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第1章 绪论1

1.1 储能技术的重要性与主要功能1

1.2 储能技术的多样性1

1.3 储能技术的分类与发展程度2

1.4 储能技术应用现状和市场预测4

1.5 储能技术的研究情况4

参考文献5

第2章 锂离子电池技术6

2.1 锂离子电池发展历史概述和基本原理6

2.2 锂离子电池的功率和能量应用范围8

2.3 锂离子电池关键材料发展现状10

2.3.1 正极材料10

2.3.2 负极材料13

2.3.3 电解质材料15

2.3.4 非活性材料18

2.4 能量型锂离子电池的技术发展和应用现状19

2.5 动力型锂离子电池技术发展现状20

2.6 储能型锂离子电池的发展现状22

2.7 锂离子电池的技术指标及未来发展线路图24

2.8 展望27

参考文献27

第3章 液流电池技术33

3.1 液流电池的基本原理和发展历史概述33

3.1.1 液流电池的基本原理33

3.1.2 液流电池的发展历史34

3.2 几种典型的液流电池体系35

3.2.1 双液流电池体系36

3.2.2 单沉积型液流电池39

3.2.3 双沉积型液流电池39

3.2.4 金属／空气液流电池41

3.2.5 半固态双液流电池42

3.3 液流电池的效率与影响因素分析43

3.3.1 液流电池效率的定义43

3.3.2 液流电池极化曲线分析43

3.3.3 电流密度对全钒液流电池性能的影响45

3.3.4 旁路电流对全钒液流电池性能的影响46

3.4 液流电池的关键材料48

3.4.1 液流电池的电极材料48

3.4.2 液流电池的双极板材料51

3.4.3 液流电池的膜材料56

3.5 液流电池经济和技术指标及未来发展展望63

3.5.1 液流电池装备的经济性概述63

3.5.2 大规模蓄电储能技术经济性评估方法64

3.6 本章小结64

参考文献66

第4章 全钒液流电池技术70

4.1 全钒液流电池概述70

4.2 全钒液流电池关键材料72

4.2.1 电极材料72

4.2.2 双极板78

4.2.3 电解质溶液81

4.2.4 膜材料88

4.3 全钒液流电池电堆、系统管理与控制系统98

4.3.1 电堆结构与设计98

4.3.2 全钒液流电池系统105

4.3.3 电池系统控制与管理107

4.4 全钒液流电池应用及前景分析108

4.4.1 大规模可再生能源发电并网108

4.4.2 电网削峰填谷112

4.4.3 智能微网115

4.4.4 离网供电系统117

4.5 前景与挑战119

参考文献119

第5章 钠电池技术124

5.1 引言124

5.2 钠硫电池125

5.2.1 钠硫电池的原理与特点125

5.2.2 管型钠硫电池126

5.2.3 钠硫电池的应用134

5.2.4 新型钠硫电池的发展136

5.3 ZEBRA电池137

5.3.1 ZEBRA电池的结构与原理137

5.3.2 ZEBRA电池的特性138

5.3.3 管型设计的ZEBRA电池139

5.3.4 平板式设计的ZEBRA电池143

5.3.5 ZEBRA电池的应用143

5.4 钠-空气电池145

5.5 钠离子电池148

5.5.1 负极材料149

5.5.2 正极材料154

5.5.3 电解质159

5.5.4 水系钠离子电池160

5.5.5 钠离子电池的价格因素162

5.6 本章小结162

参考文献163

第6章 抽水蓄能技术169

6.1 抽水蓄能技术的基本原理和发展历史概述169

6.1.1 抽水蓄能技术的基本原理169

6.1.2 抽水蓄能的功率和容量170

6.1.3 抽水蓄能电站的种类171

6.1.4 抽水蓄能技术的发展历史概述171

6.2 抽水蓄能技术的功能和能量应用范围173

6.2.1 抽水蓄能技术的运行特性173

6.2.2 抽水蓄能技术的功能174

6.2.3 抽水蓄能技术的应用场合175

6.2.4 抽水蓄能技术在核电中的应用175

6.2.5 抽水蓄能技术在风电中的应用176

6.2.6 抽水蓄能技术在水电中的应用176

6.3 抽水蓄能技术的应用现状177

6.3.1 抽水蓄能技术在日本的发展和应用177

6.3.2 抽水蓄能技术在美国的发展和应用178

6.3.3 抽水蓄能技术在欧洲的发展和应用179

6.3.4 抽水蓄能技术在中国的发展和应用180

6.4 抽水蓄能的发展方向及新技术181

6.4.1 常规抽水蓄能技术发展动向181

6.4.2 地下抽水蓄能电站的发展182

6.4.3 海水抽水蓄能电站的发展182

6.4.4 可调速抽水蓄能发电机组的发展183

6.4.5 抽水蓄能电站未来发展路线185

6.5 抽水蓄能技术的经济性186

6.5.1 抽水蓄能电站主要技术经济指标186

6.5.2 抽水蓄能电站环保效益194

