世界の既存のエネルギー貯蔵システムは、5つの主要なカテゴリーに分類されます

エネルギー貯蔵に関しては、バッテリーについて考えるのは簡単ですが、既存のバッテリー技術は、グリッドレベルのエネルギー貯蔵の要件を満たすのが困難です。実際、市場調査会社PikeResearchによると、エネルギー貯蔵の市場は巨大であり、2011年から2021年の間に世界のエネルギー貯蔵プロジェクトに1,220億ドルが費やされると予想されています。大規模なエネルギー貯蔵システムでは、最も広く使用されている揚水発電や圧縮空気エネルギー貯蔵、その他の従来のエネルギー貯蔵方法も継続的な改善と革新が行われています。今日、caixinenergyは、現在の世界的なエネルギー貯蔵技術とそれらが電力網に与える影響を分析する記事を推奨しています。

既存のエネルギー貯蔵システムは、主に、機械的エネルギー貯蔵、電気的エネルギー貯蔵、電気化学的エネルギー貯蔵、熱的エネルギー貯蔵、および化学的エネルギー貯蔵の5つのカテゴリーに分類されます。現在、揚水発電は世界で最も高い割合を占めており、総設備容量は127GWに達し、総エネルギー貯蔵容量の99％を占め、次に圧縮空気エネルギー貯蔵が440MW、ナトリウム硫黄電池が316MWと続きます。

世界中の既存のエネルギー貯蔵システム

1.機械的エネルギー貯蔵

機械的エネルギー貯蔵には、主に揚水貯蔵、圧縮空気貯蔵、およびフライホイール貯蔵が含まれます。

揚水発電：（1）貯水池の地形を引き込むために、貯水池の下部エネルギー媒体からの液体水として電気を使用するトラフ時の過剰な電力網、貯水池の電力網のピーク負荷時の高地は、貯水池の下の貯水池に戻りますタービン発電機を駆動する場合、効率は一般に約75％であり、一般に3つのうち4つとして知られ、毎日の調整能力があり、負荷をかけたり取っておいたりするために使用されます。

短所：サイトの選択が難しく、地形に依存している。大きな投資サイクル、ポンプ貯蔵損失+ライン損失を含む高損失。現段階では、中国の電気料金政策によっても制限されています。昨年、中国の電力貯蔵とポンプの80％以上が日光浴をしていました。昨年8月、国家発展改革委員会は電力貯蔵と揚水に関する政策を発表しました。

（2）圧縮空気エネルギー貯蔵（CAES）：圧縮空気エネルギー貯蔵は電力システムの使用です負荷が低いバッテリー、モーターが空気圧縮機を駆動し、システムが気密の大きな地下洞窟ガス貯蔵室に空気圧を送ります電気が不足している場合、熱交換器を通過する圧縮空気は石油または天然ガスの燃焼と混合され、ガスタービン発電を輸入します。外国の研究はもっと多く、技術は成熟していて、私たちの国は少し遅れて始まります。学者のlu qiangは、この点の研究、冷電連句が生み出すものなどにもっと関心があるようです。

圧縮空気貯蔵は、風力エネルギーによって生成された機械的仕事がコンプレッサーの回転を直接駆動し、中間の電気への変換を減らして効率を向上させることができるため、大規模なウィンドファームに適したピーク調整機能も備えています。

短所：1つの大きな欠点は効率が低いことです。その理由は、空気の温度は圧縮されると上昇し、膨張すると低下するためです。圧縮空気では、エネルギーの一部が熱として失われるため、膨張する前に再加熱する必要があります。天然ガスは通常、空気を加熱するための熱源として使用され、エネルギー貯蔵効率の低下につながります。大規模なガス貯蔵施設、特定の地質条件、および化石燃料の燃焼への依存が必要であることも考えられます。

（3）フライホイールエネルギー貯蔵：高速回転フライホイールを使用して、運動エネルギーの形でエネルギーを貯蔵します。エネルギーが必要になると、フライホイールは減速し、蓄積されたエネルギーを放出します。フライホイールエネルギー貯蔵技術は基本的に中国で利用可能です（しかし、外国とのギャップは10年以上です）。難しさは、USESごとに機能の異なる新製品の開発にあります。そのため、フライホイールエネルギー貯蔵電源はハイテク製品ですが、独自のイノベーションでは不十分であり、国の科学研究基金の支援を得ることが困難です。

