求助：二次电池与超级电容器

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  安海森纳* 2017-05-26 00:00:00

  可再生能源包括：风能、太阳能、生物质能、海洋能及小水电等，是一次能源，通常被转化为电能使用。在开发利用可再生能源的过程中，电能储存系统（蓄电池）发挥着重要的作用。例如，风能和太阳能等发电具有不稳定和不连续的特点，需要开发和建设配套的电能储存（蓄电）装置或电站来保证发电、供电的连续性和稳定性，及对大型风电和光伏发电并网后进行调峰和调频。 在电力工业中，大规模的电能储存技术可用于电力的“削峰填谷”，大大改善电力的供需矛盾，提高发电设备的利用率。因此，研究GX蓄电技术，特别是大规模的GX蓄电技术具有重大意义，应该引起高度重视和付出切实努力。 目前，国内经济发达和比较发达地区主要采用基于燃煤热电技术建立ZX电站的方式供电，以求得能效（成本）和规模的协调。但世界范围内科技战争、恐怖主义、犯罪活动和意外事故给集中发电和大电网供电模式带来威胁。比较典型的事例如，2003年8月，美国东北部和加拿大部分地区发生了“8－14”大面积停电事故，对当地的航空和陆路交通、正常的科研、生产和居民生活造成了严重影响，甚至引发恐慌心理，成为一个震动世界的大新闻。大电网事故的影响从一个侧面显现了电力供应对GX、大规模蓄电技术需求的紧迫性。 综上所述，研究和开发GX的电能储存技术是国家能源安全和经济可持续发展的重大需求。工业发达国家高度重视大规模蓄电系统的研究和开发，例如日本政府的“新阳光计划”、美国的“DOE项目计划”以及欧盟的“框架计划”等都将储能技术作为研究ZD。 到目前为止，人们已提出和开发了多种储能技术，主要可分为物理储能和化学储能两大类。 物理储能主要包括扬水储能和压缩空气储能。这两种储能系统虽然具有规模大、能量转换效率高、循环寿命长和运行费用低的优点，但需要特殊的地理条件和场地，建设的局限性较大，且一次性投资费用也较高。 化学储能，主要包括各种蓄电池、可再生燃料电池（RFC，电解水制氢－储氢－燃料电池发电）和液流电池。 由于大规模储氢目前尚难以实现，且燃料电池价格高，RFC能量循环转换净效率较低，用于航天领域尚可，但不宜用作商业储能系统。 综合比较各种化学储能系统的性能和特点，可知二次电池、金属空气电池及超级电容器由于蓄电容量和价格的限制通常用作不间断电源，而不能用于大规模蓄电场合。可能用于大规模蓄电的则主要是铅酸电池及液流电池。 目前常用于与小型风力发电机配套的是铅酸电池。铅酸电池是比较成熟的蓄电技术，虽然它具有价格低廉、安全性能相对可靠的优点，但仍存在诸多缺点，严重限制了它在大规模蓄电中的应用。例如铅酸电池的循环寿命较短（通常少于千次）；不可深度放电；其容量与放电的功率密切相关，难以满足功率和容量须同时兼顾的大规模蓄电要求。电池组运行的维护费用高，用作大规模蓄电的成本过高，很难满足大规模蓄电的要求。

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