1.4.1　儲能過程基礎原理

在能量轉化與儲存過程,遵守普遍的客觀規律。能量轉化和儲能過程的一般規律決定技術與產業發展的總體方向。

(1)能源轉化過程守恒原理

能量的轉化和守恒定律是自然界的基本規律之一。能量既不會憑空產生,也不會憑空消失,它只能從一種形式轉化為其他形式,或者從一個物體轉移到另一個物體,在轉化或轉移的過程中,能量的總量不變。所謂能量守恒,不是一種靜態的不變,而是一種動態的不變。不同的能量形式之間可以相互轉化,在空間位置上可以進行轉移。在這種“轉化”和“轉移”的動態過程中能量的總量保持不變。因此,在進行儲能裝備設計與過程分析時,能源轉化過程守恒原理是儲能技術學科所遵循的基本規律。

(2)能源轉化方向與判據

熱力學第二定律規定能量轉化過程的方向,可以表述為:不可能把熱從低溫物體傳到高溫物體而不產生其他影響;或不可能從單一熱源取熱使之完全轉換為有用的功而不產生其他影響;或不可逆熱力過程中熵的微增量總是大于零。

能量不僅有數量多少的問題,還有品質高低的問題。也正是由于能量的品質有高有低,才有了過程的方向性和熱力學第二定律。電能和機械能可以完全轉換為機械功,屬于較高品質能量;熱能只有部分可以轉換為機械功,能量品質較低。隨著能量傳導,能量的數目可能不變,但能量品質只能下降,在極限條件下,品質不變,此即能量貶值原理,是熱力學第二定律更為一般、更為概括的說法。

(3)能源轉化過程速率與效率

熱力學第一定律和第二定律構成了儲能過程分析的基本工具,所有的能量轉化過程均遵守該基本規律。

在表征儲能過程效率時,首先需要依據熱力學定律來確定轉化過程的理論值,或者稱作過程的極限。任何實際過程所轉化的能量,均小于該理論值;將能量的實際轉化量與理論值相比,可以確定能量轉化效率。

能量轉移或轉化過程需要克服一定的阻力,因此,轉移或轉化過程的速率成為重要的特征參數。往往使用功率進行表征。

(4)儲能系統運行與維護

通過一定的技術措施,利用智能化能源轉化管理裝置,使儲能系統運行在接近技術原理所規定的最大效率與速率區間,進行能量高效率存儲與釋放。