电力系统储能技术与应用现状20170508汇报

电力系统储能技术与应用现状20170508汇报第一页，共29页。传统电力系统的特点电能难以大规模储存发出电能需即时传输发电/负荷实时平衡传统电力系统：刚性（充裕性、稳定性）第二页，共29页。电力系统储能的作用储能把发电与用电从时间和空间上分割开来发出的电力不再需要即时传输用电和发电不再需要实时平衡储能使传统的“刚性”电力系统变得“柔性”是高比例可再生能源并网电力系统的关键支撑技术第三页，共29页。储能技术分类及特性A机械储能C电磁储能B化学储能D相变储能电动汽车也是电力系统储能的一种形式第四页，共29页。机械储能在能量转化过程中，会产生机械损耗；寿命一般较长，容量一般较大抽水储能飞轮储能压缩空气储能…是电能与机械能之间的相互转换第五页，共29页。抽水储能抽水蓄能电站包括上、下水库及地下电站、相应的输配电系统和其他附属设置等。负荷低谷时段机电设备工作在电动机状态，将下水库的水抽到上水库，负荷高峰时段机电设备工作在发电机状态，利用储存在上水库中的水发电。因此，抽水蓄能可将电网负荷低谷时段的多余电能，转变为电网高峰时段的稀缺电能。第六页，共29页。抽水储能-技术特点A储能容量大C循环次数多使用寿命长E经济指标好B技术成熟可靠D能量转换效率较高F建设周期较长对场地条件有要求第七页，共29页。抽水储能-应用情况抽水蓄能技术是世界各国目前普遍采用的电力系统大规模储能技术，也是迄今最经济、高效的一种储能技术。我国抽水蓄能电站的建设虽起步较晚，但起点却较高，且建设资源优越，如十三陵抽水蓄能电站、天荒坪抽水蓄能电站等均为世界知名抽水蓄能电站，近年建设的多座大型抽水蓄能电站技术已处于世界先进水平，如张河湾、西龙池、呼和浩特抽水蓄能电站等。至2013年底，我国抽水蓄能电站装机近2200万千瓦。我国“十二五规划”抽水蓄能电站装机为2800万千瓦，“十三五规划”为7000万千瓦。第八页，共29页。飞轮储能飞轮储能基本原理是由电能驱动飞轮高速旋转，电能转变为机械能储存，当需要电能时，飞轮减速，电动机作发电机运行，将飞轮动能转换成电能，飞轮的升速和降速，实现了电能的存入和释放。飞轮储能技术可用于电网调峰调频、UPS不间断电源、电动汽车等领域。第九页，共29页。飞轮储能-在新能源并网中的应用由于飞轮储能电源系统可以以巨大的峰值电流极高速的充放电,可将其用于克服光伏发电和风力发电对电网所带来的冲击。高速飞轮储能系统可以在瞬间释放出巨大电力以稳定电网波动，为电网创造更可靠的供电系统。因此，飞轮储能技术与风电、太阳能发电等间歇、随机性等可再生能源配合使用能够提高电网对可再生能源的接纳能力。第十页，共29页。飞轮储能-在UPS供电系统中的应用传统电源系统中的蓄电池需要空调制冷，且24小时连续运转，耗能巨大。磁悬浮式飞轮储能UPS系统则无需空调，大大节省了运营成本；而且，其占用的空间也大幅减小；维护成本低，无需更换电池；寿命长达20年。但蓄电池型UPS可提供“分钟级”的电力供电。而飞轮储能型UPS受制于机械储能，仅仅能够提供30s到1min电力供电，这也是飞轮UPS被诟病的主要原因。另外，飞轮储能技术还应用在电动汽车中。第十一页，共29页。压缩空气储能传统压缩空气储能系统是基于燃气轮机技术的储能系统。其工作原理是，在用电低谷，将空气压缩并存于储气室中，使电能转化为空气的内能存储起来；在用电高峰，高压空气从储气室释放，进入燃气轮机燃烧室燃烧，然后驱动透平发电。传统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。第十二页，共29页。压缩空气储能-技术特点A可无限次充放电循环、使用寿命长C设备规模较大，要求较大的放置空间B响应速度慢，能量转换效率低第十三页，共29页。压缩空气储能-应用现状目前，世界上已有两座大型压缩空气储能电站投入商业运行。第一座是1978年投入商业运行的德国Huntorf电站，目前仍在运行中。第二座是于1991年投入商业运行的美国Alabama州的McIntosh压缩空气储能电站。我国对压缩空气储能系统的研究开发比较晚，但随着电力储能需求的快速增加，相关研究逐渐被重视，对压缩空气储能电站的热力性能、经济性能、商业应用等进行了研究，但大多集中在理论和小型实验层面，目前还没有投入商业运行的压缩空气储能电站。