短所：エネルギー密度が低く、充電停止などの自己放電率が高いと、エネルギーが数時間から数十時間以内に使い果たされます。高品質の無停電電源装置など、一部の市場セグメントにのみ適しています。

2.電気エネルギー貯蔵

（1）スーパーキャパシターエネルギー貯蔵：活性炭多孔質電極と電解質からなる二重層構造を使用して、非常に大きな電気容量を実現します。化学反応を使用するバッテリーとは異なり、スーパーキャパシターの充電および放電プロセスは常に物理的なプロセスです。短い充電時間、長い耐用年数、優れた温度特性、省エネ、環境保護。ウルトラキャパシター、つまりキャパシターの充電についてはそれほど複雑なことはなく、残りは材料の問題です。現在の研究の方向性は、面積が小さく静電容量が大きいかどうかです。スーパーキャパシタの開発はまだ非常に速いです。現在、グラフェン材料をベースにした新しいタイプのスーパーキャパシタが非常に人気があります。

テスラの最高経営責任者であるElonMuskは、2011年には早くも従来の電気自動車のバッテリーは時代遅れであり、スーパーキャパシターを搭載した新しい車が将来それらに取って代わると述べました。

短所：バッテリーと比較して、そのエネルギー密度は、同じ重量で比較的低いエネルギー貯蔵をもたらします。これは、バッテリーの寿命を直接低下させ、グラフェンなどの新しい材料の作成に依存します。

（2）超伝導エネルギー貯蔵（SMES）：超伝導体のゼロ抵抗特性を使用して電気エネルギーを貯蔵するデバイス。超電導エネルギー貯蔵システムは、一般に、超電導コイル、極低温システム、電力調整システム、および監視システムを含む。超伝導材料技術の開発は、超伝導エネルギー貯蔵技術の優先事項の中で優先事項です。超電導材料は、低温超電導材料、高温超電導材料、室温超電導材料に大別できます。

短所：超伝導エネルギー貯蔵（材料および極低温冷凍システム）の高コストは、その使用を制限します。信頼性と経済性によって制限されており、商用アプリケーションはまだ遠いです。

3.電気化学的エネルギー貯蔵

（1）鉛蓄電池：電極が主に鉛とその酸化物でできており、電解質が硫酸溶液である電池です。現在、世界で広く使用されており、サイクル寿命は約1000倍、効率は80〜90％、コストパフォーマンスは高い。電力系統の非常用電源や待機電力によく使用されます。

短所：深さ、高速放電、利用可能な容量が減少する場合。エネルギー密度が低く、寿命が短いのが特徴です。鉛蓄電池は、ネガティブプレートに超活性炭材料を追加することにより、今年のサイクル寿命を改善しました。

（2）リチウムイオン電池：負極材料としてリチウム金属またはリチウム合金を使用し、非電解電解液を使用した電池の一種です。主にポータブルモバイルデバイスで使用され、その効率は95％以上に達し、放電時間は数時間に達し、サイクル数は5000以上に達し、応答は速く、現在最もエネルギーの高い実用的なバッテリーのバッテリーです最も使用されています。近年、技術の向上が進んでおり、アノード・カソード材料の用途が多くあります。

市場に出回っているパワーリチウム電池には、リチウムコバルト酸電池、リチウムマンガン酸電池、リチウム鉄リン酸塩電池の3つの主要なタイプがあります。前者はエネルギー密度が高いですが、安全性は低くなります。それどころか、BYDなどの家庭用電気自動車は現在主にリン酸鉄リチウム電池を使用しています。しかし、外国人は3つのリチウム電池とリン酸鉄リチウム電池を使っているようです。

リチウム硫黄電池も非常に人気があり、電池の正極として硫黄元素、負極としてリチウム金属があり、その理論的エネルギー密度は2600wh / kgに達し、実際のエネルギー密度は450wh / kgに達する可能性があります。しかし、バッテリーのサイクル寿命と安全性をどのように改善するかも大きな問題です。

短所：高価格（4元/ wh）、加熱、燃焼、その他の安全上の問題につながる過充電は、保護のために充電する必要があります。

（3）ナトリウム硫黄電池：金属ナトリウムを負極、硫黄を正極、セラミック管を電解質膜とする二次電池です。サイクルは4500回に達し、放電時間は6〜7時間、サイクル往復効率は75％、高エネルギー密度、高速応答時間です。現在、日本、ドイツ、フランス、米国には200以上のエネルギー貯蔵発電所があり、主に負荷平準化、ピークシフト、電力品質改善に使用されています。