6.5.3 各国抽水蓄能电站的投资、运营、管理模式196

6.6 本章小结199

参考文献200

第7章 压缩空气储能技术203

7.1 概述203

7.2 技术原理与特点204

7.2.1 技术原理204

7.2.2 技术特点205

7.2.3 应用领域207

7.3 发展现状207

7.3.1 应用现状207

7.3.2 研发现状208

7.3.3 技术分类211

7.4 关键技术218

7.4.1 压缩机218

7.4.2 膨胀机219

7.4.3 储气设备220

7.4.4 燃烧室220

7.4.5 储热装置221

7.5 发展趋势222

7.5.1 新型蓄热式压缩空气储能系统223

7.5.2 超临界空气储能系统223

7.6 本章小结224

致谢224

参考文献225

第8章 低品位热和冷存储技术228

8.1 低品位热和冷存储技术发展概述228

8.1.1 低品位热能现状228

8.1.2 低品位热和冷存储技术现状228

8.2 低品位热和冷存储材料229

8.2.1 热能存储方式229

8.2.2 储热材料分类及性能要求230

8.2.3 典型储热（冷）材料238

8.3 相变材料复合技术241

8.3.1 相变材料封装与成型241

8.3.2 相变材料导热强化243

8.3.3 复合材料热导率计算方法245

8.3.4 复合材料热导率计算模型246

8.3.5 复合材料储热249

8.4 储热（冷）技术中的传热问题250

8.4.1 相变材料的熔化与凝固250

8.4.2 储热系统散热削弱255

8.4.3 储热系统传热强化256

8.5 低品位热和冷存储技术应用256

8.5.1 太阳能利用256

8.5.2 建筑节能257

8.5.3 纺织工业258

8.6 低品位热和冷存储技术发展趋势258

参考文献259

第9章 中高温储热技术263

9.1 中高温储热技术的基本原理和发展历史概述263

9.1.1 基本原理263

9.1.2 发展历史概述264

9.2 中高温储热技术的功率和能量应用范围269

9.2.1 显热储热269

9.2.2 相变储热270

9.2.3 热化学储热272

9.2.4 吸附储热272

9.3 中高温储热材料273

9.3.1 显热储热材料273

9.3.2 相变储热材料273

9.3.3 热化学储热材料277

9.3.4 吸附蓄热材料280

9.4 中高温储热系统的应用现状281

9.4.1 显热和相变储热系统281

9.4.2 热化学储热系统284

9.4.3 吸附储热系统285

9.5 中高温储热的相关新技术发展287

9.5.1 显热储热相关新技术287

9.5.2 相变储热相关新技术288

9.5.3 热化学储热290

9.5.4 复合储热材料290

9.5.5 新型储热系统与方法292

9.6 中高温储热的技术和经济指标及未来发展线路图294

9.6.1 蓄热材料技术指标294

9.6.2 技术的成熟度297

9.6.3 蓄热系统的热效率和？效率分析298

9.6.4 经济分析301

9.6.5 蓄热技术未来发展302

9.7 本章小结303

参考文献303

第10章 液态空气储能技术312

10.1 液态空气储能技术的原理312

10.2 液态空气储能的特点313

10.3 液态空气储能技术的发展历史315

10.4 液态空气储能技术与其他储能技术的比较316

10.4.1 技术性能比较316

10.4.2 经济性比较316

10.5 液态空气储能技术的余能利用317

10.6 液态空气储能技术在电力系统中的应用分析318

10.7 液态空气储能在交通运输中的应用319

10.8 液态空气储能技术的集成应用321

10.8.1 液态空气储能与燃气轮机发电系统的集成321

10.8.2 液态空气储能与聚光太阳能热发电系统的集成321

10.8.3 液态空气储能技术与核电站的集成323

10.8.4 液态空气储能技术与液化天然气再气化过程的集成323

10.9 本章小结323

参考文献323

第11章 镍氢电池技术325

11.1 镍氢电池概述325

11.1.1 基本原理325

11.1.2 镍氢电池分类327

11.1.3 镍氢电池发展历史328

11.2 镍氢电池的功率和能量应用范围329

11.2.1 民品电池329

11.2.2 动力电池329

11.2.3 智能电网331

11.3 镍氢电池应用现状和产业链及环境问题332

11.3.1 市场332

11.3.2 镍氢电池回收333

11.3.3 回收技术分析334

11.4 镍氢电池相关新技术的发展335

11.4.1 正极材料335

11.4.2 负极材料336

11.4.3 动力电池338

11.4.4 电池管理系统340

11.5 镍氢电池的技术和经济指标及未来发展线路图341

