電的人工制造是人類的重大革命，有了電才能造電腦、造高級工業(yè)機(jī)床、造先進(jìn)科研器具，可以說，現(xiàn)在的時代不僅沒有空氣沒有水活不下去，沒有了電，照樣活不下去。不知不覺中，電已經(jīng)成為了人們的生活必需品，電，太重要了。
電從發(fā)出到最后被消耗大致經(jīng)歷一下過程：發(fā)電、變電、輸電和用電，而且這幾個過程是同時進(jìn)行的，意思就是發(fā)多少電就用了多少電，電網(wǎng)中是不能大量的儲存電能的。那么如果說用的電少了，而發(fā)電多了又會怎樣呢？
一般情況下，發(fā)電廠要發(fā)多少電都是有計(jì)劃的，并不是說想發(fā)多少就發(fā)多少，這要看用電多少而定。在這其中就有一個十分重要的部門，那就是電力調(diào)度中心。
電力調(diào)度
電力調(diào)度中心主要負(fù)責(zé)電力系統(tǒng)安全運(yùn)行；保證發(fā)電和用電瞬間平衡；保證電網(wǎng)中的電能質(zhì)量符合國家標(biāo)準(zhǔn)。所以說電在電網(wǎng)中基本上是用電和發(fā)電是相同的，不會出現(xiàn)哪個多哪個少的問題。
發(fā)電多了或者少了，換句話說用電少了或者多了，會造成電能質(zhì)量的下降。
如果出現(xiàn)了發(fā)的電多的情況下，比如在晚上一般用電的相比白天就要少了，就需要將電能儲存起來。
電能也是一種能量，當(dāng)然也可以儲存。電的儲存主要有以下幾種辦法：
1. 抽水蓄能：抽水蓄能電站有一個建在高處的上水庫和一個建在電站下游的下水庫，抽水蓄能屬于機(jī)械儲能方式，由可逆式水輪發(fā)電機(jī)實(shí)現(xiàn)電能和儲存于上水庫中的水的重力勢能之間的轉(zhuǎn)化。
2. 壓縮空氣儲能：屬于機(jī)械儲能方式，通過空氣壓縮機(jī)和渦輪機(jī)實(shí)現(xiàn)電能和儲存于密閉氣室的空氣的勢能之前的轉(zhuǎn)化。
TICC-500壓縮空氣儲能電站效果圖
3. 飛輪儲能：這是一種機(jī)械儲能方式。通過電動機(jī)（發(fā)電機(jī)）實(shí)現(xiàn)電能和飛輪轉(zhuǎn)動動能之間的轉(zhuǎn)化。
VALEO飛輪系統(tǒng)示意圖
VALEO飛輪系統(tǒng)零件示意圖
4. 超導(dǎo)線圈儲能：是一種電感儲能，將直流電以磁場形式儲存于超導(dǎo)螺旋管中。
日本2 GJ環(huán)形結(jié)構(gòu)型超導(dǎo)儲能線圈概念設(shè)計(jì)圖
5. 超級電容儲能：超級電容包括雙電層電容和法拉第準(zhǔn)電容。前者是類似普通電容器一樣儲存電場能，后者實(shí)際發(fā)生了氧化還原反應(yīng)，只是其充放電具有電容特性，儲存的是化學(xué)能。
超級電容儲能電站
6. 蓄電池儲能：無論是傳統(tǒng)的鉛酸電池還是現(xiàn)今的硫化鈉和鋰電池，都發(fā)生了電化學(xué)變化，顯然是化學(xué)儲能。
鋰電池儲能
7. 氫儲能：氫儲能是燃料電池的主要形式，充放電都是氧化還原反應(yīng)，也是一種化學(xué)儲能。
battolyer氫氣儲能系統(tǒng)
除超導(dǎo)和超級電容是直接儲存電磁場能量外，其他都是將電能轉(zhuǎn)化為其他能量形式儲存的。
這么多的電能儲存方式，分別都有哪些特點(diǎn)呢？
抽水儲能電站
抽水儲能最早于19世紀(jì)90年代在意大利和瑞士得到應(yīng)用，迄今已有100多年的歷史，抽水儲能電站是當(dāng)前唯一能大規(guī)模解決電力系統(tǒng)峰谷困難的一個途徑。它是以一定水量作為能量載體，通過能量轉(zhuǎn)換向電力系統(tǒng)提供電能的一種特殊形式的水電站。在電力負(fù)荷低谷時或豐水期，利用電力系統(tǒng)待供的富余電能或季節(jié)性電能，將下水庫中的水抽到上水庫，以位能形式儲存起來；待電力系統(tǒng)負(fù)荷高峰時或枯水季節(jié)，再將上水庫的水放下，送往電力系統(tǒng)。抽水蓄能電站既是一個吸收低谷電能的電力用戶，又是一個提供峰荷電力的水電站。這種方案的優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)上成熟可靠，容量可以做得很大，僅受到水庫庫容的限制。缺點(diǎn)：首先是建造受到地理?xiàng)l件的限制，必須有合適的高低兩個水庫。另外，在抽水和發(fā)電兩個過程中都有相當(dāng)數(shù)量的能量被損失。還有一個缺點(diǎn)是這種抽水儲能電站受地理?xiàng)l件限制，一般都遠(yuǎn)離負(fù)荷中心。不但有輸電損耗，且當(dāng)系統(tǒng)出現(xiàn)重大事故而不能工作時，它也將失去作用。
