儲能技術及應用

譯者的話
概論１

第１章　應用於電力系統的儲能技術１１
　１.１　簡介１２
　１.２　儲能技術應用於發電環節１３
　　１.２.１　“大功率儲能”可以使發電收益最大化１３
　　１.２.２　“大功率儲能”可以減輕發電系統的
運行和經營風險１４
　　１.２.３　儲能的輔助服務１５
　１.３　儲能技術應用於間歇式電源１６
　　１.３.１　不含儲能的調頻１６
　　１.３.２　儲能對功率／頻率的調節作用１８
　　１.３.３　儲能的其他協助工具２０
　１.４　儲能技術應用於輸電系統２１
　　１.４.１　投資控制與阻塞管理２１
　　１.４.２　調頻與平衡機制２１
　　１.４.３　電壓調節與電能品質２１
　　１.４.４　系統安全與故障恢復２２
　　１.４.５　其他可能的應用２２
　１.５　儲能技術應用於配電系統２３
　　１.５.１　儲能對電網規劃的作用２３
　　１.５.２　其他應用２６
　１.６　儲能技術應用於電力零售２７
　　１.６.１　利用儲能降低採購成本２８
　　１.６.２　利用儲能降低採購成本風險２８
　１.７　儲能應用於電力用戶２８
　　１.７.１　儲能的削峰作用２８
　　１.７.２　儲能對移峰用電的作用２９
　　１.７.３　儲能對供電品質和供電連續性的作用３０

　　１.７.４　無功補償３２
　１.８　儲能技術應用于電力平衡機制３２
　１.９　結論３４
　１.１０　參考文獻３６

第２章　交通運輸：鐵路，公路，航空，海運３９ 　２.１　簡介４０
　２.２　電能是二次能源４０ 　　２.２.１　陸地交通４０
　　２.２.２　航空運輸４３
　　２.２.３　鐵路運輸４４ 　　２.２.４　海上運輸４４
　２.３　電能：主要或唯一的能量來源４４
　　２.３.１　電動汽車４４ 　　２.３.２　重型貨車與客車５１
　　２.３.３　兩輪機動車５１
　　２.３.４　導引型車輛（火車、地鐵、有軌電車、無軌電車） ５２ 　　２.３.５　海上交通———遊艇５３
　２.４　電能與其他能源互為補充———混合動力５３
　　２.４.１　並聯結構５４ 　　２.４.２　串聯結構５６
　　２.４.３　路耦合５７
　　２.４.４　混合動力的軌道機車５７ 　２.５　結論５８
　２.６　參考文獻６０

第３章　光伏發電系統中的儲能技術６１
　３.１　簡介６２ 　３.２　獨立光伏發電系統６２
　　３.２.１　基本原理６２
　　３.２.２　不可或缺的環節：儲能６２ 　　３.２.３　光伏發電系統的市場６３
　　３.２.４　獨立光伏發電系統中儲能的容量配置６４
　　３.２.５　選擇適宜的儲能技術６４ 　３.３　鉛酸蓄電池壽命受限６６
　　３.３.１　蓄電池的能量管理６７
　　３.３.２　具有發展前景的鋰離子電池技術６８
Ⅴ
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　３.４　並網光伏發電系統７０
　　３.４.１　不斷發展的電網７０
　　３.４.２　多樣化的儲能系統７１
　　３.４.３　儲能接入並網：電力部門要解決的重要問題７２ 　３.５　參考文獻７３

第４章　移動式應用與微能源７４
　４.１　各種移動式應用場合的能源需求７５ 　　４.１.１　“微”功率（ｓｕＷａｔｔ） ７５
　　４.１.２　“大”功率（幾瓦的功率） ７６
　　４.１.３　能量需求７６ 　　４.１.４　滿足特定供電需求的持續時間７８
　４.２　供能微型化所帶來的新特點７９
　４.３　電容儲能８０ 　４.４　電化學儲能８０
　　４.４.１　一次電池８１
　　４.４.２　蓄電池８１ 　　４.４.３　燃料電池８３
　４.５　碳氫化合物８３
　　４.５.１　功率ＭＥＭＳ ８４ 　４.６　熱電８９
　４.７　摩擦發電８９
　４.８　放射源９０ 　４.９　捕獲環境能９０
　　４.９.１　太陽能９０
　　４.９.２　熱能９０ 　　４.９.３　化學能：生活能源９１
　　４.９.４　機械能９１
　　４.９.５　應答機９２ 　４.１０　其他相關的電子設備：板載供電９３
　４.１１　參考文獻９４

