儲能技術

儲能技術

用做應急能源
儲能技術,主要分為儲電與儲熱。目前儲能方式主要分為三類:機械儲能、電磁儲能、電化學儲能。儲能技術主要分為物理儲能(如抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學儲能(如鉛酸電池、氧化還原液流電池、鈉硫電池、锂離子電池)和電磁儲能(如超導電磁儲能、超級電容器儲能等)三大類。根據各種儲能技術的特點,飛輪儲能、超導電磁儲能和超級電容器儲能适合于需要提供短時較大的脈沖功率場合,如應對電壓暫降和瞬時停電、提高用戶的用電質量,抑制電力系統低頻振蕩、提高系統穩定性等;而抽水儲能、壓縮空氣儲能和電化學電池儲能适合于系統調峰、大型應急電源、可再生能源并入等大規模、大容量的應用場合。
    中文名:儲能技術 外文名: 所屬學科: 分類:儲電與儲熱 儲能方式:機械、電磁儲能、電化學儲能 成熟儲能方式:抽水蓄能 研究機構:大連化物所

簡介

目前最成熟的大規模儲能方式是抽水蓄能,它需要配建上、下遊兩個水庫。在負荷低谷時段抽水蓄能設備處于電動機工作狀态,将下遊水庫的水抽到上遊水庫保存,在負荷高峰時設備處于發電機工作狀态,利用儲存在上遊水庫中的水發電。其能量轉換效率在70%到75%左右。但由于受建站選址要求高、建設周期長和動态調節響應速度慢等因素的影響,抽水儲能技術的大規模推廣應用受到一定程度的限制。目前全球抽水儲能電站總裝機容量9000萬千瓦,約占全球發電裝機容量的3%。

壓縮空氣儲能是另一種能實現大規模工業應用的儲能方式。利用這種儲能方式,在電網負荷低谷期将富餘電能用于驅動空氣壓縮機,将空氣高壓密封在山洞、報廢礦井和過期油氣井中;在電網負荷高峰期釋放壓縮空氣推動燃汽輪機發電。由于具有效率高、壽命長、響應速度快等特點,且能源轉化效率較高(約為75%左右),因而壓縮空氣儲能是具有發展潛力的儲能技術之一。

機械儲能

機械儲能包括:抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能。

1、抽水儲能

抽水儲能是在電力負荷低谷期将水從下池水庫抽到上池水庫,将電能轉化成重力勢能儲存起來,在電網負荷高峰期釋放上池水庫中的水發電。抽水儲能的釋放時間可以從幾個小時到幾天,綜合效率在70%~85%之間,主要用于電力系統的調峰填谷、調頻、調相、緊急事故備用等。抽水蓄能電站的建設受地形制約,當電站距離用電區域較遠時輸電損耗較大。

2、壓縮空氣儲能

壓縮空氣技術在電網負荷低谷期将電能用于壓縮空氣,将空氣高壓密封在報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中,在電網負荷高峰期釋放壓縮的空氣推動汽輪機發電。壓縮空氣主要用于電力調峰和系統備用,壓縮空氣儲能電站的建設受地形制約,對地質結構有特殊要求。

3、飛輪儲能

飛輪蓄能利用電動機帶動飛輪高速旋轉,将電能轉化成機械能儲存起來,在需要時飛輪帶動發電機發電。飛輪系統運行于真空度較高的環境中,其特點是沒有摩擦損耗、風阻小、壽命長、對環境沒有影響,幾乎不需要維護,适用于電網調頻和電能質量保障。飛輪蓄能的缺點是能量密度比較低。保證系統安全性方面的費用很高,在小型場合還無法體現其優勢,目前主要應用于為蓄電池系統作補充。

電磁儲能

電磁儲能包括:超導儲能、電容儲能、超級電容器儲能。

1、超導儲能

超導儲能系統(SMES)利用超導體制成的線圈儲存磁場能量,功率輸送時無需能源形式的轉換,具有響應速度快(ms級),轉換效率高(≥96%)、比容量(1-10Wh/kg)/比功率(104-105kW/kg)大等優點,可以實現與電力系統的實時大容量能量交換和功率補償。SMES可以充分滿足輸配電網電壓支撐、功率補償、頻率調節、提高系統穩定性和功率輸送能力的要求。

超導磁儲能系統可以長期、高效、無損地存儲電能,具有響應速度快、功率密度高、效率高等優點,在微電網領域具有重要的應用價值。首先對超導磁儲能系統基本原理進行詳細梳理,其次對超導磁儲能系統在微電網領域中解決微電源随機問題、短路故障問題、并網/孤島模式切換問題的研究現狀進行歸納總結,最後從大容量高溫超導磁體技術、混合超導儲能裝置、超導磁體研究的新方向三個方面對未來超導磁儲能系統在微電網領域的發展進行展望。 

