浅谈储能技术

1、浅谈储能技术 电力工程学院电自144吕正伟20141050141616通过这连个星期的学习，我对电力系统这个行业有了更加深入得了解，各种新奇的技术和应用让我们大开眼界，以前一直以为电力系统就是发发电，送送电。听了老师所讲的以后我才知道电力系统还远远不止这些，除了发电送电以外还有很多其他的技术比如储能技术、变电技术等等。而现在我主要介绍的是储能技术。储能技术主要分为储电与储热。目前储能方式主要分为三类:机械储能、电磁储能、电化学储能。储能技术主要分为物理储能(如抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如铅酸电池、氧化还原液流电池、钠硫电池、锂离子电池)和电磁储能(如超导电磁储能、超级电容

2、器储能等)三大类。根据各种储能技术的特点，飞轮储能、超导电磁储能和超级电容器储能适合于需要提供短时较大的脉冲功率场合，如应对电压暂降和瞬时停电、提高用户的用电质量，抑制电力系统低频振荡、提高系统稳定性等;而抽水储能、压缩空气储能和电化学电池储能适合于系统调峰、大型应急电源、可再生能源并入等大规模、大容量的应用场合。目前最成熟的大规模储能方式是抽水蓄能，它需要配建上、下游两个水库。在负荷低谷时段抽水蓄能设备处于电动机工作状态，将下游水库的水抽到上游水库保存，在负荷高峰时设备处于发电机工作状态，利用储存在上游水库中的水发电。其能量转换效率在70%到75%左右。但由于受建站选址要求高、建设周期长和动

3、态调节响应速度慢等因素的影响，抽水储能技术的大规模推广应用受到一定程度的限制。目前全球抽水储能电站总装机容量9000万千瓦，约占全球发电装机容量的3%。压缩空气储能是另一种能实现大规模工业应用的储能方式。利用这种储能方式，在电网负荷低谷期将富余电能用于驱动空气压缩机，将空气高压密封在山洞、报废矿井和过期油气井中;在电网负荷高峰期释放压缩空气推动燃汽轮机发电。由于具有效率高、寿命长、响应速度快等特点，且能源转化效率较高(约为75%左右)，因而压缩空气储能是具有发展潜力的储能技术之一。机械储能包括:抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能。1、抽水储能抽水储能是在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库，

4、将电能转化成重力势能储存起来，在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%85%之间，主要用于电力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约，当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。2、压缩空气储能压缩空气技术在电网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，在电网负荷高峰期释放压缩的空气推动汽轮机发电。压缩空气主要用于电力调峰和系统备用，压缩空气储能电站的建设受地形制约，对地质结构有特殊要求。3、飞轮储能飞轮蓄能利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成

5、机械能储存起来，在需要时飞轮带动发电机发电。飞轮系统运行于真空度较高的环境中，其特点是没有摩擦损耗、风阻小、寿命长、对环境没有影响，几乎不需要维护，适用于电网调频和电能质量保障。飞轮蓄能的缺点是能量密度比较低。保证系统安全性方面的费用很高，在小型场合还无法体现其优势，目前主要应用于为蓄电池系统作补充。电磁储能包括:超导储能、电容储能、超级电容器储能。1、超导储能超导储能系统(SMES)利用超导体制成的线圈储存磁场能量，功率输送时无需能源形式的转换，具有响应速度快(ms 级)，转换效率高(96%)、比容量(1-10 Wh/kg)/比功率(104-105kW/kg)大等优点，可以实现与电力系统的实

6、时大容量能量交换和功率补偿。SMES 可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节、提高系统稳定性和功率输送能力的要求。2、超级电容器储能超级电容器根据电化学双电层理论研制而成，可提供强大的脉冲功率，充电时处于理想极化状态的电极表面，电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子，使其附于电极表面，形成双电荷层，构成双电层电容。电力系统中多用于短时间、大功率的负载平滑和电能质量峰值功率场合，如大功率直流电机的启动支撑、态电压恢复器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平。 电化学储能包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池等等。液流电池具有大规模储能的潜力，但目前使用最广泛的还是铅酸电池。而我国

7、现在也有许多储能项目：1)2009年，中国电科院2*100kW储能试验系统在中国电力科学研究院电工与材料研究所受国家电网公司委托承担电池储能系统装置试验与检验标准制定工作，采用ATL锂电池100KVA储能双向变流器2)2010年，河南分布式光伏发电及微网运行控制试点工程200kW/250kWh项目结合河南财政税务高等专科学校校园屋顶太阳能光电建筑应用项目开展3)2010年，东莞松山湖工业园储能系1MW*2h广东省东莞市松山湖国家高科技园区4)2011年，福建高科技园区储能系统1MW/2MWh宁德新能源科技园区5)2011年，江苏常州天合金太阳工程中2MW屋顶电站100kW*2h6)2011年，

8、国家风光储输示范工程(一期)国家风光储输示范工程是财政部、科技部、国家能源局及国家电网公司联合推出的金太阳工程首个重点项目，是国家电网公司建设坚强智能电网首批重点工程，是目前世界上规模最大的集风电、光伏发电、储能及输电工程四位一体的可再生能源项目。工程以技术先进性、科技创新性、经济合理性、项目示范性为标准，以风光发电控制和储能系统集成技术为重点，实现新能源发电的平滑输出、计划跟踪、削峰填谷和调频等控制目标，解决新能源大规模并网的技术难题。7)2012年，福建安溪移动式储能电站福建不同地区均有季节性用电负荷存在，比如安溪、漳州、龙岩等地因制茶、电烤烟、电烤花生的用电需要存在着大量季节性负荷。尤其

9、是安溪，每年春、暑、秋三季制茶时期电网负荷猛增，最大负荷是平时的12倍，形成罕见的尖峰负荷，导致局部区域、局部时段出现低电压现象。而在非制茶季节，用电仅为普通照明用电，变压器几近空载运行，用电负载率低，设备利用率低，供电效率低。针对这种负载率低的用电负荷，福建省电力有限公司组织福建省电力科学研究院开展移动式电池储能装置开发及其在季节性负荷侧的应用示范研究，实施移动式储能电站的示范工程。8)比亚迪坪山总部1MW固定式储能电站项目9)上海电力公司南汇航头站120KW镍氢电池10)上海电力公司漕溪站100KW钠硫电池储能示范项目当前，我国面临全球范围内气候变暖、能源短缺、传统电网智能化程度低、运行效

10、率低等诸多亟待解决的问题，积极开发新能源和储能技术，减少人类对化石能源的依赖，已成为业界和科技界研究的热门课题。随着能源存储系统的帮助，过多的可再生能源可以在电力需求低时保留下来，并用于用电需求高的时候。据估计，可再生能源的利用率可以从30%提高到60%，预计将减少一半的电力生产成本。同时，从能源存储装置中产生的再生电力是非常稳定、连续的，所以不需要更多的煤炭来维持电网的稳定性。作为地球上最轻的元素，氢具有最高的能源密度，可以通过电将水分解产生。如果水电解槽与风力发电或太阳能电池板集成，氢气作为能量储存的媒介可由多余的风力、太阳能发电产生，即通过制氢设备将水电解形成氢气，并与质子交换膜(PEM)燃料电池集成发电。在风力或太阳能混合发电、制氢系统方案得到应用后，现存问题都可以有效地解决，但这种方法的问题是，传统的发电机电解制氢过程中需要稳定的电流和电压。伴随我国新能源产业的迅速发展，储能技术及其产业的发展日渐成为各方关注的