超级电容：超级电容器，又名电化学电容器，双电层电容器、黄金电容、法拉电容，是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。它不同于传统的化学电源，是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源，主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。但在其储能的过程并不发生化学反应，这种储能过程是可逆的，也正因此，超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样，都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。超级电容用于储能有如下特点：
（1）充电速度快，充电10秒～10分钟可达到其额定容量的95%以上；
（2）循环使用寿命长，深度充放电循环使用次数可达1~50万次，没有“记忆效应”；
（3）大电流放电能力超强，能量转换效率高，过程损失小，大电流能量循环效率≥90%；
（4）功率密度高，可达300W/KG~5000W/KG，相当于电池的5~10倍；
（5）产品原材料构成、生产、使用、储存以及拆解过程均没有污染，是理想的绿色环保电源；
（6）充放电线路简单，无需充电电池那样的充电电路，安全系数高，长期使用免维护；
（7）超低温特性好，温度范围宽-40℃～+70℃；
（8）检测方便，剩余电量可直接读出；
（9）容量范围通常0.1F--1000F。
但同时，超级电容因其能力密度较低，多级串联一致性差等问题，限制了其在规模储能的进一步应用。
锌溴电池：锌溴储能电池是一种新型、高效的电化学储能设备，又被称为氧化还原液流储能电池（FlowRedoxCell）。该储能电池的电解质溶液（储能介质）存储在电池外部的电解液储罐中，电池内部正负极之间由微孔膜分隔成彼此相互独立的两室（正极侧与负极侧），电池工作时正负极电解液由各自的动力泵强制在储液罐和电池构成的闭合回路中进行循环流动。
近几十年来，锌溴液流电池技术在美国、日本、澳大利亚等国获得了快速的发展。ZBB及PremiumPower公司则围绕锌溴电池的基础研发及商业化开展了大量工作。国内产业化研发起步较晚，当下有3-4家，中科院大连物化所从2008年开始对锌溴电池进行研发工作，在科技部973项目支持下在电池功率密度，循环稳定性，系统集成方面做了全面的研究。安徽美能主要以美国ZBB的EnergyStoreTM技术为基础，进行锌溴电池系统的总装。北京百能汇通在锌溴电池原材料国产化上面做了大量工作。特变电工以检测应用为主，已建成锌溴电池关键材料、单电池、单堆、模块以及储能试验系统等五个检测平台，通过社会合作及自主研发加工，开展了锌溴电池关键材料制作、电堆制作、电池控制系统开发、储能管理系统开发等工作，并实施了南京浦口科技园25kw/100kwh项目，特变电工储能事业部（南京）50kwh工程。
钒电池：全钒氧化还原液流电池，简称钒电池。其工作原理是通过采用不同价态的钒离子溶液分别作为正负极活性物质，通过外接泵把溶液从储液槽压入电池堆体内完成电化学反应，之后溶液又回到储液槽，液态的活性物质不断循环流动。
钒氧化还原电池所有的反应物都在溶液中，其储能容量与输出功率无关。因此钒电池可以很容易地实现储能容量的经济扩容。钒电池可以通过更换电池堆进行重复使用，电解液和储能罐也能重复使用。钒电池的充放电效率约为75%电池单元的输出响应很快，可以在几毫秒内完成从0功率运行到满功率输出，由于系统中其他设备的限制，钒电池系统的输出响应时间大约20ms。液流电池具有能量转换效率高、循环寿命长、蓄电容量大、选址自由、可深度放电、系统设计灵活、安全环保、维护费用低等优点。钒电池作为储能电源主要应用在电厂（电站）调峰以平衡负荷，大规模光电转换、风能发电的储能电源以及作为边远地区储能系统，不间断电源或应急电源系统。
钒电池的关键技术在于关键材料制备与成本控制方面，包括高稳定性电解液高选择性低成本离子交换膜、高反应活性电极等，另一方面关键材料的批量化制备技术，也是液流电池的产业化的关键基础技术。
镍氢电池：镍氢电池是由氢离子和金属镍合成，电量储备比镍镉电池多30%比镍镉电池更轻，使用寿命也更长，并且对环境无污染。镍氢电池的缺点是价格比镍镉电池要贵好多，性能比锂电池要差。
锂电池：锂离子电池以含锂的化合物作正极，如钴酸锂（LiCoO2）、锰酸锂（LiMn2O4）或磷酸铁锂（LiFePO4）等二元或三元材料；负极采用锂-碳层间化合物，主要有石墨、软碳、硬碳、钛酸锂等；电解质由溶解在有机碳酸盐中的锂盐组成的。其工作原理如图所示，充电时，锂原子变成锂离子通过电解质向碳极迁移，在碳极与外部电子结合后作为锂原子储存，放电的时候整个过程可逆。
与其他传统蓄电池相比，锂离子电池具有比能量高、额定电压高、大电流放电能力强、高功率承受力、自放电率低等优点，其比能量（200Wh/kg）达到了铅酸电池的5倍左右，单体工作电压为3.7V或3.2V，循环寿命在浅充放模式下可以达到3000~5000次，储能效率可以达到90%以上。但锂离子电池耐过充/放电性能差，组合及保护电路复杂，成本相对于铅酸电池等传统蓄电池偏高，这些因素制约了锂离子电池在大型动力和储能电池领域的应用。随着新能源汽车、可再生能源及分布式电站技术的发展，锂离子电池在新能源汽车、可再生能源接入及小型分布式电站等方面的应用受到越来越多的关注。
