電力系統(tǒng)儲能技術(shù)與應用現(xiàn)狀20170508匯報

電力系統(tǒng)儲能技術(shù)與應用現(xiàn)狀20170508匯報第一頁，共29頁。傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點電能難以大規(guī)模儲存發(fā)出電能需即時傳輸發(fā)電/負荷實時平衡傳統(tǒng)電力系統(tǒng)：剛性（充裕性、穩(wěn)定性）第二頁，共29頁。電力系統(tǒng)儲能的作用儲能把發(fā)電與用電從時間和空間上分割開來發(fā)出的電力不再需要即時傳輸用電和發(fā)電不再需要實時平衡儲能使傳統(tǒng)的“剛性”電力系統(tǒng)變得“柔性”是高比例可再生能源并網(wǎng)電力系統(tǒng)的關鍵支撐技術(shù)第三頁，共29頁。儲能技術(shù)分類及特性A機械儲能C電磁儲能B化學儲能D相變儲能電動汽車也是電力系統(tǒng)儲能的一種形式第四頁，共29頁。機械儲能在能量轉(zhuǎn)化過程中，會產(chǎn)生機械損耗；壽命一般較長，容量一般較大抽水儲能飛輪儲能壓縮空氣儲能…是電能與機械能之間的相互轉(zhuǎn)換第五頁，共29頁。抽水儲能抽水蓄能電站包括上、下水庫及地下電站、相應的輸配電系統(tǒng)和其他附屬設置等。負荷低谷時段機電設備工作在電動機狀態(tài)，將下水庫的水抽到上水庫，負荷高峰時段機電設備工作在發(fā)電機狀態(tài)，利用儲存在上水庫中的水發(fā)電。因此，抽水蓄能可將電網(wǎng)負荷低谷時段的多余電能，轉(zhuǎn)變?yōu)殡娋W(wǎng)高峰時段的稀缺電能。第六頁，共29頁。抽水儲能-技術(shù)特點A儲能容量大C循環(huán)次數(shù)多使用壽命長E經(jīng)濟指標好B技術(shù)成熟可靠D能量轉(zhuǎn)換效率較高F建設周期較長對場地條件有要求第七頁，共29頁。抽水儲能-應用情況抽水蓄能技術(shù)是世界各國目前普遍采用的電力系統(tǒng)大規(guī)模儲能技術(shù)，也是迄今最經(jīng)濟、高效的一種儲能技術(shù)。我國抽水蓄能電站的建設雖起步較晚，但起點卻較高，且建設資源優(yōu)越，如十三陵抽水蓄能電站、天荒坪抽水蓄能電站等均為世界知名抽水蓄能電站，近年建設的多座大型抽水蓄能電站技術(shù)已處于世界先進水平，如張河灣、西龍池、呼和浩特抽水蓄能電站等。至2013年底，我國抽水蓄能電站裝機近2200萬千瓦。我國“十二五規(guī)劃”抽水蓄能電站裝機為2800萬千瓦，“十三五規(guī)劃”為7000萬千瓦。第八頁，共29頁。飛輪儲能飛輪儲能基本原理是由電能驅(qū)動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，電能轉(zhuǎn)變?yōu)闄C械能儲存，當需要電能時，飛輪減速，電動機作發(fā)電機運行，將飛輪動能轉(zhuǎn)換成電能，飛輪的升速和降速，實現(xiàn)了電能的存入和釋放。飛輪儲能技術(shù)可用于電網(wǎng)調(diào)峰調(diào)頻、UPS不間斷電源、電動汽車等領域。第九頁，共29頁。飛輪儲能-在新能源并網(wǎng)中的應用由于飛輪儲能電源系統(tǒng)可以以巨大的峰值電流極高速的充放電,可將其用于克服光伏發(fā)電和風力發(fā)電對電網(wǎng)所帶來的沖擊。高速飛輪儲能系統(tǒng)可以在瞬間釋放出巨大電力以穩(wěn)定電網(wǎng)波動，為電網(wǎng)創(chuàng)造更可靠的供電系統(tǒng)。