11.5.1 HEV混合动力车341

11.5.2 燃料电池车342

11.6 本章小结343

参考文献344

第12章 飞轮储能技术347

12.1 储能原理和发展历程347

12.1.1 飞轮储能原理347

12.1.2 飞轮储能系统结构348

12.1.3 发展历程349

12.2 关键技术概论350

12.2.1 转子材料与结构350

12.2.2 微损耗轴承技术354

12.2.3 电机技术357

12.2.4 飞轮储能电力电子技术358

12.2.5 真空及系统集成技术360

12.3 产业应用概况361

12.3.1 研究开发机构概述361

12.3.2 生产企业361

12.4 技术经济分析与发展趋势361

12.4.1 技术指标361

12.4.2 经济性估计364

12.5 本章小结365

参考文献365

第13章 电容和超级电容器储能技术368

13.1 电容和超级电容器储能技术的基本原理和发展历史368

13.1.1 概述368

13.1.2 超级电容器简介368

13.1.3 超级电容器的储能原理369

13.1.4 超级电容器历史回顾375

13.2 多孔碳材料377

13.2.1 电化学性能影响因素377

13.2.2 活性炭379

13.2.3 碳气凝胶381

13.2.4 碳纳米管384

13.2.5 石墨烯387

13.3 赝电容材料388

13.3.1 金属氧化物388

13.3.2 导电聚合物395

13.3.3 杂原子掺杂化合物401

13.4 超级电容器电解液405

13.4.1 有机体系电解液406

13.4.2 水系电解液407

13.4.3 离子液体408

13.4.4 固态电解质409

13.5 其他关键原材料410

13.5.1 导电剂410

13.5.2 黏结剂411

13.5.3 集流体411

13.5.4 隔膜412

13.6 超级电容器的应用413

13.6.1 电子类电源413

13.6.2 电动汽车及混合动力汽车413

13.6.3 变频驱动系统的能量缓冲器415

13.6.4 工业电器方面的应用416

13.6.5 可再生能源发电系统或分布式电力系统416

13.6.6 军事装备领域418

13.7 本章小结418

参考文献418

第14章 化学热泵系统及其在储能技术中的应用429

14.1 化学热泵系统概述及其在储能中的作用429

14.1.1 化学热泵系统工作原理、操作模式与效能分析429

14.1.2 化学热泵系统中的反应与工质对431

14.2 化学热泵系统在储能领域的应用研究现状与未来应用场景436

14.3 本章小结439

参考文献439

第15章 储能技术在电力系统中的应用441

15.1 电力系统应用储能技术的需求和背景441

15.1.1 电力系统在能源革命中面临的挑战441

15.1.2 储能技术在电力系统发展和变革中的作用443

15.1.3 储能技术在电力系统中的主要应用场景445

15.1.4 电力系统不同应用场景的储能时间尺度及其技术需求特征446

15.2 储能技术在电力系统中的应用现状447

15.2.1 储能应用项目概况447

15.2.2 储能在大规模集中式可再生能源发电领域的应用451

15.2.3 储能系统参与电力系统辅助服务454

15.2.4 储能系统在配电网及微电网的应用456

15.3 我国电力系统储能应用实践459

15.3.1 国家风光储输示范工程459

15.3.2 深圳宝清储能电站示范工程461

15.3.3 福建湄洲岛储能电站示范工程463

15.3.4 福建安溪移动式储能电站463

15.3.5 浙江岛屿微网储能示范工程464

15.3.6 睿能石景山电厂电池储能调频应用示范465

15.4 适合电力系统应用的储能技术评价466

15.4.1 电力系统中储能技术的四要素466

15.4.2 储能的综合评价技术468

15.5 储能在电力系统应用中的发展趋势和重点研发方向471

15.5.1 储能在电力系统中的应用趋势472

15.5.2 储能技术发展新机遇472

15.5.3 重点关注和攻关的储能技术类型473

参考文献476

第16章 储能技术在核电系统中的应用477

16.1 核电系统概述及其对储能的需求477

16.1.1 核电系统概述477

16.1.2 核电对储能技术的需求485

16.2 核电系统中储能技术的应用现状486

16.2.1 核电机组调峰能力分析486

16.2.2 世界主要核电调峰手段487

16.2.3 核电站配套储能设施——抽水蓄能电站488

16.2.4 核电站与抽水蓄能电站的配合补偿运行489

16.2.5 其他蓄能方式与核电的匹配运行490

16.3 核电系统中储能技术的未来应用情景491

16.3.1 核电储能技术的发展契机491

16.3.2 各种储能技术的优缺点491

