前瞻储能技术：6种储能技术发展可期

    3、飞轮储能
    大多数现代飞轮储能系统都是由一个圆柱形旋转质量块和通过磁悬浮轴承组成的支撑机构组成。采用磁悬浮轴承的目的是消除摩擦损耗，提高系统的寿命。为了保证足够高的储能效率，飞轮系统应该运行于真空度较高的环境中，以减少风阻损耗。飞轮与电动机或者发电机相连，通过某种形式的电力电子装置，可进行飞轮转速的调节，实现储能装置与电网之间的功率交换。
    飞轮储能的一个突出优点就是几乎不需要运行维护、设备寿命长(20年或者数万次深度充放能量过程)且对环境没有不良的影响。飞轮具有优秀的循环使用以及负荷跟踪性能，它可以用于那些在时间和容量方面介于短时储能应用和长时间储能应用之间的应用场合。
    在实现飞轮储能装置时，可采用固体钢结构飞轮，也可采用复合材料飞轮，具体采用何种飞轮需要进行经济技术比较，在系统成本、重量、尺寸以及材料性能等指标之间进行折衷。采用高密度钢材料，其边缘线速度可达200～375m/s，
    而采用重量更轻、强度更高的复合材料，其边缘线速度可达600～1000m/s。飞轮实际可输出的能量取决于其速度变化范围，它不可能在很低的转速下输出额定功率。
    目前，已经开发出大功率飞轮储能系统，并应用于航空以及UPS领域。以Beacon Power为领先水平的研究机构正在致
    力于飞轮储能的优化设计，以便将其用于长过程储能服务(多达几个小时)，同时降低其商用成本。目前已有2kW/6kW•h的飞轮储能系统用于通信设备供电，采用飞轮组(Flywheel Farm Approach)可以实现输出功率为兆瓦级、持续时间为数分钟或者数小时的储能装置。
    4、超导磁储能
    尽管早在1911年人们就发现了超导现象，但直到20世纪70年代，才有人首次提出将超导磁储能作为一种储能技术应用于电力系统。超导磁储能由于具有快速电磁响应特性和很高的储能效率(充/放电效率超过95%)，很快吸引了电力工业和军方的注意。SMES在电力系统中的应用包括：负荷均衡、动态稳定、暂态稳定、电压稳定、频率调整、输电能力提高以及电能质量改善等方面。
    SMES单元由一个置于低温环境的超导线圈组成，低温是由包含液氮或者液氦容器的深冷设备提供的。功率变换/调节系统将SMES单元与交流电力系统相连接，并且可以根据电力系统的需要对储能线圈进行充放电。通常使用两种功率变换系统将储能线圈与交流电力系统相连：一种是电流源型变流器;另一种是电压源型变流器。
    和其他的储能技术相比，目前SMES仍很昂贵，除了超导体本身的费用外，维持低温所需要的费用也相当可观。然而，如果将SMES线圈与现有的柔性交流输电装置(FACTS)相结合可以降低变流单元的费用，这部分费用一般在整个SMES成本中占最大份额。已有的研究结果表明，对输配电应用而言，微型(<0.1MW•h)和中型(0.1～100MW•h)SMES系统可能更为经济。使用高温超导体可以降储能系统对于低温和制冷条件要求，从而使SMES的成本进一步降低。目前，在世界范围内有许多SMES工程正在进行或者处于研制阶段。
    5、超级电容器储能
    电容是电力系统中广泛应用的一种设备。与常规电容器相比，超级电容器具有更高的介电常数、更大的表面积或者更高的耐压能力。例如，陶瓷超级电容器具有相当高的耐压水平(大约1kV)和绝缘强度，这使它们成为未来储能应用的很好候选方案。
    目前，超级电容大多用于高峰值功率、低容量的场合。由于能在充满电的浮充状态下正常工作十年以上，因此超级电容器可以在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。超级电容器安装简单，体积小，并可在各种环境下运行(热、冷和潮湿)，现在已经可为低功率水平的应用提供商业服务。
    6、压缩空气储能
    压缩空气储能不是象电池储能那样的简单储能系统，它是一种调峰用燃气轮机发电厂，对于同样的电力输出，它所消耗的燃气要比常规燃气轮机少40%。这是因为，常规燃气轮机在发电时大约需要消耗输入燃料的2/3进行空气的压缩，而CAES则可利用电网负荷低谷时的廉价电能预先压缩空气，然后根据需要释放储存的能量加上一些燃气进行发电。压缩空气常常储存在合适的地下矿井或者溶岩下的洞穴中。通过溶岩建造这样的洞穴大约需要1年半到两年的时间。
    第一个投入商用运行的CAES是1978年建于德国Hundorf的一台290MW机组。美国1991年在Alabama的McIntosh建成了第二台商用CAES，机组功率为110MW，整个建设耗时30个月，耗资6500万美元，这台机组能够在14min之内并网。第三台商业运行CAES，也是目前世界上最大容量的CAES，计划建在Ohio州的Norton，整个电站装机容量为2700MW，共有9台机组，
    压缩空气储存在一个现有的位于地下2200ft深的石灰石矿井里。