2. 壓縮空氣儲能
壓縮空氣儲能電站是20世紀(jì)50年代提出的。該系統(tǒng)把廉價的電力儲存起來，供高峰用電期使用。它利用過剩的非峰荷電帶動壓縮機(jī)，把地下的儲氣庫充滿空氣，以后再把空氣釋放出來，推動透平發(fā)電機(jī)發(fā)電。壓縮空氣儲能很早就用于氣動工具，它的原理和抽水儲能基本相同，因此只要做到較大規(guī)模，就可以用于解決峰谷差問題。這里最關(guān)鍵的是能否找到合適的儲存壓縮空氣的場所，例如密封的山洞或廢棄礦井等。目前，世界上只有少數(shù)國家建成了示范性電站。
3. 飛輪儲能
飛輪儲能也稱為飛輪電池。飛輪儲能裝置中有一個內(nèi)置電機(jī)，它既是電動機(jī)也是發(fā)電機(jī)。在儲存電能時，它作為電動機(jī)給飛輪加速；當(dāng)需要電能時，它又作為發(fā)電機(jī)給外設(shè)供電，此時飛輪的轉(zhuǎn)速不斷下降；而當(dāng)飛輪空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時，整個裝置則以最小損耗運(yùn)行。飛輪的加速和減速實(shí)現(xiàn)了充電和放電。由于采用變速恒頻的電力電子技術(shù)，輸出電能的頻率可保持不變。同時，飛輪機(jī)組可以制成單元型，根據(jù)需要組合成更大功率的裝置，并安裝在負(fù)荷附近。這樣既可根據(jù)需要逐步擴(kuò)展，又可避免輸電損失。由于在實(shí)際工作中，飛輪的轉(zhuǎn)速可達(dá)40000～500000r/min，一般金屬制成的飛輪無法承受這樣高的轉(zhuǎn)速，所以飛輪一般都采用碳纖維制成，既輕又強(qiáng)，進(jìn)一步減少了整個系統(tǒng)的重量，同時，為了減少充放電過程中的能量損耗(主要是摩擦力損耗)，電機(jī)和飛輪都使用磁軸承，使其懸浮，以減少機(jī)械摩擦；同時將飛輪和電機(jī)放置在真空容器中，以減少空氣摩擦。這樣飛輪電池的凈效率(輸入輸出)可以達(dá)到95%左右。飛輪儲能的研究主要著力于研發(fā)提高能量密度的復(fù)合材料技術(shù)和超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。其中超導(dǎo)磁懸浮是降低損耗的主要方法，而復(fù)合材料能夠提高儲能密度，降低系統(tǒng)體積和重量。
4. 磁場儲能（超導(dǎo)線圈儲能）
磁場儲能就是在電感中充入電流時存儲的磁場能。磁場儲能發(fā)揮其作用得益于超導(dǎo)線圈。它通過快速、高效的換流器與電力系統(tǒng)連接。由于超導(dǎo)線圈在運(yùn)行時沒有電阻，因此它的儲能效率很高。同時它的電流密度遠(yuǎn)高于常規(guī)線圈，可以做到很高的儲能密度。另外其響應(yīng)時間只受控制回路的時間常數(shù)和換流器開關(guān)時間限制，因而響應(yīng)速度很快，適合于在瞬變狀態(tài)下，例如電力系統(tǒng)的暫態(tài)過程下使用。它的缺點(diǎn)是需要深冷設(shè)備，即使是高溫超導(dǎo)線圈也要在液氮溫度下運(yùn)行。當(dāng)然，目前超導(dǎo)線圈儲能的實(shí)用技術(shù)上仍有一定的困難。需要在成本、高溫超導(dǎo)線材、變流器、控制策略、降低損耗和提高穩(wěn)定性、失超保護(hù)技術(shù)等方面展開研究。
5. 電場儲能（超級電容儲能）