短所：液体ナトリウムのため、高温で燃えやすい。また、グリッドの電力が不足した場合は、温度を高く保つため、またはバッテリーを冷却するためにディーゼル発電機が必要になります。

（4）液体フロー電池：正と負の電解質を使用して分離し、別々に循環する一種の高性能電池。バッテリーの電力はエネルギーとは関係ありません。蓄えられるエネルギーは貯蔵タンクのサイズに依存するので、最大MWの容量で数時間から数日間貯蔵することができます。このバッテリーには、鉄クロムシステム、亜鉛臭素システム、ポリ硫化ナトリウムブロミンシステム、すべてのバナジウムシステムなど、多くのシステムがあり、バナジウムバッテリーが最も人気があります。

短所：バッテリーが大きすぎます。バッテリーの周囲温度が高すぎます。高価格（おそらく短期的な現象）;システムは複雑です（ポンプとパイプラインは、リチウムなどの非液体フロー電池ほど単純ではありません）。

バッテリーのエネルギー貯蔵には、多かれ少なかれ環境問題があります。

4.蓄熱

熱エネルギー貯蔵：熱エネルギー貯蔵システムでは、熱エネルギーは断熱容器内の媒体に貯蔵され、必要に応じて電気エネルギーに変換されるか、電気エネルギーに変換されずに直接使用できます。蓄熱は顕熱蓄熱と潜熱蓄熱に分けられます。蓄熱は大量の熱を蓄えることができるため、再生可能エネルギー源から発電するために使用できます。

欠点：さまざまな高温化学熱作動媒体への熱エネルギー貯蔵、より限定された使用機会。

5.化学エネルギー貯蔵

化学クラスのエネルギー貯蔵：二次エネルギー担体としての水素または合成ガスの使用、過剰な水素生成の使用、エネルギー担体としての水素の直接使用、二酸化炭素との反応による合成ガス（メタン）、水素、および合成ガスは、発電、輸送などの他の方法を使用するために使用することができます。ドイツはこの技術の普及に熱心であり、実証プロジェクトが実施されています。

短所：フルサイクル効率が低く、水素製造効率がわずか40％、合成天然ガス効率が35％未満。

前の要約から引用するには：

PHS-揚水発電; CAES-圧縮空気;鉛蓄電池; NiCd：NiCdバッテリー; NaS：ナトリウム硫黄電池; ZEBRA：塩化ニッケル電池; Li-ion：リチウム電池;燃料電池：燃料電池;金属空気：金属空気電池; VRB：液体フロー電池; ZnbBr：液体フロー電池; PSB：液体フロー電池; SolarFuel：太陽エネルギー燃料電池; SMES：超伝導エネルギー貯蔵;フライホイール：フライホイール;コンデンサー/スーパーキャパシター：コンデンサー/スーパーキャパシター;アルテス：水/氷蓄熱/冷気システム; CES：低温エネルギー貯蔵システム; Ht-tes：蓄熱システム。

一般的に、現在の研究開発は主にウルトラキャパシターとバッテリー（リチウムバッテリー、液体フローバッテリー）に焦点を当てています。材料の飛躍的進歩が鍵となります。

信頼できるエネルギー貯蔵グリッドはどのようになりますか？

1.エネルギーインターネットとスマートグリッドの実現をサポート

エネルギー貯蔵は、スマートグリッドで双方向のエネルギー相互作用を実現するための重要な機器です。エネルギー貯蔵がなければ、完全なスマートグリッドは問題外です。

2.エネルギー貯蔵技術を使用して、新エネルギーのテストに直面します

主な目的は、風力や太陽光エネルギーなどの断続的な再生可能エネルギー発電の出力を安定化および安定化し、断続的な再生可能エネルギーを受け入れるグリッドの能力を向上させることです。

3.山と谷の違いを減らし、機器の使用率を向上させます

電力網企業は、ピーク負荷の調整と供給圧力を軽減しながら、より多くのピーク負荷のメリットを得ることができます。

4.電力網の安全性と信頼性および電力品質を改善します

非常用電源を提供します。さまざまな一時的な電力品質の問題によって引き起こされる損失を減らします。

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