内容简介

《储能技术及应用》主要讲述了储能在电力系统、交通运输、新能源发电和移动电子设备中的应用；介绍了现在主要的储能技术，包括各种储氢技术与燃料电池、电化学储能、超级电容器与微电源等；分析了主要储能技术的性能特点、材料与关键技术，以及在典型应用系统中的技术经济性等。《储能技术及应用》适合于面向智能电网、新能源汽车与移动式电子应用的储能科研、规划、设计与运行的工程师，以及高等院校从事储能与应用的教师与研究生阅读。

目录

译者的话
概论１
第１章　应用于电力系统的储能技术１１
　１.１　简介１２
　１.２　储能技术应用于发电环节１３
　　１.２.１　“大功率储能”可以使发电收益最大化１３
　　１.２.２　“大功率储能”可以减轻发电系统的运行和经营风险１４
　　１.２.３　储能的辅助服务１５
　１.３　储能技术应用于间歇式电源１６
　　１.３.１　不含储能的调频１６
　　１.３.２　储能对功率／频率的调节作用１８
　　１.３.３　储能的其他辅助功能２０
　１.４　储能技术应用于输电系统２１
　　１.４.１　投资控制与阻塞管理２１
　　１.４.２　调频与平衡机制２１
　　１.４.３　电压调节与电能质量２１
　　１.４.４　系统安全与故障恢复２２
　　１.４.５　其他可能的应用２２
　１.５　储能技术应用于配电系统２３
　　１.５.１　储能对电网规划的作用２３
　　１.５.２　其他应用２６
　１.６　储能技术应用于电力零售２７
　　１.６.１　利用储能降低采购成本２８
　　１.６.２　利用储能降低采购成本风险２８
　１.７　储能应用于电力用户２８
　　１.７.１　储能的削峰作用２８
　　１.７.２　储能对移峰用电的作用２９
　　１.７.３　储能对供电质量和供电连续性的作用３０
　　１.７.４　无功补偿３２
　１.８　储能技术应用于电力平衡机制３２
　１.９　结论３４
　１.１０　参考文献３６
第２章　交通运输：铁路，公路，航空，海运３９ 　

２.１　简介４０
　２.２　电能是二次能源４０ 　　

２.２.１　陆地交通４０
　　２.２.２　航空运输４３
　　２.２.３　铁路运输４４ 　　

２.２.４　海上运输４４
　２.３　电能：主要或唯一的能量来源４４
　　２.３.１　电动汽车４４ 　　

２.３.２　重型货车与客车５１
　　２.３.３　两轮机动车５１
　　２.３.４　导引型车辆（火车、地铁、有轨电车、无轨电车） ５２ 　　

２.３.５　海上交通———游艇５３
　２.４　电能与其他能源互为补充———混合动力５３
　　２.４.１　并联结构５４ 　　

２.４.２　串联结构５６
　　２.４.３　路耦合５７
　　２.４.４　混合动力的轨道机车５７ 　

２.５　结论５８
　２.６　参考文献６０
第３章　光伏发电系统中的储能技术６１
　３.１　简介６２ 　３.２　独立光伏发电系统６２
　　３.２.１　基本原理６２
　　３.２.２　不可或缺的环节：储能６２ 　　

３.２.３　光伏发电系统的市场６３
　　３.２.４　独立光伏发电系统中储能的容量配置６４
　　３.２.５　选择适宜的储能技术６４ 　

３.３　铅酸蓄电池寿命受限６６
　　３.３.１　蓄电池的能量管理６７
　　３.３.２　具有发展前景的锂离子电池技术６８
　３.４　并网光伏发电系统７０
　　３.４.１　不断发展的电网７０
　　３.４.２　多样化的储能系统７１
　　３.４.３　储能接入并网：电力部门要解决的重要问题７２ 　

３.５　参考文献７３
第４章　移动式应用与微能源７４
　４.１　各种移动式应用场合的能源需求７５ 　　

４.１.１　“微”功率（ｓｕＷａｔｔ） ７５
　　４.１.２　“大”功率（几瓦的功率） ７６
　　４.１.３　能量需求７６ 　　

４.１.４　满足特定供电需求的持续时间７８
　４.２　供能微型化所带来的新特点７９
　４.３　电容储能８０ 　

４.４　电化学储能８０
　　４.４.１　一次电池８１
　　４.４.２　蓄电池８１ 　　

４.４.３　燃料电池８３
　４.５　碳氢化合物８３
　　４.５.１　功率ＭＥＭＳ ８４ 　

４.６　热电８９
　４.７　摩擦发电８９
　４.８　放射源９０ 　

４.９　捕获环境能９０
　　４.９.１　太阳能９０
　　４.９.２　热能９０ 　　

４.９.３　化学能：生活能源９１
　　４.９.４　机械能９１
　　４.９.５　应答机９２ 　

４.１０　其他相关的电子设备：板载供电９３
　４.１１　参考文献９４
第５章　储氢１００
　５.１　简介１０１ 　

５.２　储氢概述１０１
　　５.２.１　相关能量参数１０１
　　５.２.２　密度与比密度１０２
　５.３　压力储氢１０４
　　５.３.１　储氢容器１０４
　　５.３.２　网络配送１０５
　５.４　低温储氢１０５ 　　

