1.4.1　储能过程基础原理

在能量转化与储存过程,遵守普遍的客观规律。能量转化和储能过程的一般规律决定技术与产业发展的总体方向。

(1)能源转化过程守恒原理

能量的转化和守恒定律是自然界的基本规律之一。能量既不会凭空产生,也不会凭空消失,它只能从一种形式转化为其他形式,或者从一个物体转移到另一个物体,在转化或转移的过程中,能量的总量不变。所谓能量守恒,不是一种静态的不变,而是一种动态的不变。不同的能量形式之间可以相互转化,在空间位置上可以进行转移。在这种“转化”和“转移”的动态过程中能量的总量保持不变。因此,在进行储能装备设计与过程分析时,能源转化过程守恒原理是储能技术学科所遵循的基本规律。

(2)能源转化方向与判据

热力学第二定律规定能量转化过程的方向,可以表述为:不可能把热从低温物体传到高温物体而不产生其他影响;或不可能从单一热源取热使之完全转换为有用的功而不产生其他影响;或不可逆热力过程中熵的微增量总是大于零。

能量不仅有数量多少的问题,还有品质高低的问题。也正是由于能量的品质有高有低,才有了过程的方向性和热力学第二定律。电能和机械能可以完全转换为机械功,属于较高品质能量;热能只有部分可以转换为机械功,能量品质较低。随着能量传导,能量的数目可能不变,但能量品质只能下降,在极限条件下,品质不变,此即能量贬值原理,是热力学第二定律更为一般、更为概括的说法。

(3)能源转化过程速率与效率

热力学第一定律和第二定律构成了储能过程分析的基本工具,所有的能量转化过程均遵守该基本规律。

在表征储能过程效率时,首先需要依据热力学定律来确定转化过程的理论值,或者称作过程的极限。任何实际过程所转化的能量,均小于该理论值;将能量的实际转化量与理论值相比,可以确定能量转化效率。

能量转移或转化过程需要克服一定的阻力,因此,转移或转化过程的速率成为重要的特征参数。往往使用功率进行表征。

(4)储能系统运行与维护

通过一定的技术措施,利用智能化能源转化管理装置,使储能系统运行在接近技术原理所规定的最大效率与速率区间,进行能量高效率存储与释放。