太阳能光伏发电国外储能技术最新进展
孟大为1 李灏男2 张忠智2
【摘 要】现阶段，光伏发电由于供电不稳定、受外界因素影响较大等原因，主要依靠储能系统进行电网调控，而储能系统的核心则是储能电池。本文首先简述了光伏发电的主要原理；其次介绍了目前国际上商业化运用较广的三种储能电池，列举了对应的最新商业化应用进展，探讨了国外储能技术领域对于铅酸电池，锂电池，超级电容器的应用实例；最后也对储能电池未来发展趋势进行简要的预测。
【期刊名称】科技创新导报 【年(卷),期】2018(015)018 【总页数】3
【关键词】光伏发电 储能技术 铅酸电池 锂电池 超级电容器
太阳能资源丰富，安全高效，分布广泛，是最具发展潜力的可再生能源。一般而言，能满足人类可持续发展，并且能够推动新能源快速发展的因素主要是该能源获取简单，且获取过程清洁，另外对于该能源的利用有清洁的环境。可以说，太阳能以其无与伦比的优势，在能源短缺和环境问题严重的今天，得到了世界范围的重视。
1 光伏发电与储能系统简介
所谓光伏发电，简单讲即利用半导体界面的光生伏特效应，将太阳能转化为电能，供给电路负载。简单的光伏发电系统主要由太阳能电池板、控制器和逆变器三大部分组成[1]。与传统化石燃料燃烧发电相比，光伏发电的优点主要体现在：①来源无枯竭且质量高；②能源清洁无污染；③不受地缘限制；④可就地
发电供电，不需额外架设输电线路和消耗燃料；⑤建设周期较短。
光伏发电系统主要可分为三类：独立式、分布式和并网式。分布式光伏发电，即在用户现场或者用电现场直接配置规模较小的光伏发电系统，用以满足特定用户的需求，或者支持现有电网设施的经济运行，亦或同时满足这两方面的需求。考虑我国人口分布不均很以及地理因素、光照条件等，分布式光伏发电在我国可以说极具发展前景。
然而与传统发电技术不同的是，光伏发电不稳定性较大，输出功率并非可控。周围环境的变化，如光照、温度、日照长短等，都会对光伏发电系统造成剧烈影响。因而目前阻碍光伏发电大规模使用的主要因素之一就是如何以稳定功率并入电网。
储能技术可以说是解决光伏发电供电不平衡不稳定这一问题的最直接有效的方法。其优势在于[2]：一是储能系统可以作为供能的缓冲，起到“削峰填谷”的作用。即使在光伏发电系统出现剧烈波动时也能稳定供电；二是可以储存电能。在光伏系统不能正常供电时起到应急作用，同时也可在光照较强输出功率较大时，向太阳能电池充电；三是保护系统。当电路发生故障或者用户用电发生危险时，系统会自动断电，储能系统可以将断电后光伏系统产生的电能收集起来，从而保护整个系统和电路。
对于整个太阳能光伏发电储能系统而言，最重要的部分就是储能电池与相关配件。储能电池主要作用是储存光伏系统产生的过量电能，并在日照不足、夜晚以及应急状态等情况下，为电路负载供电。
目前国内外主要应用的储能电池，依据其将电能转化的形式不同，可大致分为机械储能、电磁储能和电化学储能三大类。而在分布式光伏发电系统中运用较
多的是铅酸电池、锂电池和超级电容器等。
2 典型储能电池种类
2.1 铅酸电池
铅酸电池由于其开发早，应用广，现在也衍生出很多种类，包括富液铅酸电池、阀控密封铅酸电池、胶体电池、铅碳电池等。
传统铅酸电池和新铅酸电池基本原理大致相同，正极为二氧化铅，负极为金属铅，并用硫酸溶液作为电解液。然而传统铅酸电池在使用过程中，随着充放电次数的增加，正极活性物质会软化脱落，负极硫酸盐会发生盐化，从而使用性能会大大降低[3]。
而在此基础上发展起来的富液铅酸电池和阀控式铅酸蓄电池，则能克服传统蓄电池槽内空间不被电解液充满所带来的“贫液式”缺陷。然而富液铅酸电池充放电时会析出气体和酸雾，具有一定的危险性同时也会污染环境。
胶体阀控式密封铅酸电池是对传统铅酸电池的改进，将胶体电解液代替硫酸电解液。目前较为常用的胶体电解液有硅凝胶、气相。胶体电池电解液是以质点为骨架构成三维多孔网状结构，电解液被包围在其中。因而相较于传统铅酸电池，其充放电能力、使用寿命、安全性有较大的改善[4]。
铅碳电池[5]是将具有电容器性质的碳材料加入铅酸电池，使得电池同时具备了铅酸电池和电容器的功能。对于活性碳加入铅酸电池的方式，澳大利亚联邦科学和工业研究会开发出一种负极材料由铅和活性碳单独制作，以并联的形式作为铅酸电池负极的方法，称之为内并模式。这种一半碳一半铅的负极在充放电过程中会形成两种电流，一种是电容器电流，一种是铅酸负极电流。电容器点击可以作为电流的缓冲器，分散了大电流对铅负极板的冲击，增强了电池在高
太阳能光伏发电国外储能技术最新进展
