储能的应用现状和发展趋势分析
- 格式:pdf
- 大小:302.86 KB
- 文档页数:2
储能的应用现状和发展趋势分析
发布时间:2022-05-04T10:06:52.260Z 来源:《当代电力文化》2022年1期 作者: 郭光友
[导读] 储能发电在我国电源侧、电网改造侧、用户配电侧、集中式及可再生式能源和并网、
郭光友
山东电力建设第三工程有限公司 山东 青岛 266100
摘要:储能发电在我国电源侧、电网改造侧、用户配电侧、集中式及可再生式能源和并网、辅助供电服务领域等众多领域里均逐步得到发展了国内外大量典型应用,对推动节能环保减排、可靠性水平提高、电能质量水平改善、可再生能源渗透率持续提升效益和资本收益
快速增值能力等五个方面发展具有极为重要广泛的理论实际指导意义。
关键词:大规模化学储能设备;大规模电化学储能材料;大规模物理储能装置;国外应用的现状问题;未来及发展新趋势
随着未来社会经济水平的迅速发展,储能电网技术已经作为新一代智能电网领域基础设施中最不可或缺的关键一部分,其能够发挥应有的
引领作用已经越来越之重要。由于存在波动性和高随机性,风光能等其他可利用再生的能源大规模地实现规模化或并网,对智能电网安全
造成到了一个较大范围的潜在影响,而合理利用光伏储能也可以进一步提高其他可持续再生利用能源风险的消纳。
1储能方式及特性
目前,人类普遍使用的材料储能和发电运行方式有多种,大致可分为电化学储能、物理储能、技术储能和电磁储能。其中,电化学储能通用应用技术开发的主要内容应包括电解铅酸、氢镍、镉镍、锂离子、钠硫水和薄膜等离子体电池储能液流,新型超碱性电容储能技术
的应用、新型储氢材料的应用以及其他新型化学品储能工作方法的应用;其中的物理储能利用方法主要技术还将包括抽水式蓄放能、压缩
式空气储能系统和机械飞轮储能。超级电容器、飞轮储能、超导储能这些典型电容器产品其额定的放电功率比虽通常都可以相差至很低微
小,但是因为它们却具有达到了一种很高且稳定持久的瞬时变比的释放功率比特性和能够有相对很短的小电流瞬时响应和放电响应时间,
可以轻松满足各种大功率范围电流的瞬时快速放电,适用于各种有效措施应对线路电压频率的急剧突降、瞬时大面积故障停电、提高用户
电能质量、抑制电力系统低频谐波和振荡等现象等。技术参数而抽水储能再热蓄光能、压缩式空气储能、铅酸电池、钠硫电池、全铝硅钒
液流电池产品等新型和超大容量锂离子电池产品不仅可以提供典型的大功率连续峰值电池的输出功率,还可以同时保证连续功率峰值持续
数万小时,因此使得它们的比较性能更为适合于移动电源系统的自动调峰、大型的应急移动备用电源、可直接替代再生清洁能源的并入系
统等各类大规模分布式电源与储能利用系统。
2主要的大规模物理储能技术
2.1抽水蓄能技术
抽水蓄能技术是世界上最全面、技术最成熟、性价比最高的一种新型储能技术应用和开发技术。它有两个主要且突出的技术优势:一是应用设备规模大,使用寿命长,运营和建设投资成本普遍较低,因此也是目前世界上唯一的储能和发电技术,它可以继续得到广泛的应
用和发展,即新型的大规模分布式抽水蓄能和能量回收。发电厂设计的投资和建设总成本受到河流上游某些自然和地理条件的限制。有必
要在储罐上部和下部的两个大型储罐上修建一个能量分配项目。在低负荷大坝工程期间,抽水蓄能电站仓库的抽水设备系统将能够连续运
行,并保护主发电机的启动,将原来从水库下游电站水库坝内取水的电站原备用水泵直接抽水流引到了其坝址上游水库坝继续蓄水保存,
在工程水库负荷高峰时设备发电机也继续处于原备用主发电机持续的连续工作保护运转的状态,利用水库原来蓄水储存回蓄在工程上游水
库大坝中对水库大坝的蓄水贮存进行二次发电或抽水;能量转换效率范围可选择在约70%以上至~约在75%左右,其设计可充分适用于任何
在地势坡度大小和光照环境大小上都已能够基本满足供电要求的电源系统调峰、大型应急系统电源、可直接再生的能源系统并入系统电源
系统等具有较大负荷规模、大容量电能系统的多种特殊电力应用情况及复杂场合。抽水电站再凝蓄能发电的先进技术已先后于欧洲在整个
19世纪中期至近90年代初分别在欧洲国家意大利机组中和原苏联电厂瑞士机组中均得到过大量成功应用,我国的日本火电机组、法国的美国电站、俄罗斯的西欧燃煤电厂机组等东欧五国发电机组也曾于西欧在整个20和上半世纪中期的近60年代晚期-近70年代末初期均出现过
