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张国宝:储能技术在电力系统中的应用状况

发表于:2013-07-31 09:30:51 来源:中国能源报 作者:Sunny
近年来风电、太阳能等可再生能源发展迅速,因其清洁性、无排放、可再生等优点受到推崇;但另一方面由于风、阳光受气候条件左右,不可控,波动、间歇,甚至被有的观点称为垃圾电而被排斥,弃风现象大受垢病。因此在风电、太阳能发电场中引入储能装置,以改善电网稳定状况、减少弃风现象,越来越受到重视。既使是在常规燃煤发电厂,为保证矿山、数据库等特殊要求的稳定供电,提高电厂运营效率,也有引入储能装置的情况。

随着智能电网分布式供电等新技术的推广应用,储能的作用进一步突现出来。我国也在张家口搞了风光储示范,辽宁法库风电场也建设了5MW全矾液流电池储能装置。在电网中建设储能装置可简单比喻为电路中如只有电源、电阻(用户),电路不够稳定,加上电容后电路稳定性大大提高。为深入了解国际储能技术现状和发展趋势,为我国储能行业的快速发展参考,现整理汇总储能技术在电力系统中的应用、定位和价值分析、国内外储能应用现状及产业政策等相关情况。

关于各种储能技术

按照电力系统应用领域划分,储能可分为功率型储能和能量型储能两种,能量型储能主要用于高能量(电能)的调配和管理,典型应用如调峰电站;功率型储能主要用于瞬间高功率输入和输出场合,典型应用如用于电网调频。

按照技术类型划分,储能技术主要包括物理储能和化学储能。物理储能主要包括抽水储能、压缩空气储能和飞轮储能。前两种储能系统具有规模大、寿命长、安全可靠、运行费用低的优点,建设规模一般在百兆瓦级以上,储能时长从几小时到几天,适用于电力系统的削峰填谷、紧急事故备用容量等应用。其中抽水储能是目前在电力系统中应用最为广泛的储能方式,全球总装机容量达127GW,占储能总装机容量的99%。但两种储能技术也都有建设的局限性。飞轮储能具有响应速度快、转换效率高、比功率大等优点,可以实现与电力系统的实时高功率补偿,特别适合电力系统用功率型储能技术,但目前技术未达到实用化要求,尚需要技术积累和产业配套发展。

化学储能包括铅酸电池、铅炭电池、液流电池、钠硫电池、锂电池和金属空气电池等,相比于物理储能技术具备系统简单、安装便捷以及运行方式灵活等优点,建设规模一般在千瓦至百兆瓦级别,适用于电力系统分散式的储能设备,是目前电力储能在风电、太阳能等领域应用发展的重点。(见表1)

在化学储能技术中,铅酸电池是比较成熟的技术,具有价格低廉、安全可靠等优点,但其循环寿命短、不可深度放电、运行和维护费用高等问题,使铅酸电池只能运行在浅充浅放或备用的工况,主要作为电力系统备用电源使用。铅炭电池是对传统铅酸的电极进行改良,一定程度提高了电池充放电寿命,用于电力系统备用和短时功率型工况。钠硫电池是以金属钠和液态硫为活性物质,工作在300℃的高温型蓄电池,具有储能密度高、转化效率高等优点,适用于电力系统调峰和调频应用。目前钠硫电池累计装机约304MW,但2011年两起着火爆炸事件使用户关注其安全性的隐患。锂电池具有高比功率和高转化效率的优点,特别适用于电动汽车等移动式储能方式,近年来在电力系统备用电源及电网调频等方面的应用也备受关注。液流电池近些年发展迅速,其安全性好、寿命长、系统设计灵活等优点使其作为 电力系统调峰、调频、可再生能源并网、分布式供能等储能装置有广阔的空间。

化学储能技术适合于电力系统分散、灵活的储能布局,目前技术的发展呈百花齐放局面,液流电池、锂电池、钠硫电池、铅炭电池是目前电力系统用储能的主流技术。高安全性、高可靠性、高性价比、高能量效率、长寿命是储能技术的发展方向。

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