能源互联网的蓄电池储能系统由蓄电池和电力电子变换器组成。蓄电池储能系统通过电能与存储于电池中的化学能之间的转换，实现能量的存储/释放，是一种效率较高的储能方式。其中，蓄电池储能系统由三相PWM变换器、蓄电池、变压器和控制系统组成。系统结构示意图如图9.2所示。由于蓄电池的电压较低，与电网连接时，使用变压器完成升压。

图9.2 蓄电池储能系统

能源互联网中的储能环节不仅可以有效实现需求管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，而且可以有效地利用电力设备，降低供电成本，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。所以能源互联网对于储能电池的发展提出了4个方面的要求：

1）寿命长。作为储能电池，必须具有较长的使用寿命（如3～5年）才具有实用价值。

2）能量密度高。虽然能源互联网的储能系统不需要具有机动性，但要求电源的体积和质量越小越好。

3）功率密度高。储能电池需要具有较高的功率密度，以保证系统能够应付突发状况。

4）成本低。成本是能源互联网储能电池必须考虑的重要因素，关系到其应用的推广。

在能源互联网中，目前适合规模化应用的电池技术主要有铅酸电池、锂电池、钠硫电池和液流电池。

1.铅酸电池

铅酸电池是最古老，也是最成熟的化学储能方式。铅酸电池其具有储能容量大、成本低等优点，使其在发电厂、变电站充当备用电源已使用多年，并在维持电力系统安全、稳定和可靠运行方面发挥了极其重要的作用。但铅酸电池较其他二次电池，存在如下缺点：

1）能量密度低。铅酸电池的能量密度仅为40～50W·h/kg。

2）循环寿命较短。普通铅酸电池循环寿命仅有1000次左右，这相当于提高了电池单周储能成本，从而导致成本升高。

3）工作温度较窄。超过一定的温度极易引起电池性能下降，甚至起火爆裂。

4）环境污染重。铅材料为重金属，极易对环境造成污染但储能密度低、自放电率高、循环寿命较短、重金属污染且深度放电对电池寿命影响很大。

由于存在以上的缺点，使得铅酸电池在能源互联网中的应用受到制约。为配合能源互联网的发展，铅酸电池应向着密闭化、轻量化、长寿命的方向发展。如在铅酸电池中加入碳添加剂并进行优化设计为基础的铅碳超级电池，提高了电池充电接受性和高循环稳定性，延长了使用寿命，提高了倍率性能。

2.锂离子电池

锂离子电池是一种具有高能源效率、高能量密度的储能电池，具有以下优点：

1）能量密度高。锂离子电池的质量比能量和体积比能量分别可达200W·h/kg和300W·h/L以上。

2）放电电压高。放电电压平台一般为3.2～4.2V。

3）电池自放电率低。在正常存放情况下年自放电率低于10％。

4）循环寿命长。锂离子电池100％放电深度（DOD）下充放电在1000次以上，磷酸铁锂电池循环寿命超过4000次，以钛酸锂为负极的电池则可达5000次以上。(www.daowen.com)

5）充放电效率高。充放电能量转换效率可达95％以上。

6）工作温度范围宽。一般的工作范围为-30～70℃。

由于以上优点，在能源互联网中锂离子电池一般用于配电网侧削峰填谷、调频、调压、孤岛运行等多种电网应用功能，同时也可以通过串联或并联来获得高电压或高容量。

虽然锂离子电池是目前最有希望应用于能源互联网的二次电池体系，但仍需要解决以下几个问题：

1）安全性。由于采用液体有机电解质，锂离子电池易在过充电等滥用条件或因内部缺陷而引起内部短路、着火甚至爆炸。

2）循环稳定性。锂电池的正负极、特别是石墨负极在嵌脱出锂离子时，会产生一定程度的体积膨胀或收缩。可能导致电池内部的界面膜破裂，引起容量衰减，影响电池寿命。

3）一致性问题。锂离子电池的单体容量小，规模化储能需要若干只电池的串、并联。因此单体电池的一致性非常重要。

4）成本。目前从原材料成本到加工生产成本还比较高，需进一步降低电池成本。

3.钠硫电池

钠硫电池是目前唯一的一种同时完全适用于功率型储能和能量型储能的储能电池。钠硫电池具有以下的优点：

1）原料资源分布很广。原材料成本低。

2）充放电效率高。其直流充放电效率可达90％以上，自放电率很低，存储寿命很长。

3）倍率性能好。可支持短时间大电流或脉冲大电流放电。

4）原材料环境友好。不会使用和产生有毒有害的物质。

由于钠硫电池具有高能电池的一系列特点，使它在能源互联网中受到了极大的重视。目前，钠硫电池在能源互联网中已经成功用于削峰填谷、应急电源、风力发电等可再生能源的稳定输出以及提高电力质量等方面，在负荷调控、备用电源等方面更是已经实现了商业化运作。

虽然钠硫电池具有能量和功率密度高、运行费用低、循环性能好等特点，使其有广泛应用于能源互联网的潜力，但钠硫电池仍存在如下的缺点：

1）工作温度较高（300℃左右）。需要提供加热和保温设施。

2）电池过充时存在安全隐患。过充时易导致电池起火或爆裂，过放时将导致电池正极局部过负荷工作，影响电池寿命。

3）正、负极材料活性很高。在密封失效等失控情况下，直接接触或与空气接触时，电池将着火甚至爆炸，存在安全隐患。