因此，飛輪儲能技術(shù)與風電、太陽能發(fā)電等間歇、隨機性等可再生能源配合使用能夠提高電網(wǎng)對可再生能源的接納能力。第十頁，共29頁。飛輪儲能-在UPS供電系統(tǒng)中的應用傳統(tǒng)電源系統(tǒng)中的蓄電池需要空調(diào)制冷，且24小時連續(xù)運轉(zhuǎn)，耗能巨大。磁懸浮式飛輪儲能UPS系統(tǒng)則無需空調(diào)，大大節(jié)省了運營成本；而且，其占用的空間也大幅減??；維護成本低，無需更換電池；壽命長達20年。但蓄電池型UPS可提供“分鐘級”的電力供電。而飛輪儲能型UPS受制于機械儲能，僅僅能夠提供30s到1min電力供電，這也是飛輪UPS被詬病的主要原因。另外，飛輪儲能技術(shù)還應用在電動汽車中。第十一頁，共29頁。壓縮空氣儲能傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)是基于燃氣輪機技術(shù)的儲能系統(tǒng)。其工作原理是，在用電低谷，將空氣壓縮并存于儲氣室中，使電能轉(zhuǎn)化為空氣的內(nèi)能存儲起來；在用電高峰，高壓空氣從儲氣室釋放，進入燃氣輪機燃燒室燃燒，然后驅(qū)動透平發(fā)電。傳統(tǒng)壓縮空氣儲能系統(tǒng)具有儲能容量較大、儲能周期長、效率高和投資相對較小等優(yōu)點。第十二頁，共29頁。壓縮空氣儲能-技術(shù)特點A可無限次充放電循環(huán)、使用壽命長C設備規(guī)模較大，要求較大的放置空間B響應速度慢，能量轉(zhuǎn)換效率低第十三頁，共29頁。壓縮空氣儲能-應用現(xiàn)狀目前，世界上已有兩座大型壓縮空氣儲能電站投入商業(yè)運行。第一座是1978年投入商業(yè)運行的德國Huntorf電站，目前仍在運行中。第二座是于1991年投入商業(yè)運行的美國Alabama州的McIntosh壓縮空氣儲能電站。我國對壓縮空氣儲能系統(tǒng)的研究開發(fā)比較晚，但隨著電力儲能需求的快速增加，相關研究逐漸被重視，對壓縮空氣儲能電站的熱力性能、經(jīng)濟性能、商業(yè)應用等進行了研究，但大多集中在理論和小型實驗層面，目前還沒有投入商業(yè)運行的壓縮空氣儲能電站。中科院工程熱物理研究所正在建設1.5MW先進壓縮空氣儲能示范系統(tǒng)。第十四頁，共29頁?；瘜W儲能技術(shù)特性：輸出電壓范圍較窄，使用壽命通常受到循環(huán)次數(shù)的制約鉛酸電池儲能液流電池儲能鋰系電池儲能鈉硫電池儲能利用電化學電池將電能轉(zhuǎn)化為化學能存儲主要原理是利用氧化還原化學反應第十五頁，共29頁。鉛酸電池技術(shù)成熟，電池材料來源較為廣泛，成本較低；循環(huán)次數(shù)少，使用壽命短；對環(huán)境有一定污染。目前主要應用在汽車后備電源方面。鉛酸電池在電力系統(tǒng)儲能領域也有一定的應用，主要應用在一些考慮建設成本、對儲能電池技術(shù)性能要求不苛刻的場合。改良的鉛酸電池技術(shù)—鉛碳電池。北京延慶新能源產(chǎn)業(yè)基地智能微電網(wǎng)建設項目鉛酸電池電力儲能系統(tǒng)第十六頁，共29頁。鋰電池鋰電池自放電損耗小、能量轉(zhuǎn)換效率較高，相比較其他電化學電池，在性能方面都有較大的提高。鋰電池主要應用在電動工具、家用電器、照明燈具、通訊設備以及電動汽車等方面。鋰電池目前在電力系統(tǒng)儲能領域的應用相對廣泛，如深圳寶清儲能電站、張北風光儲輸工程均有采用鋰電池。4MWX4h磷酸鐵鋰電池儲能系統(tǒng)第十七頁，共29頁。液流電池能量效率高、使用壽命長、循環(huán)次數(shù)高；使用過程中便于實現(xiàn)模塊化配置等特點。