全球储能技术主要有物理储能、化学储能(如钠硫电池、全钒液流电池、铅酸电池、锂离子电池、超级电容器等)、电磁储能和相变储能等几类。
物理储能
1、抽水蓄能
抽水蓄能技术是指在电力负荷低谷期将水从下水库抽到上水库，将电能转化成水的势能储存起来，在电力负荷高峰期，释放上水库中的水发电。抽水蓄能电站是目前最常用的大规模储能技术，主要用于电力系统削峰填谷、调频调相和紧急事故备用等。抽水蓄能电站具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期不受限制等优点。但抽水蓄能电站需要合适的地理条件建造水库和水坝，建设周期长、初期投资巨大等缺点。通常抽水蓄能电站按照有无天然径流分为两类：一是纯抽水蓄能电站，上水库没有或只有很少的天然径流，水体上、下水库间循环使用，主要承担调峰填谷、事故备用等任务，而不承担常规发电等任务；二是混合式抽水蓄能电站，上水库有天然径流，既利用天然径流承担常规发电和水能综合利用等任务，又承担调峰填谷、事故备用等任务。
2、压缩空气储能
压缩空气储能是基于燃气轮机技术的储能系统，在电力负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电力负荷高峰期释放压缩空气推动燃气轮机发电的储能方式，其技术原理发展自燃气轮机。燃气轮机是由高速旋转叶轮构成的，将燃料燃烧产生的热能直接转换成机械功对外输出的回转式动力机械。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。由于压缩机和膨胀机安装在一根轴上，压缩机消耗的能量由膨胀机提供（压缩机是为了提升工质压力，便于膨胀机做功），如果压缩机和膨胀机安装在不同的轴上，则压缩过程和膨胀过程可以分开，这就形成了压缩空气储能技术(压缩空气储能系统)的基本雏形。储能时段，压缩空气储能系统利用风/光电或低谷电能带动压缩机，将电能转化为空气压力能，随后高压空气被密封存储于报废的矿井、岩洞、废弃的油井或者人造的储气罐中；释能时段，通过放出高压空气推动膨胀机，将存储的空气压力能再次转化为机械能或者电能。压缩空气储能系统与燃气轮机的不同之处在于燃气轮机的压缩机和膨胀机是同时处于工作状态，而压缩空气储能系统中的压缩过程和膨胀过程却是分时进行工作。但传统压缩空气储能系统必须同燃气轮机电站配套使用，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。世界上第一座投入商业运行压缩空气储能电站是德国Huntorf电站，其机组的压缩机功率为60MW，释能输出功率为290MW，该电站运行至今，主要用于热备用和平滑负荷。另外，美国在1991年投运了Alabama州的McIntosh压缩空气储能电站，日本于2001年投运了砂川盯压缩空气储能示范项目，瑞士正在开发联合循环压缩空气储能发电系统。此外，俄、法、意、卢森堡、南非、以色列和韩国等也在积极开发压缩空气储能电站。
3、蓄热式压缩空气储能系统（TS-CAES）
空气压缩过程会产生压缩热，在传统压缩空气储能中，这部分热量通常被冷却水带走，最终耗散掉，而TS-CAES则将这部分热量在储能时储存起来，而在释能时用这部分热量加热膨胀机入口空气，实现能量的回收利用，提高了系统效率。同时由于膨胀机前有压缩热的加热，可以取消燃烧室，即该系统也摆脱了对化石燃料的依赖。当存在太阳能热、工业余热等外界热源时，膨胀机入口空气还可进一步地被加热，提高系统效率和能量密度。加之该系统工作流程简单，目前受到了较多国内外学者的关注和研究。而该系统缺点在于增加了多级换热及储热，系统占地面积和投资有所增加。
4、等温压缩空气储能系统（I-CAES）
顾名思义，I-CAES为等温压缩和等温膨胀过程实现储能和释能。该系统采用一定措施（如活塞、喷淋、底部注气等），通过比热容大的液体（水或者油）提供近似恒定的温度环境，使空气在压缩和膨胀过程中无限接近于等温过程，将热损失降到最低，从而提高系统效率，同时也取消了蓄热系统（相对于TS-CAES），系统部件减少。而等温过程的实现比较困难，原因是其需要较好的强化传热技术，目前仍存在技术难题。同时，虽然等温使压缩机耗功减少，但也意味着压缩机和膨胀机与外界交换的功量减少，这与储能系统需要吸收更多的能量（更高的能量密度）相冲突，因此当储能压力不够高时，I-CAES的能量密度较低。
5、水下压缩空气储能系统（UW-CAES）
当空气以气态形式储存在地下洞穴或人造容腔内时，随着储能（充气）或释能（放气）过程的进行，储气室内的压力不断变化，且空气不能被完全释放(需要大量垫底气)，否则洞穴坍塌或压缩机出口/膨胀机入口压力过低无法运行，以上因素造成压缩机和膨胀机处于变工况运行，效率不能持续处于高位，同时系统能量密度不高。针对以上问题，UW-CAES通过将储气装置放置在深水（海洋或湖泊）中，利用水压的恒定实现储能和释能过程中压缩机组出口和膨胀机组入口压力恒定，使压缩机和膨胀机一直工作在最佳运行点，且释能时储气装置中的空气可以近乎完全释放。因此UW-CAES具有高效率（~71%）和高能量密度的优点，其适用于海岸线/深海区域的储能。但该系统的储气装置存在制造困难的问题，如需特殊的耐腐蚀材料、需将其固定在海底等。
