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概论1

第1章 应用于电力系统的储能技术10

1.1简介10

1.2储能技术应用于电力生产11

1.2.1“大功率储能”可以使发电收益最大化11

1.2.2“大功率储能”可以减轻发电系统的运行和经营风险12

1.2.3储能的辅助服务13

1.3储能技术应用于间歇式电源14

1.3.1不含储能的调频14

1.3.2储能对功率／频率的调节作用16

1.3.3储能的其他辅助功能18

1.4储能技术应用于输电系统19

1.4.1投资控制与阻塞管理19

1.4.2调频与平衡机制19

1.4.3电压调节与电能质量20

1.4.4系统安全与故障恢复20

1.4.5其他可能的应用20

1.5储能技术应用于配电系统21

1.5.1储能对电网规划的作用21

1.5.2其他应用24

1.6储能技术应用于电力零售25

1.6.1利用储能降低采购成本26

1.6.2利用储能降低采购成本风险26

1.7储能应用于电力用户26

1.7.1储能的削峰作用26

1.7.2储能对移峰用电的作用27

1.7.3储能对供电质量和供电连续性的作用28

1.7.4无功补偿29

1.8储能技术应用于平衡责任方30

1.9结论32

1.10参考文献34

第2章 交通运输：铁路，公路，航空，海运36

2.1简介36

2.2电能是二次能源36

2.2.1陆地交通36

2.2.2航空运输39

2.2.3铁路运输40

2.2.4海上运输40

2.3电能：主要或唯一的能量来源40

2.3.1电动汽车41

2.3.2重型货车与客车47

2.3.3两轮机动车47

2.3.4导引型车辆（火车、地铁、有轨电车、无轨电车）48

2.3.5海上交通——游艇49

2.4电能与其他能源互为补充——混合动力49

2.4.1并联结构49

2.4.2串联结构51

2.4.3路耦合52

2.4.4混合动力的轨道机车53

2.5结论54

2.6参考文献55

第3章 光伏发电系统中的储能技术57

3.1简介57

3.2独立光伏发电系统57

3.2.1基本原理57

3.2.2不可或缺的环节：储能58

3.2.3光伏发电系统的市场58

3.2.4独立光伏发电系统中储能的容量配置59

3.2.5选择适宜的储能技术60

3.3铅酸蓄电池寿命受限61

3.3.1蓄电池的能量管理62

3.3.2具有发展前景的锂离子电池技术64

3.4并网光伏发电系统65

3.4.1不断发展的电网65

3.4.2多样化的储能系统66

3.4.3储能接入并网：电力部门要解决的重要问题68

3.5参考文献68

第4章 移动式应用与微能源70

4.1各种移动式应用场合的能源需求70

4.1.1“微”功率（su-Watt）70

4.1.2“大”功率（几瓦的功率）71

4.1.3能量需求72

4.1.4满足特定供电需求的持续时间73

4.2供能微型化所带来的新特点75

4.3电容储能75

4.4电化学储能76

4.4.1一次电池76

4.4.2蓄电池76

4.4.3燃料电池78

4.5碳氢化合物79

4.5.1功率MEMS79

4.6热电85

4.7摩擦发电85

4.8放射源85

4.9捕获环境能86

4.9.1太阳能86

4.9.2热能86

4.9.3化学能：生活能源86

4.9.4机械能86

4.9.5应答机88

4.10其他相关的电子设备：板载供电88

4.11参考文献89

第5章 储氢96

5.1简介96

5.2储氢概述97

5.2.1相关能量参数97

5.2.2密度与比密度97

5.3压力储氢99

5.3.1储氢容器99

5.3.2网络配送100

5.4低温储氢100

5.4.1交通运输的液氢储存101

5.4.2固定式液氢储存101

5.5固态储氢101

5.5.1物理（化学）吸附方式的物理储氢101

5.5.2化学储氢103

5.6其他储氢模式106

5.6.1硼酸盐106

5.6.2硼酸盐和氢化物的混合物106

5.6.3混合储氢106

5.7讨论：技术、能量、经济层面107

5.8参考文献108

第6章 燃料电池：原理和功能109

6.1什么是单体或电池？109

6.2化学能110

6.3化学反应详解111

6.4质子交换膜燃料电池115

6.5固体氧化物燃料电池116

6.6碱性燃料电池117

6.7不同类型燃料电池对比118

6.8催化剂119

6.9关键因素120

6.10结论：储能的应用121

第7章 燃料电池：运行系统123

7.1简介：什么是燃料电池系统？123

7.2空气供给系统125

7.2.1总体需求125

7.2.2选择适合燃料电池系统的压缩机126

7.3气体加湿系统128

7.3.1总体需求128

7.3.2合适的加湿方式129

7.3.3膜交换器和焓轮129

7.3.4带有蓄水容器的系统130

7.4电堆终端的固态变换器131

7.5寿命、可靠性和诊断131

7.5.1故障及其原因132

7.5.2燃料电池性能的实验方法133

7.5.3诊断方法和策略134

7.6参考文献135

第8章 电化学储能：一次电池与蓄电池137

8.1蓄电池概述：工作原理137

8.2应用139

8.2.1运用储能系统管理电力系统和交通系统的整体构架139

8.2.2储能技术发展历程140

8.2.3锂离子电池是混合动力汽车的核心140

8.2.4锂离子电池技术是光伏发电应用的核心141

8.2.5法国在储能市场中的地位142

8.3电池技术发展历史146

8.3.1铅酸电池146

8.3.2 Ni-Cd（镍镉电池）148

8.3.3 Ni-MH（镍氢电池）149

8.3.4 Nickel-Zinc（镍锌电池）149

8.3.5 Na-S（钠硫电池）150

8.3.6氧化还原（液流）电池150

8.3.7 Zebra电池151

8.3.8锌-空电池（Zinc-air）151

8.3.9锂电池152

8.4应用需求155

8.4.1混合动力汽车和电动汽车155

8.4.2光伏发电应用156

8.4.3移动式电子设备156

8.5聚焦锂离子电池技术156

8.5.1基本原理156

8.5.2正极材料的发展157

8.5.3阳极材料的发展158

8.5.4该领域的主要参与者160

8.5.5电解质的研发160

8.6锂离子电池的处理和再循环利用162

8.7其他电池163

8.7.1微型电池，印刷电池等163

8.7.2电解质165

8.7.3摇椅微型电源166

8.7.4制造技术166

8.7.5印制电池167

8.8参考文献168

第9章 超级电容器：原理、容量配置、功率接口及应用170

9.1简介170

9.2超级电容器：双电层电容器171

9.2.1基本原理171

9.2.2电气模型——主要参数173

9.2.3热模型175

9.3超级电容器组的容量配置177

9.3.1以能量作为选择依据177

9.3.2以功率作为选择依据——兼顾效率177

9.4功率接口179

9.4.1电压均衡179

9.4.2固态变换器181

9.5应用183

9.5.1概述183

9.5.2超级电容器作为主电源183

9.5.3混合电源系统184

9.6参考文献187

作者名单189