鉅大LARGE | 點擊量：11944次 | 2021年04月19日
儲能技術(shù)的原理與特點介紹以及常用的儲能方式
1.儲能技術(shù)的原理與特點
由儲能元件組成的儲能裝置和由電力電子器件組成的電網(wǎng)接入裝置成為儲能系統(tǒng)的兩大部分。儲能裝置重要實現(xiàn)能量的儲存、釋放或快速功率交換。電網(wǎng)接入裝置實現(xiàn)儲能裝置與電網(wǎng)之間的能量雙向傳遞與轉(zhuǎn)換，實現(xiàn)電力調(diào)峰、能源優(yōu)化、提高供電可靠性和電力系統(tǒng)穩(wěn)定性等功能。
儲能系統(tǒng)的容量范圍比較寬，從幾十千瓦到幾百兆瓦；放電時間跨度大，從毫秒級到小時級；應(yīng)用范圍廣，貫穿整個發(fā)電、輸電、配電、用電系統(tǒng)；大規(guī)模電力儲能技術(shù)的研究和應(yīng)用才剛起步，是一個全新的課題，也是國內(nèi)外研究的一個熱點領(lǐng)域。
2.常用的儲能方式
目前，儲能技術(shù)重要有物理儲能(如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學(xué)儲能(如各類蓄電池、可再生燃料動力電池、液流電池、超級電容器等)和電磁儲能(如超導(dǎo)電磁儲能等)等。
符合Exic IIB T4 Gc防爆標(biāo)準(zhǔn)
充電溫度：0~45℃
-放電溫度：-40~+55℃
-40℃最大放電倍率：1C
-40℃ 0.5放電容量保持率≥70%
1)物理儲能中最成熟、應(yīng)用最普遍的是抽水蓄能，重要用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等。抽水蓄能的釋放時間可以從幾個小時到幾天，其能量轉(zhuǎn)換效率在70%~85%。抽水蓄能電站的建設(shè)周期長且受地形限制，當(dāng)電站距離用電區(qū)域較遠(yuǎn)時輸電損耗較大。壓縮空氣儲能早在1978年就實現(xiàn)了應(yīng)用，但由于受地形、地質(zhì)條件制約，沒有大規(guī)模推廣。飛輪儲能利用電動機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機械能存儲起來，在要時飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電。飛輪儲能的特點是壽命長、無污染、維護量小，但能量密度較低，可作為蓄電池系統(tǒng)的補充。
2)化學(xué)儲能種類比較多，技術(shù)發(fā)展水平和應(yīng)用前景也各不相同：
(1)蓄電池儲能是目前最成熟、最可靠的儲能技術(shù)，根據(jù)所使用化學(xué)物質(zhì)的不同，可以分為鉛酸電池、鎳鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鈉硫電池等。鉛酸電池具有技術(shù)成熟，可制成大容量存儲系統(tǒng)，單位能量成本和系統(tǒng)成本低，安全可靠和再利用性好等特點，也是目前最實用的儲能系統(tǒng)，已在小型風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電系統(tǒng)以及中小型分布式發(fā)電系統(tǒng)中獲得廣泛應(yīng)用，但因鉛是重金屬污染源，鉛酸電池不是未來的發(fā)展趨勢。鋰離子、鈉硫、鎳氫電池等先進蓄電池成本較高，大容量儲能技術(shù)還不成熟，產(chǎn)品的性能目前尚無法滿足儲能的要求，其經(jīng)濟性也無法實現(xiàn)商業(yè)化運營。
(2)大規(guī)模可再生燃料動力電池投資大、價格高，循環(huán)轉(zhuǎn)換效率較低，目前尚不宜作為商業(yè)化的儲能系統(tǒng)。
(3)液流儲能電池具有能量轉(zhuǎn)換效率較高，運行、維護費用低等優(yōu)點，是高效、大規(guī)模并網(wǎng)發(fā)電儲能、調(diào)節(jié)的技術(shù)之一。液流儲能技術(shù)在美國、德國、日本和英國等發(fā)達(dá)國家已有示范性應(yīng)用，我國目前尚處于研究開發(fā)階段。
(4)超級電容器是20世紀(jì)80年代興起的一種新型儲能器件，由于使用特殊材料制作電極和電解質(zhì)，這種電容器的存儲容量是普通電容器的20~1000倍，同時又保持了傳統(tǒng)電容器釋放能量速度快的優(yōu)點，目前已經(jīng)不斷應(yīng)用于高山氣象站、邊防哨所等電源供應(yīng)場合。
3)超導(dǎo)電磁儲能利用超導(dǎo)體制成線圈儲存磁場能量，功率輸送時無需能源形式的轉(zhuǎn)換，具有響應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)換效率高、比容量/比功率大等優(yōu)點，可以充分滿足輸配電網(wǎng)電壓支撐、功率補償、頻率調(diào)節(jié)，提高電網(wǎng)穩(wěn)定性和功率輸送能力的要求。和其他儲能技術(shù)相比，超導(dǎo)電磁儲能仍很昂貴，除了超導(dǎo)體本身的費用外，維持系統(tǒng)低溫導(dǎo)致維修頻率提高以及出現(xiàn)的費用也相當(dāng)可觀。目前，在世界范圍內(nèi)有許多超導(dǎo)電磁儲能工程正在運行或者處于研制階段。