５.４.１　交通运输的液氢储存１０５
　　５.４.２　固定式液氢储存１０６
　５.５　固态储氢１０６ 　　

５.５.１　物理（化学）吸附方式的物理储氢１０６
　　５.５.２　化学储氢１０８
　５.６　其他储氢模式１１０ 　　

５.６.１　硼酸盐１１１
　　５.６.２　硼酸盐和氢化物的混合物１１１
　　５.６.３　混合储氢１１１ 　

５.７　讨论：技术、能量、经济层面１１２
　５.８　参考文献１１３
第６章　燃料电池：原理和功能１１５ 　

６.１　什么是单体或电池？ １１６
　６.２　化学能１１７
　６.３　化学反应详解１１９ 　

６.４　质子交换膜燃料电池１２３
　６.５　固体氧化物燃料电池１２３
　６.６　碱性燃料电池１２４ 　

６.７　不同类型燃料电池对比１２５
　６.８　催化剂１２７
　６.９　关键因素１２８ 　

６.１０　结论：储能的应用１２９
第７章　燃料电池：运行系统１３１ 　

７.１　简介：什么是燃料电池系统？ １３２
　７.２　空气供给系统１３４ 　　

７.２.１　总体需求１３４
　　７.２.２　选择适合燃料电池系统的压缩机１３５
　７.３　气体加湿系统１３７ 　　

７.３.１　总体需求１３７
　　７.３.２　合适的加湿方式１３８
　　７.３.３　膜交换器和焓轮１３８
　　７.３.４　带有蓄水容器的系统１３９
　７.４　电堆终端的固态变换器１４０
　７.５　寿命、可靠性和诊断１４１
　　７.５.１　故障及其原因１４１
　　７.５.２　燃料电池性能的实验方法１４２
　　７.５.３　诊断方法和策略１４３
　７.６　参考文献１４４
第８章　电化学储能：一次电池与蓄电池１４７
　８.１　蓄电池概述：工作原理１４８
　８.２　应用１５０ 　　

８.２.１　运用储能管理电力系统和交通系统的整体构架１５０
　　８.２.２　储能技术发展历程１５１
　　８.２.３　锂离子电池是混合动力汽车的核心１５１
　　８.２.４　锂离子电池技术是光伏发电应用的核心１５２
　　８.２.５　法国在储能市场中的地位１５３
　８.３　电池技术发展历史１５７
　　８.３.１　铅酸电池１５７
　　８.３.２　ＮｉＣｄ（镍镉电池） １５９
　　８.３.３　ＮｉＭＨ （镍氢电池） １５９
　　８.３.４　ＮｉｃｋｅｌＺｉｎｃ（镍锌电池） １６０
　　８.３.５　ＮａＳ（钠硫电池） １６１
　　８.３.６　氧化还原（液流）电池１６１ 　　８.３.７　Ｚｅｂｒａ电池１６１
　　８.３.８　锌空电池（Ｚｉｎｃａｉｒ） １６２
　　８.３.９　锂电池１６２
　８.４　应用需求１６５
　　８.４.１　混合动力汽车和电动汽车１６５
　　８.４.２　光伏发电应用１６６
　　８.４.３　移动式电子设备１６６
　８.５　聚焦锂离子电池技术１６７
　　８.５.１　基本原理１６７
　　８.５.２　正极材料的发展１６７
　　８.５.３　负极材料的发展１６９
　　８.５.４　该领域的主要参与者１７１
　　８.５.５　电解质的研发１７１
　８.６　锂离子电池的处理和再循环利用１７３
　８.７　其他电池１７４
　　８.７.１　微型电池，印刷电池等１７４
　　８.７.２　电解质１７６
　　８.７.３　摇椅微型电源１７６
　　８.７.４　制造技术１７６
　　８.７.５　印制电池１７７
　８.８　参考文献１７８
第９章　超级电容器：原理、容量配置、功率接口及应用１８１
　９.１　简介１８２
　９.２　超级电容器：双电层电容器１８３
　　９.２.１　基本原理１８３
　　９.２.２　电气模型———主要参数１８５
　　９.２.３　热模型１８８
　９.３　超级电容器组的容量配置１８９
　　９.３.１　以能量作为选择依据１８９
　　９.３.２　以功率作为选择依据———兼顾效率１９０
　９.４　功率接口１９１
　　９.４.１　电压均衡１９１
　　９.４.２　固态变换器１９３
　９.５　应用１９５
　　９.５.１　概述１９５
　　９.５.２　超级电容器作为主电源１９５
　　９.５.３　混合电源系统１９６
　９.６　参考文献１９９
作者名单２０１

前言/序言

随着智能电网、新能源发电、电动汽车与移动式设备的发展，对储能技术及其应用系统的需求越发迫切。近年来，国内储能相关的研究、开发与应用工作越来越多，但尚缺少一本全面介绍储能技术及其应用的专著或译著，这也是译者想把本书介绍给国内读者的一个重要原因。
《储能技术及应用》由来自法国科研院所和电力公司的１９位作者共同编写而成，他们将各自不同的专业技术背景有机结合起来，从微观到宏观，为我们展现了一个纷繁而奇特的储能世界。
《储能技术及应用》共９章，第１～４章主要介绍了储能在电力系统、交通运输、新能源发电和移动式设备中的应用；第５～７章介绍了几种主要的储氢与燃料电池技术；第８章和第９章重点分析了典型的电化学储能与超级电容器的性能特点、关键技术及其应用。
《储能技术及应用》第２章与第９章由周龙翻译，第３章由韩娜翻译，第５～７章由徐鲁宁翻译，其余部分由唐西胜翻译，博士研究生刘文军和苗福丰也参与了部分翻译工作。《储能技术及应用》由唐西胜统稿。
感谢中国科学院电工研究所的齐智平研究员、中国科学院宁波材料技术与工程研究所的张一鸣博士和ＡＢＢ中国研究院的张国驹博士在《储能技术及应用》翻译过程中给予的指导与帮助。
储能技术门类庞多，涉及多学科、多领域的专业知识，尽管译者竭力求实，但受水平和专业领域所限，加之部分技术处于前沿，本书难免存在错误和不妥之处，恳请读者不吝赐正。
唐西胜于中国科学院电工研究所