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內容簡介

《儲能技術及應用》主要講述瞭儲能在電力係統、交通運輸、新能源發電和移動電子設備中的應用；介紹瞭現在主要的儲能技術，包括各種儲氫技術與燃料電池、電化學儲能、超級電容器與微電源等；分析瞭主要儲能技術的性能特點、材料與關鍵技術，以及在典型應用係統中的技術經濟性等。《儲能技術及應用》適閤於麵嚮智能電網、新能源汽車與移動式電子應用的儲能科研、規劃、設計與運行的工程師，以及高等院校從事儲能與應用的教師與研究生閱讀。

目錄

譯者的話
概論１
第１章　應用於電力係統的儲能技術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”可以減輕發電係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　儲能的其他輔助功能２０
　１.４　儲能技術應用於輸電係統２１
　　１.４.１　投資控製與阻塞管理２１
　　１.４.２　調頻與平衡機製２１
　　１.４.３　電壓調節與電能質量２１
　　１.４.４　係統安全與故障恢復２２
　　１.４.５　其他可能的應用２２
　１.５　儲能技術應用於配電係統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　利用儲能降低采購成本２８
　　１.６.２　利用儲能降低采購成本風險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　儲能對供電質量和供電連續性的作用３０
　　１.７.４　無功補償３２
　１.８　儲能技術應用於電力平衡機製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———混閤動力５３
　　２.４.１　並聯結構５４ 　　

２.４.２　串聯結構５６
　　２.４.３　路耦閤５７
　　２.４.４　混閤動力的軌道機車５７ 　

２.５　結論５８
　２.６　參考文獻６０
第３章　光伏發電係統中的儲能技術６１
　３.１　簡介６２ 　３.２　獨立光伏發電係統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　光伏發電係統的市場６３
　　３.２.４　獨立光伏發電係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
　３.４　並網光伏發電係統７０
　　３.４.１　不斷發展的電網７０
　　３.４.２　多樣化的儲能係統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　各種移動式應用場閤的能源需求７５ 　　

４.１.１　“微”功率（ｓｕ�玻祝幔簦簦� 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　碳氫化閤物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：闆載供電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
　５.３　壓力儲氫１０４
　　５.３.１　儲氫容器１０４
　　５.３.２　網絡配送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閤物１１１
　　５.６.３　混閤儲氫１１１ 　

５.７　討論：技術、能量、經濟層麵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　堿性燃料電池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：運行係統１３１ 　

７.１　簡介：什麼是燃料電池係統？ １３２
　７.２　空氣供給係統１３４ 　　

７.２.１　總體需求１３４
　　７.２.２　選擇適閤燃料電池係統的壓縮機１３５
　７.３　氣體加濕係統１３７ 　　

７.３.１　總體需求１３７
　　７.３.２　閤適的加濕方式１３８
　　７.３.３　膜交換器和焓輪１３８
　　７.３.４　帶有蓄水容器的係統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　運用儲能管理電力係統和交通係統的整體構架１５０
　　８.２.２　儲能技術發展曆程１５１
　　８.２.３　鋰離子電池是混閤動力汽車的核心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　電池技術發展曆史１５７
　　８.３.１　鉛酸電池１５７
　　８.３.２　Ｎｉ�玻茫洌�鎳鎘電池） １５９
　　８.３.３　Ｎｉ�玻停� （鎳氫電池） １５９
　　８.３.４　Ｎｉｃｋｅｌ�玻塚椋睿悖�鎳鋅電池） １６０
　　８.３.５　Ｎａ�玻櫻�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�部盞緋兀ǎ塚椋睿悛玻幔椋潁� １６２
　　８.３.９　鋰電池１６２
　８.４　應用需求１６５
　　８.４.１　混閤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
　８.６　鋰離子電池的處理和再循環利用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、功率接口及應用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　功率接口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　混閤電源係統１９６
　９.６　參考文獻１９９
作者名單２０１

前言/序言

隨著智能電網、新能源發電、電動汽車與移動式設備的發展，對儲能技術及其應用係統的需求越發迫切。近年來，國內儲能相關的研究、開發與應用工作越來越多，但尚缺少一本全麵介紹儲能技術及其應用的專著或譯著，這也是譯者想把本書介紹給國內讀者的一個重要原因。
本書由來自法國科研院所和電力公司的１９位作者共同編寫而成，他們將各自不同的專業技術背景有機結閤起來，從微觀到宏觀，為我們展現瞭一個紛繁而奇特的儲能世界。
本書共９章，第１～４章主要介紹瞭儲能在電力係統、交通運輸、新能源發電和移動式設備中的應用；第５～７章介紹瞭幾種主要的儲氫與燃料電池技術；第８章和第９章重點分析瞭典型的電化學儲能與超級電容器的性能特點、關鍵技術及其應用。
本書第２章與第９章由周龍翻譯，第３章由韓娜翻譯，第５～７章由徐魯寜翻譯，其餘部分由唐西勝翻譯，博士研究生劉文軍和苗福豐也參與瞭部分翻譯工作。全書由唐西勝統稿。
感謝中國科學院電工研究所的齊智平研究員、中國科學院寜波材料技術與工程研究所的張一鳴博士和ＡＢＢ中國研究院的張國駒博士在本書翻譯過程中給予的指導與幫助。
儲能技術門類龐多，涉及多學科、多領域的專業知識，盡管譯者竭力求實，但受水平和專業領域所限，加之部分技術處於前沿，本書難免存在錯誤和不妥之處，懇請讀者不吝賜正。
唐西勝於中國科學院電工研究所Ⅲ

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