钠硫电池：钠硫电池的正极为液态（熔融）的硫，负极为（熔融）的钠，两者通过固态氧化铝陶瓷分离开，电解质只允许正钠离子通过和硫结合形成多硫化物：放电时，带正电的钠离子通过电解质，而电子通过外部电路流动产生大约2V的电压。充电时，整个过程逆转，多硫化钠释放正钠离子反向通过电解质重新结合为钠。整个电池正常工作需要保持温度在300℃-350℃。
典型的钠硫电池的循环寿命周期约为2500次充放电循环。该电池典型的能量功率密度分别为150-240kWh/m3和150W/kg-230W/kg，并且单元效率很高（75%-90%），拥有的脉冲功率可达连续工作的六倍（脉冲时间可达30秒）。这种特性使钠硫电池可同时用于提高电力质量和调峰，具有很好的经济性。如上所述，硫化钠电池需要在高温下工作（300℃-350℃），因此它的主要缺点是需要热源，使用电池自身存储的热量来维持系统温度，从而降低了电池的部分性能。而另一个主要问题是初期成本较高（2000美元/KW和350美元/KWh），但是随着产能的扩大，预期成本将会降低。
铅酸电池：铅酸电池是指电极由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池。在充电状态下，铅酸电池的正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；放电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。图1为铅酸电池的工作原理。放电时，正极的二氧化铅与硫酸反应生成硫酸铅和水，负极的铅与硫酸反应生成硫酸铅；充电时，正极的硫酸铅转化为二氧化铅，负极的硫酸铅转化为铅。
铅酸电池未来的主要发展趋势在于优化电池关键原材料的制备技术，改进电池结构设计、制造工艺和提升电池工况适用范围等。同时许多企业在开发新型的铅酸电池，如铅碳电池、超级铅酸电池和水平铅酸电池等，这些新技术有望使铅酸电池在储能密度和循环寿命上有所突破。
抽水蓄能：抽水蓄能电站在用电低谷通过水泵将水从低位水库送到高位水库从而将电能转化为水的势能存储起来，其储能总量同水库的落差和容积成正比在用电高峰，水从高位水库排放至低位水库驱动水轮机发电。抽水蓄能电站的工作方式同常规水电站类似，具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期不受限制等优点。但是，抽水蓄能电站需要优越的地理条件建造水库和水坝，需要的建设周期很长（一般约10~15年），初期投资巨大。不仅如此，建造两个大型水库会淹没大面积的植被甚至城市，造成生态破坏和移民问题。抽水蓄能电站的发展趋势主要包括大容量机组、高水头水泵水轮机、高转速大容量发电机、变速调节控制、无人化智能控制与集中管理、信息化施工、隧道掘进机开挖技术、新型钢材和沥青混凝土技术等。
压缩空气：传统压缩空气储能系统是基于燃气轮机技术的储能系统。其工作原理是，在用电低谷，将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室燃烧，然后驱动透平发电，如图3所示。传统压缩空气储能系统具有储能容量较大、储能周期长、效率高和投资相对较小等优点。但是，传统压缩空气储能系统不是一项独立的技术，它必须同燃气轮机电站配套使用，不能适合其他类型电站，特别不适合我国以燃煤发电为主，不提倡燃气燃油发电的能源战略。而且，传统压缩空气储能系统仍然依赖燃烧化石燃料提供热源，面临化石燃料价格上涨和污染物控制的限制。此外，同抽水蓄能电站类似，压缩空气储能系统也需要特殊的地理条件建造大型储气室，如岩石洞穴、盐洞、废弃矿井等。
飞轮储能：飞轮储能是将能量以飞轮的转动动能的形式来存储。充电时，飞轮由电机带动飞速旋转；放电时，相同的电机作为发电机由旋转的飞轮产生电能。储存在飞轮中的能量与飞轮（以飞轮转轴作为其转动惯量的参考轴）的质量和旋转速度的平方成正比。可见，虽然可以通过提高飞轮总质量来达到更大的储能量，更为有效的方法是提高飞轮的转速。飞轮储能具有储能密度较高（30Wh/kg和1kW/kg）、充放电次数与充放电深度无关、能量转换效率高（可达90%）、可靠性高、易维护、使用环境条件要求低、无污染等优点。图中为一个典型的飞轮储存装置。该装置包括高速旋转的飞轮；封闭的壳体提供了一个高真空环境（~大气压力）以减少阻力损失，并保护转子系统；轴承系统为转子提供低损耗支撑；以及电源转换和控制系统。
五、制约储能发展的因素
有人会问，储能这么重要，为什么储能市场还没起来呢？问题在产品本身。现在储能产品尚未达到商业化的地步。当前，市场对储能产品的要求为：2000元/千瓦时，寿命5-10年，免维护或少维护，安全可靠，各家电池技术与工艺成熟度离商业化要求还有些差距。锂电钠硫价格和安全性不够，铅酸寿命不达标，钒电池价格与占地面积稍大，锌溴认知度不高，产品商业化不够等等，我在平台的第二篇文章中有过阐述，这里不再重复。