中科院工程热物理研究所正在建设1.5MW先进压缩空气储能示范系统。第十四页，共29页。化学储能技术特性：输出电压范围较窄，使用寿命通常受到循环次数的制约铅酸电池储能液流电池储能锂系电池储能钠硫电池储能利用电化学电池将电能转化为化学能存储主要原理是利用氧化还原化学反应第十五页，共29页。铅酸电池技术成熟，电池材料来源较为广泛，成本较低；循环次数少，使用寿命短；对环境有一定污染。目前主要应用在汽车后备电源方面。铅酸电池在电力系统储能领域也有一定的应用，主要应用在一些考虑建设成本、对储能电池技术性能要求不苛刻的场合。改良的铅酸电池技术—铅碳电池。北京延庆新能源产业基地智能微电网建设项目铅酸电池电力储能系统第十六页，共29页。锂电池锂电池自放电损耗小、能量转换效率较高，相比较其他电化学电池，在性能方面都有较大的提高。锂电池主要应用在电动工具、家用电器、照明灯具、通讯设备以及电动汽车等方面。锂电池目前在电力系统储能领域的应用相对广泛，如深圳宝清储能电站、张北风光储输工程均有采用锂电池。4MWX4h磷酸铁锂电池储能系统第十七页，共29页。液流电池能量效率高、使用寿命长、循环次数高；使用过程中便于实现模块化配置等特点。液流电池可以广泛地应用于电力储能方面。但是由于其技术成熟度不高，技术瓶颈较多、价格较贵，目前在国内应用不广泛。第十八页，共29页。纳硫电池钠硫电池最大的特点就是改变了常规电化学电池采用固体电极液态电解质的结构，采用熔融状的电极材料和固态的电解质。目前国内在钠硫电池技术上还处于研发和示范应用阶段，还不具备商业化生产运营的能力。2010年世博会期间启动了百千瓦级城网储能钠硫电池示范电站。钠硫电池在国内目前只是在技术研究定型阶段，后期也仅做一些示范工程。崇明200kW/1MWh纳硫储能示范电站第十九页，共29页。电磁储能超导磁储能超级电容器储能第二十页，共29页。超导磁储能利用超导线圈储存磁场能量，能量交换和功率补偿无需能源形式的转换。从性能上看，超导储能具有储能密度高、容量大、充放电功率大、循环寿命长、绿色无污染等诸多优点。超导磁储能技术门槛比较高，目前在国内仅处在试验研究阶段。第二十一页，共29页。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，充电速度快，放电电流仅受内阻和发热限制，循环使用寿命长，放电深度深，能量转换效率高，长期使用免维护，低温特性好，没有“记忆效应”。超级电容器技术成熟并已经有大规模的商业化生产，主要用于军工领域、特种车辆和船舶等大型机械的辅助或动力电源以及太阳能或风电系统的储能电源等。第二十二页，共29页。相变储能相变储能是利用相变材料在物态变化时，吸收或放出大量潜热而实现。它可以利用电热蓄能（冷和热）来实现对电力系统的削峰填谷，也可用于新能源、工业余热利用、新型家用电热电器的开发等。在风能、太阳能等间歇性新能源的应用方面，储能技术也可发挥重要的作用。相变储能技术同时对提高我国能源的利用效率可起到作用。第二十三页，共29页。相变储能A蓄冷B蓄热蓄冷蓄热技术是电力需求侧最优秀的蓄能技术之一。蓄冷技术中最常用的是冰蓄冷技术，蓄热技术中主要介绍光热发电技术等。第二十四页，共29页。冰蓄冷冰蓄冷技术，主要是指在电力负荷低谷时段，采用电动制冷机组制冷，利用相变材料的潜热（显热）以冰（低温水）的形式将冷量贮存起来，在用电高峰时段将其释放，以满足建筑物的空调或生产工艺需冷量，从而实现电网移峰填谷的目的。冰蓄冷技术不仅是平衡电网负荷的一种有效手段，而且对常规空调的空气品质、稳定性及运行经济性也有促进作用。第二十五页，共29页。光热发电储热太阳能光热发电的原理是，通过反射镜将太阳光汇聚到太阳能收集装置，利用太阳能加热收集装置内的传热介质（液体或气体），再加热水形成蒸汽带动或者直接带动发电机发电，太阳能所烧热的水可以储存在巨大的容器中，在太阳落山后几个小时仍然能够带动汽轮发电，从而达到储能的目的。光热发电可应用于电力供应、常规电站联合循环及工业供热等方面。第二十六页，共29页。电动汽车储能电动汽车在充电时，可作为电力