電場儲能就是利用電容器儲存電荷的能力來儲存電能。過去由于電容器的電容量太小，電容儲能只在弱電方面或高壓脈沖技術(shù)方面得到應(yīng)用。隨著超級電容器的出現(xiàn)，電容儲能開始向能源領(lǐng)域進(jìn)軍。所謂超級電容器，就是有超大電容量的電容器，它的電介質(zhì)具有極高的介電常數(shù)，因此可以在較小體積內(nèi)制成以法拉為單位的電容器，比一般電容量大了幾個數(shù)量級。電容器儲能同樣具有快速充放電能的優(yōu)點(diǎn)，甚至比超導(dǎo)線圈更快。且不需要復(fù)雜的深冷設(shè)備。但超級電容器的電介質(zhì)耐壓很低，制成的電容器一般僅有幾伏耐壓。如果能把電壓提高，則儲能將以平方的關(guān)系增長，這正是目前超級電容的研究方向。另外，由于它的工作電壓低，所以在實(shí)際使用中必須將多個電容器串聯(lián)使用。這就要求增加充放電的控制回路，使每個電容器能工作在最佳條件下，這也是需要研究的問題之一。盡管如此，超級電容儲能將在交通和能源領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。
6. 可充電電池儲能
可充電電池儲能也就是二次電池，也叫蓄電池。它是一種電化學(xué)儲能方式。由于它的價格、儲能密度等因素的限制，以前并不把它放在能源領(lǐng)域的儲能范圍之內(nèi)。但近年來隨著技術(shù)進(jìn)步，將可充電電池用于大規(guī)模儲能的情況也逐漸增多，特別是在獨(dú)立運(yùn)行的風(fēng)力或太陽能電站中，蓄電池已成為基本的儲能裝備。電池有多種類型。鉛酸電池是人們最熟悉的一種蓄電池，現(xiàn)在密封型免維護(hù)的鉛酸電池已成為這類電池的主流。堿性電池中的鎘鎳電池現(xiàn)在已被鎳氫電池逐步取代。與堿性電源相比，鉛酸電池有容量大、結(jié)構(gòu)堅(jiān)固、充放循環(huán)次數(shù)多等優(yōu)點(diǎn)，但其價格也貴得多。這就限制了它在能源領(lǐng)域中的應(yīng)用。另一類性能優(yōu)異的電池是近年來被廣泛使用的鋰離子二次電池，它徹底解決了充放電的記憶效應(yīng)，大大方便了使用，在制造過程中基本上避免了對環(huán)境的污染，有綠色電池之稱。主要缺點(diǎn)是價格太貴，如果能進(jìn)一步提高儲能密度并降低成本，那么它將很有希望用于供電設(shè)備的儲能中。
7. 氫儲能（燃料電池）
氫儲能的提出主要是受到燃料電池成功開發(fā)的影響。在能源供應(yīng)中，燃料電池目前已經(jīng)達(dá)到了可供實(shí)際使用的階段。氫能具有以下主要優(yōu)點(diǎn)：1）能量高。除核燃料外，氫的發(fā)熱值是目前所有燃料中最高的。2）氫燃燒性能好，點(diǎn)燃快。3）氫本身無色、無臭、無毒，十分純凈，它自身燃燒后只生成水和少量的氮化氫，而不會產(chǎn)生一氧化碳、二氧化碳、碳?xì)浠衔?、鉛化物和顆粒塵粉等對人體有害的污染物質(zhì)，少量的氮化氫稍加處理后也不會污染環(huán)境，而且它燃燒后所生成的水，還可繼續(xù)制氫，反復(fù)循環(huán)使用。4）利用形式多，可以以氣態(tài)、液態(tài)或固態(tài)金屬氫化物出現(xiàn)，能適應(yīng)貯運(yùn)以及各種應(yīng)用環(huán)境的不同要求。這正是吸引人們努力去研究它的原因。但燃料電池在應(yīng)用和研究中，還存在一些問題急需解決，主要有：氫的制備問題；催化劑的價格問題；氫氣的儲存問題。
電力資源以目前的技術(shù)大規(guī)模儲能，根本不合算，因此，發(fā)電廠也不會產(chǎn)出多余的電量，目前較為主流的儲能電站，就是抽水蓄能電站，這種電站有上下兩個水庫，晚上多余的電，用來把水從下水庫抽到上水庫，將電能轉(zhuǎn)化為勢能，到了白天用電高峰期的時候，上水庫再放水到下水庫發(fā)電，勢能轉(zhuǎn)化為電能，這樣就不會浪費(fèi)多余的電了。
抽水蓄能電站示意圖
這樣做，雖然可以將電能儲存起來，但是它也有缺點(diǎn)，那就是它的效率。一般抽水蓄能電站的效率為75%，意思就是用電網(wǎng)中100度的電將水抽到上游水庫，當(dāng)再將這些水放下來用來發(fā)電的時候，僅僅能發(fā)出75度的電，這一來一回就浪費(fèi)了25度。25%的浪費(fèi)率可不是個小數(shù)目，如果365天的工作，這損失可就大了。
因此對于電力部門來說，他們會鼓勵工廠夜晚用電，一些區(qū)域就推出夜晚電價較白天優(yōu)惠的政策，其目的就是鼓勵大家晚上用電，這樣能避免多余的損失。
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