各種儲能技術(shù)的發(fā)展程度、系統(tǒng)規(guī)模及應(yīng)用環(huán)節(jié)比較如圖1所示。各種儲能技術(shù)綜合比較如表1所示，表1中UPS為不間斷電源。
儲能產(chǎn)業(yè)的發(fā)展前景
由于我國的能源中心和電力負(fù)荷中心距離跨度大，電力系統(tǒng)一直遵循著大電網(wǎng)、大電機的發(fā)展方向，按照集中輸配電模式運行，隨著可再生能源發(fā)電的飛速發(fā)展和社會對電能質(zhì)量要求的不斷提高，儲能技術(shù)應(yīng)用前景廣闊。國家電網(wǎng)公司近期確定的智能電網(wǎng)重點投資領(lǐng)域中包括了大量儲能應(yīng)用領(lǐng)域，如發(fā)電領(lǐng)域的風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電中應(yīng)用儲能技術(shù)項目，配電領(lǐng)域儲能技術(shù)，電動汽車充放電技術(shù)等。
儲能技術(shù)重要的應(yīng)用方向有：①風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電互補系統(tǒng)組成的局域網(wǎng)，用于偏遠(yuǎn)地區(qū)供電、廠及辦公樓供電；②通信系統(tǒng)中作為不間斷電源和應(yīng)急電能系統(tǒng)；③風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電系統(tǒng)的并網(wǎng)電能質(zhì)量調(diào)整；④作為大規(guī)模電力存儲和負(fù)荷調(diào)峰手段；⑤電動汽車儲能裝置；(作為國家重要部門的大型后備電源等。
隨著儲能技術(shù)的不斷進步，安全性好、效率高、清潔環(huán)保、壽命長、成本低、能量密度大的儲能技術(shù)將不斷涌現(xiàn)，必將帶動整個電力行業(yè)產(chǎn)業(yè)鏈的快速發(fā)展，創(chuàng)造巨大的經(jīng)濟效益和社會效益。
促進大容量儲能產(chǎn)業(yè)發(fā)展的政策建議
1)將儲能與新能源發(fā)展同步規(guī)劃。按照實現(xiàn)整個電力系統(tǒng)安全運行和效率最優(yōu)的原則，在規(guī)劃新能源發(fā)電和電網(wǎng)輸送線路的同時，應(yīng)提出相應(yīng)的儲能解決方法，明確儲能發(fā)展的規(guī)模和建設(shè)區(qū)域等。
2)執(zhí)行峰谷電價和儲能電價政策。峰谷電價在不同地區(qū)可有所差別，但應(yīng)盡量為電網(wǎng)削峰填谷和吸引儲能投資創(chuàng)造更大空間。
3)規(guī)范新能源發(fā)電技術(shù)要求與并網(wǎng)管理。國家應(yīng)出臺有關(guān)新能源并網(wǎng)的強制性技術(shù)標(biāo)準(zhǔn)，建立強制并網(wǎng)認(rèn)證和檢測制度。執(zhí)行新能源發(fā)電出力短時間預(yù)測報告制度，提高短時間預(yù)測能力和水平。電網(wǎng)公司對符合入網(wǎng)要求的電能應(yīng)及時全額接收，對電能質(zhì)量差、發(fā)電預(yù)測誤差大的新能源發(fā)電可選擇性接收，并建立相應(yīng)的懲罰機制。
4)鼓勵投資主體多元化。在理順投資回報機制、規(guī)范入網(wǎng)技術(shù)要求的前提下，應(yīng)鼓勵發(fā)電商、電網(wǎng)公司、用戶端、第三方獨立儲能公司等任何有條件的投資方投資建設(shè)儲能裝置。
5)加緊安排多個儲能示范項目。通過執(zhí)行若干個儲能示范項目為儲能公司供應(yīng)重要的工程實踐機會，為未來大規(guī)模應(yīng)用儲能技術(shù)積累技術(shù)數(shù)據(jù)和運行相關(guān)經(jīng)驗。在示范項目中，要結(jié)合考慮各類儲能技術(shù)的性能，在全面評價基礎(chǔ)上，根據(jù)具體用途選用合適的儲能技術(shù)。早期的示范項目可先與風(fēng)力發(fā)電、光伏發(fā)電相結(jié)合，探索應(yīng)用于風(fēng)力發(fā)電和光伏發(fā)電的儲能技術(shù)。
6)加大對大容量儲能技術(shù)的研發(fā)投入，鼓勵儲能技術(shù)多元化發(fā)展。儲能技術(shù)的研究應(yīng)超前于需求發(fā)展，不能等到出現(xiàn)瓶頸的時候再考慮加大投入，另外需進一步加大對儲能技術(shù)基礎(chǔ)研究的投入，鼓勵原始創(chuàng)新，掌握自主知識產(chǎn)權(quán)。應(yīng)將大規(guī)模儲能技術(shù)研究及其產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用列入國家科技重大專項。由于目前還沒有任何一項儲能技術(shù)完全勝任各種應(yīng)用領(lǐng)域的要求，因此在重點扶持液流電池、鋰離子電池等關(guān)鍵技術(shù)的同時，也應(yīng)鼓勵和支持其他儲能技術(shù)發(fā)展。
