储存能量最好的系统是什么?

储存能量最好的系统是什么?

储能系统简介

储能系统是指将电能等形式的能量，通过不同媒介存储起来，在有需要的时候再将其释放的一种系统。

按照存储方式的不同，可以分为化学储能和物理储能。化学储能包括氢、碳氢、碳氢氧还有电化学储能方式。电化学储能中又包括锂离子电池、液流电池、铅蓄电池和钠基电池等。物理储能则有抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能和储能等。

锂离子电池作为目前应用最多的储能方式，拥有能量密度高、响应速率快、放电时间长的优点，缺点则是价格较高，有发热的风险。预计在未来一段时间内都是储能系统的主要方式。

锂离子电池按照原材料来分，主流的类型有磷酸铁锂和三元锂两种。按照用途来分，又可以分为储能锂电池和动力锂电池。储能锂电池顾名思义主要是用在储能系统上的锂电池，动力锂电池则用在新能源汽车行业。相较来说，储能锂电池一般更强调长寿命、安全性，动力锂电池则更强调高能量比。

对锂离子电池储能系统来说，针对其应用场景的不同，可以分为三类：

与电网配套的大规模储能系统，容量较大；工商业储能系统，容量较小，可用于商场、数据中心等的备用电源；移动储能储能系统，作为临时的保电措施，可以应对临时检修，高速上应急供电等情况。

三种储能系统在结构形式上有所差别，不过在系统组成上大同小异，这里以大规模储能系统为例，简要说明下出储能系统的构成及其结构形式。

大规模储能系统通常以集装箱作为载体，在其中组装了电池系统、能量管理系统、电池管理系统（BMS)、变流器系统(PCS）、冷却系统、消防系统以及照明和监控系统。

电池系统：通常由数个电池簇组成，电池簇则由数个电池包组成，视电池包结构的不同，电池包中可能带有电池管理系统(BMU)。

能量管理系统：称为EMS(Energy Management System)，主要是对电站的实时运行状态信息进行监控，包括系统功率曲线、电池电压温度信息、累计处理电量信息及其他约定的监测信息。

电池管理系统：称为BMS(Battery Management System)，主要对电池组的充放电保护进行管理。充满电时能保证各单体电池之间的电压差异小于设定值，实现电池组各单体电池的均充，有效地改善了串联充电方式下的充电效果。同时检测电池组中各个单体电池的过压、欠压、过流、短路、过温状态，保护并延长电池使用寿命。一般是三级架构，即电池包-电池簇-电池系统各有一个控制单元。

变流器系统：称为PCS(Power Conversion System)，锂离子电池输出的是直流电，在电池与电网的相互作用时，需要进行交直流转换，这就需要储能变流器系统。储能变流器可以完成电网和电池的双向能量流动，并通过控制策略实现对电池系统的充放电管理、网测负荷功率跟踪、电池储能系统充放电功率控制和正常及孤岛运行方式下网测电压的控制；具有高转换效率、宽电压输入范围、快速并离网切换和方便维护等特点，同时具备完善的保护功能，如孤岛保护、直流过压保护和低电压穿越（可选）等，满足系统并、离网要求。

冷却系统：因为锂电池对系统运行温度有范围要求，所以需要控制环境温度。通常来说有风冷和液冷两种形式。风冷作为传统的冷却方式，技术成熟，应用广泛，缺点则是需要留有风道，整体体积较大；液冷则是最近逐渐流行的冷却方式，特点在于采用液体降温，有更高的冷却效率，同时不需要风道，使整体的体积更小，能量比更高，缺点则是价格较高，技术不如风冷成熟。

消防系统：锂离子电池系统较传统的铅酸电池来说，发热量较大，热稳定性也不如铅酸电池，在运行过程中有起火的风险。因此消防系统是锂离子电池储能中的重要组成部分。集装箱储能系统一般采用管网式消防，介质为七氟丙烷或者全氟己酮，也有结合使用水喷淋的案例。在较小型的工商业储能和移动储能里面，还可以采用气溶胶的方式，后续会详细讲解几种方式的优缺点及其典型应用形式，这里不再赘述。

根据储能系统的不同配置，可能还有变压器系统，来完成电池系统和电网间的升降压。