抽水再生蓄能的电站新技术的研究开发建设和发展高峰,其中,中国的日本电厂技术是世界机组史上机组水平最高的先进国家,也是世界
新能源发电技术潮流的领导者。典型的小型抽水小型水力发电厂的发电量通常设定为每月发电约3000 MW。到2015年底,全世界已有200多
座新的抽水蓄能电站投入正式建设和运营,计划总装机容量将达到每年约142.1万GW。中国的水电站从20世纪90年代末开始逐步发展。近
年来,水电建设不断加快发展。截至2015年底,投资建设了20多座中小型抽水蓄能或蓄能电站,包括广州抽水蓄能一期和二期、十三陵四
期、浙江天荒坪四期和惠州四期,安装的总有效功率约为22.7gw。
2.2压缩空气储能技术
压缩型空气动力储能装置技术是一种目前国内外另一种具有较快能迅速发展实现具有更大规模推广和在工业生产上具有应用价值前景良好的先进电力的储能再利用装置方式,在电网负荷低谷期也可利用将利用其富余部分电能集中储存用于空气驱动装置的空气压缩机,将
这部分富余部分空气高压的集中密封装贮在老山洞、报废的老旧矿井设备内和废弃甚至过期或废弃的油气井罐组中循环使用;然后可在电
网负荷高峰期中及时的释放出被压缩后的低压空气能量来推动自燃式汽轮机增压发电。压缩型低温空气储能电器具有因其空气储能器容量
体积空间较大、储能运行过程周期时间长、建设投入和设备成本费用等相对能耗很较低的等多种的优点,主要用途也就是可用于各种中大
型负荷电力系统工况下进行的低压电力调峰、分布式空气储能器和锅炉余热发电设备及发电系统等的备用。压缩型空气动力储能电站技术
目前在全欧美地区已经完全达到可商业化的运行电压水平。我国中科院工程热物理研究所、华北电力大学课题组等我国一些知名科研机构
专家和著名高校教师正在继续进行压缩空气储能电站热力性能优化计算、经济性能优化和工程商业设计应用分析等方向的应用研究。但目
前大多是集中研究在理论模型和一些小型的实验等层面,目前在国内暂时还没有可以投入正式商业生产运行用的小型压缩型空气动力储能
电站。但是由于压缩型空气储能电站机组的规模建设往往受地穴、矿井等许多特殊恶劣地形条件下的空间限制,对其地质结构又有诸多特
殊设计要求,而且电站还主要依赖直接燃烧等化石燃料,必须要与中燃式汽轮机组配套建设使用以及同时需要有大型的储气装置。
3结语
储能将是推动第三次智能工业革命关键的关键五大战略支柱产业之一,高效、安全、低成本应用的超大规模分布式储能应用技术,对于引领我国乃至未来国家能源结构深度调整、以及推进智慧能源网系的信息化建设均具有了极其十分重要积极的现实战略意义。尽管目前在具体实际产业应用领域中,由于各个应用技术场合应用和具体需求类型的具体不同,目前也还没有看到哪样一种新型储能利用技术真正
能达到完全地满足实际各种行业应用需求。
参考文献:
[1]AKINYELEDO,
RAYUDURK.Reviewofenergystoragetechnologiesforsustainablepowernetworks[J].SustainableEnergyTechnologiesandAssessments,2014,8:74-91.
[2]TAYLORJA,CALLAWAYDS,POOLAK.Competitiveenergystorageinthepresenceofrenewable[J].IEEETransPowerSyst,2013,28(2):985-996.
[3]ZHAOH,WUQ,HUS,etal.Reviewofenergystoragesystemforwindpowerintegrationsupport[J].AppliedEnergy,2015,137:545-553.
[4]TEWARIS,MOHANN.ValueofNASenergystoragetowardintegratingwind:resultsfromthewindtobatteryproject[J].IEEETransPowerSyst,2013,
28:532-541.
[5]国家电网公司“电网新技术前景研究”项目咨询组.大规模储能技术在电力系统中的应用前景分析[J].电力系统自动化,2013,37(1):3-8.