第５章　儲氫１００
　５.１　簡介１０１ 　５.２　儲氫概述１０１
　　５.２.１　相關能量參數１０１
　　５.２.２　密度與比密度１０２
Ⅵ
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　５.３　壓力儲氫１０４
　　５.３.１　儲氫容器１０４
　　５.３.２　網路配送１０５
　５.４　低溫儲氫１０５ 　　５.４.１　交通運輸的液氫儲存１０５
　　５.４.２　固定式液氫儲存１０６
　５.５　固態儲氫１０６ 　　５.５.１　物理（化學）吸附方式的物理儲氫１０６
　　５.５.２　化學儲氫１０８
　５.６　其他儲氫模式１１０ 　　５.６.１　硼酸鹽１１１
　　５.６.２　硼酸鹽和氫化物的混合物１１１
　　５.６.３　混合儲氫１１１ 　５.７　討論：技術、能量、經濟層面１１２
　５.８　參考文獻１１３

第６章　燃料電池：原理和功能１１５ 　６.１　什麼是單體或電池？ １１６
　６.２　化學能１１７
　６.３　化學反應詳解１１９ 　６.４　質子交換膜燃料電池１２３
　６.５　固體氧化物燃料電池１２３
　６.６　鹼性燃料電池１２４ 　６.７　不同類型燃料電池對比１２５
　６.８　催化劑１２７
　６.９　關鍵因素１２８ 　６.１０　結論：儲能的應用１２９

第７章　燃料電池：運行系統１３１ 　７.１　簡介：什麼是燃料電池系統？ １３２
　７.２　空氣供給系統１３４ 　　７.２.１　總體需求１３４
　　７.２.２　選擇適合燃料電池系統的壓縮機１３５
　７.３　氣體加濕系統１３７ 　　７.３.１　總體需求１３７
　　７.３.２　合適的加濕方式１３８
　　７.３.３　膜交換器和焓輪１３８
Ⅶ
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　　７.３.４　帶有蓄水容器的系統１３９
　７.４　電堆終端的固態變換器１４０
　７.５　壽命、可靠性和診斷１４１
　　７.５.１　故障及其原因１４１
　　７.５.２　燃料電池性能的實驗方法１４２
　　７.５.３　診斷方法和策略１４３
　７.６　參考文獻１４４

第８章　電化學儲能：一次電池與蓄電池１４７
　８.１　蓄電池概述：工作原理１４８
　８.２　應用１５０ 　　８.２.１　運用儲能管理電力系統和交通系統的整體構架１５０
　　８.２.２　儲能技術發展歷程１５１
　　８.２.３　鋰離子電池是混合動力汽車的核心１５１
　　８.２.４　鋰離子電池技術是光伏發電應用的核心１５２
　　８.２.５　法國在儲能市場中的地位１５３
　８.３　電池技術發展歷史１５７
　　８.３.１　鉛酸電池１５７
　　８.３.２　ＮｉＣｄ（鎳鎘電池） １５９
　　８.３.３　ＮｉＭＨ （鎳氫電池） １５９
　　８.３.４　ＮｉｃｋｅｌＺｉｎｃ（鎳鋅電池） １６０
　　８.３.５　ＮａＳ（鈉硫電池） １６１
　　８.３.６　氧化還原（液流）電池１６１ 　　８.３.７　Ｚｅｂｒａ電池１６１
　　８.３.８　鋅空電池（Ｚｉｎｃａｉｒ） １６２
　　８.３.９　鋰電池１６２
　８.４　應用需求１６５
　　８.４.１　混合動力汽車和電動汽車１６５
　　８.４.２　光伏發電應用１６６
　　８.４.３　移動式電子設備１６６
　８.５　聚焦鋰離子電池技術１６７
　　８.５.１　基本原理１６７
　　８.５.２　正極材料的發展１６７
　　８.５.３　負極材料的發展１６９
　　８.５.４　該領域的主要參與者１７１
　　８.５.５　電解質的研發１７１
Ⅷ
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　８.６　鋰離子電池的處理和再迴圈利用１７３
　８.７　其他電池１７４
　　８.７.１　微型電池，印刷電池等１７４
　　８.７.２　電解質１７６
　　８.７.３　搖椅微型電源１７６
　　８.７.４　製造技術１７６
　　８.７.５　印製電池１７７
　８.８　參考文獻１７８

第９章　超級電容器：原理、容量配置、功率介面及應用１８１
　９.１　簡介１８２
　９.２　超級電容器：雙電層電容器１８３
　　９.２.１　基本原理１８３
　　９.２.２　電氣模型———主要參數１８５
　　９.２.３　熱模型１８８
　９.３　超級電容器組的容量配置１８９
　　９.３.１　以能量作為選擇依據１８９
　　９.３.２　以功率作為選擇依據———兼顧效率１９０
　９.４　功率介面１９１
　　９.４.１　電壓均衡１９１
　　９.４.２　固態變換器１９３
　９.５　應用１９５
　　９.５.１　概述１９５
　　９.５.２　超級電容器作為主電源１９５
　　９.５.３　混合電源系統１９６
　９.６　參考文獻１９９
作者名單２０１