2、超級電容器儲能

超級電容器根據電化學雙電層理論研制而成,可提供強大的脈沖功率,充電時處于理想極化狀态的電極表面,電荷将吸引周圍電解質溶液中的異性離子,使其附于電極表面,形成雙電荷層,構成雙電層電容。電力系統中多用于短時間、大功率的負載平滑和電能質量峰值功率場合,如大功率直流電機的啟動支撐、态電壓恢複器等,在電壓跌落和瞬态幹擾期間提高供電水平。

電化學能

電化學儲能包括鉛酸電池、锂離子電池、液流電池、鈉硫電池等等。液流電池具有大規模儲能的潛力,但目前使用最廣泛的還是鉛酸電池。

儲能項目

1)2009年,中國電科院2*100kW儲能試驗系統

在中國電力科學研究院電工與材料研究所受國家電網公司委托承擔“電池儲能系統裝置試驗與檢驗标準“制定工作,采用ATL锂電池100KVA儲能雙向變流器

2)2010年,河南分布式光伏發電及微網運行控制試點工程

200kW/250kWh項目結合河南财政稅務高等專科學校校園屋頂太陽能光電建築應用項目開展

3)2010年,東莞松山湖工業園儲能系統

1MW*2h廣東省東莞市松山湖國家高科技園區

4)2011年,福建高科技園區儲能系統

1MW/2MWh甯德新能源科技園區

5)2011年,江蘇常州天合金太陽工程中2MW屋頂電站

100kW*2h

6)2011年,國家風光儲輸示範工程(一期)

國家風光儲輸示範工程是财政部、科技部、國家能源局及國家電網公司聯合推出的“金太陽工程”首個重點項目,是國家電網公司建設堅強智能電網首批重點工程,是目前世界上規模最大的集風電、光伏發電、儲能及輸電工程四位一體的可再生能源項目。

工程以“技術先進性、科技創新性、經濟合理性、項目示範性”為标準,以風光發電控制和儲能系統集成技術為重點,實現新能源發電的平滑輸出、計劃跟蹤、削峰填谷和調頻等控制目标,解決新能源大規模并網的技術難題。

7)2012年,福建安溪移動式儲能電站

福建不同地區均有季節性用電負荷存在,比如安溪、漳州、龍岩等地因制茶、電烤煙、電烤花生的用電需要存在着大量季節性負荷。尤其是安溪,每年春、暑、秋三季制茶時期電網負荷猛增,最大負荷是平時的12倍,形成罕見的尖峰負荷,導緻局部區域、局部時段出現低電壓現象。

而在非制茶季節,用電僅為普通照明用電,變壓器幾近空載運行,用電負載率低,設備利用率低,供電效率低。針對這種負載率低的用電負荷,福建省電力有限公司組織福建省電力科學研究院開展“移動式電池儲能裝置開發及其在季節性負荷側的應用示範”研究,實施移動式儲能電站的示範工程。

8)比亞迪坪山總部1MW固定式儲能電站項目

9)上海電力公司南彙航頭站120KW鎳氫電池

10)上海電力公司漕溪站100KW鈉硫電池儲能示範項目

發展前景

儲能在電力系統中有着廣泛應用,涵蓋發電、輸電、配電和終端用戶的所有方面。電網系統的儲能技術包括抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪、化學電池、超級電容器等。除了比較成熟的抽水蓄能,其他儲能技術還處在工業化初期或研發階段。然而,各國政府已經體會到儲能行業的重要性,因此都在不遺餘力地發展儲能技術。

為了創造一個清潔的、可持續的未來,中國政府正在把政策中心轉移到清潔能源技術。2013年底,中國發電總裝機量達1250吉瓦,其中包含91.4吉瓦風電(占7.3%的比例)。除了火力發電和水力發電,風電也是中國第三大電力來源。而中國的光伏發電裝機量達18.1吉瓦,占全國的1.5%,超越美國成為全球最大的光伏市場。

由于發電裝機量的快速增長,中國的儲能需求也正在日益擴張。2013年,中國的抽水蓄能裝機量總計21.5吉瓦,其他儲能技術裝機量為65兆瓦。去年,電網調峰負荷的儲能需求是95吉瓦,2014年預計增長到110吉瓦,這反映出巨大的發展前景。此外,風電和光伏發電的集成電網将創造出儲能的巨大需求,2014年分别需要5.6吉瓦和3.8吉瓦。

電網系統儲能技術的種類多樣,以中國為例,主要采用锂電池、鉛酸電池和流體技術。2013年這三種方式分别占60%、20%和14%。

儲能技術對電動汽車發展的重要性比較直觀。電動汽車的充電、巡航裡程和安全問題都涉及電池。比如說,由于電池引發的安全事故減弱了消費者的信心,影響了電動汽車的發展。對于中國來說,電動汽車的發展除了石油替代,還可以解決城市汽車尾氣和噪聲污染。

上一篇:蛻膜反應

下一篇:羅素指數

相關詞條

相關搜索

其它詞條