的關系619
20.1.3交通運輸系統(tǒng)對儲能技術的要求624
20.2儲能技術在交通運輸系統(tǒng)中的應用現狀626
20.2.1飛輪儲能和燃料電池儲能技術的應用626
20.2.2鋰離子儲能電池在航空領域中的應用626
20.2.3儲能技術在海上交通系統(tǒng)中的應用現狀628
20.2.4儲能技術在道路交通領域中的應用現狀629
20.2.5儲能系統(tǒng)在電動汽車中應用的關鍵技術630
20.2.6儲能技術在純電動車中的應用639
20.2.7儲能技術在混合動力汽車中的應用現狀651
20.2.8動力電池系統(tǒng)的測試評價方法668
20.3本章小結680
參考文獻680
第21章儲能應用的經濟性分析682
21.1導言682
21.2儲能市場的現狀及預期684
21.3儲能的應用686
21.3.1大容量能量服務687
21.3.2輔助服務687
21.3.3輸電基礎設施服務689
21.3.4配網基礎設施服務689
21.3.5用電側能源管理服務690
21.4儲能電力服務疊加690
21.5對儲能電力應用服務的價值評估691
21.6對儲能應用的成本評估693
21.6.1系統(tǒng)安裝成本693
21.6.2運營及維護成本693
21.6.3資金成本693
21.6.4其他成本694
21.7儲能發(fā)展的主要瓶頸：成本694
21.8儲能成本減低的主要途徑696
21.8.1降低材料成本，提高儲能的能量密度696
21.8.2規(guī)模效益可以帶來的儲能成本降低697
21.9本章小結699
參考文獻699
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