液流電池可以廣泛地應用于電力儲能方面。但是由于其技術(shù)成熟度不高，技術(shù)瓶頸較多、價格較貴，目前在國內(nèi)應用不廣泛。第十八頁，共29頁。納硫電池鈉硫電池最大的特點就是改變了常規(guī)電化學電池采用固體電極液態(tài)電解質(zhì)的結(jié)構(gòu)，采用熔融狀的電極材料和固態(tài)的電解質(zhì)。目前國內(nèi)在鈉硫電池技術(shù)上還處于研發(fā)和示范應用階段，還不具備商業(yè)化生產(chǎn)運營的能力。2010年世博會期間啟動了百千瓦級城網(wǎng)儲能鈉硫電池示范電站。鈉硫電池在國內(nèi)目前只是在技術(shù)研究定型階段，后期也僅做一些示范工程。崇明200kW/1MWh納硫儲能示范電站第十九頁，共29頁。電磁儲能超導磁儲能超級電容器儲能第二十頁，共29頁。超導磁儲能利用超導線圈儲存磁場能量，能量交換和功率補償無需能源形式的轉(zhuǎn)換。從性能上看，超導儲能具有儲能密度高、容量大、充放電功率大、循環(huán)壽命長、綠色無污染等諸多優(yōu)點。超導磁儲能技術(shù)門檻比較高，目前在國內(nèi)僅處在試驗研究階段。第二十一頁，共29頁。超級電容器儲能超級電容器根據(jù)電化學雙電層理論研制而成，充電速度快，放電電流僅受內(nèi)阻和發(fā)熱限制，循環(huán)使用壽命長，放電深度深，能量轉(zhuǎn)換效率高，長期使用免維護，低溫特性好，沒有“記憶效應”。超級電容器技術(shù)成熟并已經(jīng)有大規(guī)模的商業(yè)化生產(chǎn)，主要用于軍工領域、特種車輛和船舶等大型機械的輔助或動力電源以及太陽能或風電系統(tǒng)的儲能電源等。第二十二頁，共29頁。相變儲能相變儲能是利用相變材料在物態(tài)變化時，吸收或放出大量潛熱而實現(xiàn)。它可以利用電熱蓄能（冷和熱）來實現(xiàn)對電力系統(tǒng)的削峰填谷，也可用于新能源、工業(yè)余熱利用、新型家用電熱電器的開發(fā)等。在風能、太陽能等間歇性新能源的應用方面，儲能技術(shù)也可發(fā)揮重要的作用。相變儲能技術(shù)同時對提高我國能源的利用效率可起到作用。第二十三頁，共29頁。相變儲能A蓄冷B蓄熱蓄冷蓄熱技術(shù)是電力需求側(cè)最優(yōu)秀的蓄能技術(shù)之一。蓄冷技術(shù)中最常用的是冰蓄冷技術(shù)，蓄熱技術(shù)中主要介紹光熱發(fā)電技術(shù)等。第二十四頁，共29頁。冰蓄冷冰蓄冷技術(shù)，主要是指在電力負荷低谷時段，采用電動制冷機組制冷，利用相變材料的潛熱（顯熱）以冰（低溫水）的形式將冷量貯存起來，在用電高峰時段將其釋放，以滿足建筑物的空調(diào)或生產(chǎn)工藝需冷量，從而實現(xiàn)電網(wǎng)移峰填谷的目的。冰蓄冷技術(shù)不僅是平衡電網(wǎng)負荷的一種有效手段，而且對常規(guī)空調(diào)的空氣品質(zhì)、穩(wěn)定性及運行經(jīng)濟性也有促進作用。第二十五頁，共29頁。光熱發(fā)電儲熱太陽能光熱發(fā)電的原理是，通過反射鏡將太陽光匯聚到太陽能收集裝置，利用太陽能加熱收集裝置內(nèi)的傳熱介質(zhì)（液體或氣體），再加熱水形成蒸汽帶動或者直接帶動發(fā)電機發(fā)電，太陽能所燒熱的水可以儲存在巨大的容器中，在太陽落山后幾個小時仍然能夠帶動汽輪發(fā)電，從而達到儲能的目的。光熱發(fā)電可應用于電力供應、常規(guī)電站聯(lián)合循環(huán)及工業(yè)供熱等方面。第二十六頁，共29頁。電動汽車儲能電動汽車在充電時，可作為電力