6、液态压缩空气储能系统（LAES）
当空气以气态形式储存在地下洞穴或人造容腔内时，随着储能（充气）或释能（放气）过程的进行，储气室内的压力不断变化，且空气不能被完全释放(需要大量垫底气)，否则洞穴坍塌或压缩机出口/膨胀机入口压力过低无法运行，以上因素造成压缩机和膨胀机处于变工况运行，效率不能持续处于高位，同时系统能量密度不高。针对以上问题，UW-CAES通过将储气装置放置在深水（海洋或湖泊）中，利用水压的恒定实现储能和释能过程中压缩机组出口和膨胀机组入口压力恒定，使压缩机和膨胀机一直工作在最佳运行点，且释能时储气装置中的空气可以近乎完全释放。因此UW-CAES具有高效率（~71%）和高能量密度的优点，其适用于海岸线/深海区域的储能。但该系统的储气装置存在制造困难的问题，如需特殊的耐腐蚀材料、需将其固定在海底等。
7、超临界压缩空气储能系统（SC-CAES）
SC-CAES系统为陈海生研究员提出，其利用空气的超临界特性，在蓄热/冷过程中高效传热/冷，并将空气以液态形式储存，实现系统高效和高能量密度的优点，系统兼具 TS-CAES和LAES的特点，同时摆脱了依赖大型储气室和化石燃料的问题。如图为一种SC-压缩空气储能系统原理图，其工作原理为：在用电低谷，空气被压缩到超临界状态（T&132K，P&37.9bar），并在蓄热/换热器中冷却至常温后，利用存储的冷能将其等压冷却液化，经节流/膨胀降压后常压存储于低温储罐中，同时空气经压缩机的压缩热被回收并存储于蓄热/换热器中；在用电高峰，液态空气经低温泵加压至超临界压力后，输送至蓄冷/换热器被加热至常温，再吸收储能过程中的压缩热后经膨胀机膨胀做功，同时液态空气中的冷能被回收并存储于蓄冷/换热器中。
8、飞轮储能
飞轮储能是一种利用高速旋转的飞轮存储能量的技术。在储能阶段，通过电动机拖动飞轮，使飞轮加速到一定的转速，将电能转化为动能；在能量释放阶段，飞轮减速带动电动机作发电机运行，将动能转化为电能。典型的飞轮储能装置，一般包括高速旋转的飞轮、封闭壳体和轴承系统、电源转换和控制系统等。飞轮储能具有储能密度较高、充放电次数与充放电深度无关、能量转换效率高、可靠性高、易维护、使用环境条件要求低、无污染等优点。但大规模的飞轮储能系统的研制在高速低损耗轴承、发电/电动机、散热和真空等技术上还有难度。目前飞轮储能技术主要有两个分支，一是以接触式机械轴承为代表的大容量飞轮储能技术，其主要特点是储存动能、释放功率大，一般用于短时大功率放电和电力调峰场合。二是以磁悬浮轴承为代表的中小容量飞轮储能技术，其主要特点是结构紧凑、效率更高，一般用作飞轮电池、不间断电源等。
飞轮转子的动能等于1/2倍的转动惯量乘以转速的平方。即飞轮的储能量与飞轮转子的转动惯量成正比，与转子最高转速的平方成正比。所以，提高飞轮储能量的技术途径，一是提高转子的转动惯量，二是提高飞轮转子的转速。高速飞轮转子采用复杂的轴承支撑结构，轴向主要采用磁悬浮轴承支撑，将转子悬浮在真空中运行，减小转子旋转的能量损耗。
9、热储能
热储能（TES）是一项成熟的储能技术，可以将供热或制冷能量从电力价格较高的峰值需求期间转移到电力价格较低的非峰值期间。冰基或冷冻水这两种类型的热储能系统可以按需求改变夜间供应。
电化学储能
大功率场合一般采用 铅酸蓄电池，主要用于 应急电源、 电瓶车、电厂富余能量的储存。小功率场合也可以采用可反复充电的 干电池：如镍氢电池， 锂离子电池等。电化学储能指的是以锂电池为代表的各类二次电池储能。相比抽水蓄能等机械储能，电化学储能受地形等因素影响较小，可灵活运用于发电侧、输配电侧和用电侧。
1、铅炭电池储能系统
铅炭电池技术是一种新型电化学储能技术，从本质上来说，是对铅酸电池配方的优化。“铅炭电池是在铅酸电池的负极中加入碳材料制成的电池。”张华民介绍，碳是非常神奇的元素，拥有的化合物种类最丰富，它的加入，使铅炭电池在保留铅酸电池原有功率密度的基础上，充放电性能得到大幅改善。而且铅炭电池和铅酸电池一样，基本可实现100%回收，是目前相对经济可行的电力储能技术路线之一。由于铅炭电池的电解液是硫酸水溶液，只要保持通风，就不会发生燃烧爆炸，安全性好。“今后随着技术的不断成熟，铅炭电池在储能领域将占据越来越大的市场份额。”张华民说。
2、钠离子电池
锂储存度低，资源分布不均，约70%集中在南美洲，我国80%的锂资源依赖进口。另外，锂离子电池的安全隐患也难以满足大规模储能的应用需求。钠与锂位于同一主族，具有很多相似的物理化学性质，且钠资源丰富、分布广泛、成本低廉，另外钠离子电池快速充放电时负极不易析钠，安全性高。因此，钠离子电池被认为是极具潜力的下一代电化学储能技术。
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文章来源：储能
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