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含分布式电源电网储能技术综述

作者:快乐28 发布时间:2021-02-26 01:00 点击数:

  ,光伏发电等这些间歇性能源的快速发展,使得这些能源成为电力系统的一个重要组成,然而由于这些能源自己本省具有波动性和随机性的特点,这些特点现今又成了新能源自身发展的障碍,随着新能源发电规模的继续扩大,解决着这个问题将显得更为迫切。将富余的能量储存起来,用能高峰期再释放出来,是解决新能源间歇性的重点。峰会上业界已经取得的共识是:系统来弥补可再生能源发电的间歇性和不稳定性缺陷,从而实现可再生能源电力平滑并入

  储能技术的应用前景广阔,并有望得到国家大力支持,科技部发布了的《国家“十二五”科学和技术发展规划》把储能作为战略必争领域。储能技术将为改变现有的电网发展模式提供了可能,未来有望大范围应用。

  近些年来,世界先进储能技术得到了各国大力支持,不断发展,取得了大量成果。年来,日本、美国以及欧洲等发达国家对电池储能技术投入较大,技术领先。日本在钠硫电池的研究与应用方面走在世界前列。

  蓄电池储能方面,2001 年,加拿大VRB Power Systems 公司在南非建造了250 kW 的全钒液流储能电池示范系统,实现了全钒液流储能电池的商业化运营。VRB Power Systems 公司为澳大利亚Hydro Tasmania on King Island 公司建造的与风能发电配套的全钒液流储能电池于2003 年11 月完成,该系统储能容量为800 kWh,输出功率为250 kW。2004 年2 月,VRB Power Systems 公司又为castle Valley,Utah Pacific Corp 公司建造了输出功率250 kW,储能容量2 MWh 的全钒液流储能电池系统。2006 年底该公司开始为爱尔兰建设迄今为止国际上最大的额定输出功率2 MW(脉冲输出功率3 MW),储能容量12 MWh 全钒液流储能电池系统。美国利用日本住友电气工业公司和VRB Power Systems 公司的技术,分别建立了2 MW 和6 MW的全钒液流储能电池示范运行系统[3]。

  2003年日本NGK公司生产的钠硫电池产量为30MW,到2005年达到48MW(960个模块),2008年达到90MW的规模(1800个模块),2010年的发展计划为年产150MW。在全球已建成100余座钠硫电池储能站。2009年,欧盟斥资3千万欧元在芬兰联合建立了世界上最先进的蓄电池实验室,电池兼容智能管理和监控系统,预计到2012年完成100mAh产品量的扩大。日本日立将在北美市场推出长寿命铅酸电池,将用于可再生能源并网。该产品已在日本上市,并在8个项目上取得成功。放电时间1-4小时,使用寿命15-17年,可循环利用。美国通用电气投资1.6亿美元研发专门用于电力系统的特殊Duration钠卤电池系统,使用寿命20年。能在极端温度条件下发挥最佳性能,不会产生任何有毒化学物质排放,并拥有远程监控功能,可回收利用。美国Axion Power国际公司获得宾夕法尼亚州能源开发局拨款248650美元,用于研究智能电网能量存储系统,致力于研发使用少量铅的铅酸电池技术,该种电池可提供与超导储能相似的高速传输速度,具有更快的充电时间和更长的使用寿命,用于含风能、太阳能综合系统中。

  超导储能,美国能源部克鲁克海文国家实验室、ABB公司、Super Power公司、休斯顿大学获得420万美元联邦资金、105万美元配套资金,以用于研究先进的超导储能系统。美国Beacon电力公司得到能源部4300万担保贷款,用于纽约州Stephentown 20MW新型能量存储概念工程。

  压缩空气储能,美国太平洋燃气与电力公司、PGE公司得到政府资助2500万美元,美国太平洋燃气与电力公司、PGE公司将进行一个30万千瓦压缩空气储能项目的可行性研究,PGE公司将把资金用于项目一期工程,包括许可、联网和电厂设计,项目预计建设耗时15年[4]。

  飞轮储能方面,日本已经制造出界上容量最大的变频调速飞轮蓄能发电系统(容量26.5MVA,电压1100V,转速510690r/min,转动惯量710tm2)。美国马里兰大学也已研究出用于电力调峰的24kwh的电磁悬浮飞轮系统。飞轮重172.8kg,工作转速范围11,61046,345rpm,转速为48,784rpm,系统输出恒压110-240V,全程效率为81%。经济分析表明,运行3年时间可收回全部成本。飞轮储能技术在美国发展得很成熟,他们制造出一种装置,在空转时的能量损耗达到0.1%每小时。欧洲的法国国家科研中心、的物理高技术研究所、意大利的SISE均正开展高温超导磁悬浮轴承的飞轮储能系统研究[5]。

  在大规模电池储能装置技术方面,我国起步较晚,与国外发达国家还有较大差距,主要表现在:一是设备容量规模还较小;二是设备的寿命短、利用效率低;三是设备的智能化水平薄弱。在储能应用方面我国距国外先进水平差距也很大,国外已经有数十套储能电站投入运行,国内还没有大容量电池储能装置的示范工程投入运行。

  目前,我国电池储能的应用规模还很小,但随着国家能源政策的调整和节能环保政策逐步落实,其应用规模预计也将逐步扩大。上海市电力公司已经建设包括漕溪站、前卫站、白银站三个储能示范电站,电力调度中心可以直接通过电网储能管理系统对分布于各地的储能站实施统一调度与远程监控。BYD 在深圳龙岗建立了一座1 MW(4MWh)储能电站。

  随着先进储能产业的迅猛发展,其相关专利申请数量也急剧增加。日本、美国和中国是先进储能专利申请最多的国家,也是市场开拓最大的地区,占据了世界先进储能技术领域专利申请的前3位。国际先进储能技术的研发重点领域主要包括燃料电池辅助装置方法、燃料电池零部件、活性材料组成或包括活性材料的电极、用催化剂活化的惰性电极、燃料电池及其制造等领域


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