16.3.3 适合核电系统的储能技术492

16.3.4 核电系统与储能电站的联合运行493

16.3.5 适合于核电系统的新型储能技术494

16.4 未来核电技术的发展方向及其对储能技术的需求495

16.4.1 未来核电的发展方向495

16.4.2 未来核电对储能技术的需求497

参考文献498

第17章 储能技术在风力和光伏发电系统中的应用500

17.1 风力发电和光伏发电技术概述及其对储能的需求500

17.1.1 国内外风电发展现状500

17.1.2 国内外光伏发电发展现状507

17.1.3 风力发电系统概述512

17.1.4 光伏发电技术概述520

17.1.5 风力发电和光伏发电对储能的需求528

17.2 风力发电和光伏发电系统中储能技术应用研究533

17.2.1 各种储能技术特性分析533

17.2.2 电力电子技术534

17.2.3 储能技术在风力发电系统中的应用研究537

17.2.4 储能技术在光伏发电系统中的应用研究545

17.3 风力发电、光伏发电和储能技术的未来发展556

17.3.1 风力发电相关技术的发展556

17.3.2 光伏发电相关技术的发展560

17.3.3 储能技术在风电和光伏系统中的应用展望564

17.4 本章小结568

参考文献569

第18章 储能技术在太阳能热发电系统中的应用572

18.1 太阳能热发电技术的概述及其对储能的需求572

18.1.1 太阳能热发电技术概述572

18.1.2 太阳能热发电系统分类及其储能方式573

18.1.3 太阳能热发电系统性能特点及其优缺点580

18.2 太阳能热发电系统中储能技术的应用现状581

18.2.1 熔盐显热蓄热582

18.2.2 其他太阳能热发电蓄热方法588

18.3 太阳能发电系统中储能技术的未来应用情景595

18.3.1 太阳能是解决未来能源问题的主要技术途径595

18.3.2 太阳能热发电能够提供连续稳定电能，可以成为主力能源595

18.3.3 太阳能热发电是有经济竞争力的可再生能源发电方式596

18.3.4 太阳能热发电在国际上已取得巨大成功，并有广阔发展前景598

18.3.5 我国太阳能热发电发展前景也十分看好599

18.3.6 熔盐蓄热在太阳能热发电中有很好的应用前景602

参考文献603

第19章 储能技术在工业余热回收中的应用604

19.1 工业余热概述及其对储能的需求604

19.1.1 工业余热的定义604

19.1.2 工业余热过程对储能技术的需求604

19.1.3 工业余热中的主要储存方式606

19.1.4 工业余热储存系统的要素606

19.2 工业余热回收中储能技术的应用现状610

19.2.1 工业对储能技术的需求610

19.2.2 储热技术应用实例介绍612

19.3 工业余热回收中储能技术的未来应用614

19.3.1 移动储热技术614

19.3.2 与电能消峰结合的储热技术615

19.3.3 工业余冷的储存616

19.4 本章小结617

参考文献618

第20章 储能技术在交通运输系统中的应用619

20.1 交通运输系统概述及其对储能技术的需求619

20.1.1 交通运输系统与国民经济的关系619

20.1.2 交通运输系统与能源的关系619

20.1.3 交通运输系统对储能技术的要求624

20.2 储能技术在交通运输系统中的应用现状626

20.2.1 飞轮储能和燃料电池储能技术的应用626

20.2.2 锂离子储能电池在航空领域中的应用626

20.2.3 储能技术在海上交通系统中的应用现状628

20.2.4 储能技术在道路交通领域中的应用现状629

20.2.5 储能系统在电动汽车中应用的关键技术630

20.2.6 储能技术在纯电动车中的应用639

20.2.7 储能技术在混合动力汽车中的应用现状651

20.2.8 动力电池系统的测试评价方法668

20.3 本章小结680

参考文献680

第21章 储能应用的经济性分析682

21.1 导言682

21.2 储能市场的现状及预期684

21.3 储能的应用686

21.3.1 大容量能量服务687

21.3.2 辅助服务687

21.3.3 输电基础设施服务689

21.3.4 配网基础设施服务689

21.3.5 用电侧能源管理服务690

21.4 储能电力服务叠加690

21.5 对储能电力应用服务的价值评估691

21.6 对储能应用的成本评估693

21.6.1 系统安装成本693

21.6.2 运营及维护成本693

21.6.3 资金成本693

21.6.4 其他成本694

21.7 储能发展的主要瓶颈：成本694

21.8 储能成本减低的主要途径696

21.8.1 降低材料成本，提高储能的能量密度696

21.8.2 规模效益可以带来的储能成本降低697

21.9 本章小结699

参考文献699