微电网储能技术研究综述
储能系统在智能微电网中的研究

专版研究园地储能系统在智能微电网中的研究0 引言储能技术是指将电能通过某种装置转换成其他便于存储的能量并高效存储起来,在需要时将所存储能量方便地转换成所需能量的一种技术。
目前,各种储能技术在电力系统削峰填谷、频率和电压稳定控制、电能质量调节、可再生能源灵活接入、负荷调平、紧急事故备用和提供系统的备用容量等方面得到广泛研究和应用。
1 储能系统在微电网中的作用储能系统是智能微电网的重要组成部分,是保证可再生能源平稳接入的关键环节。
万山海岛新能源微电网示范项目拟采用多种新型储能电池和常规电池相结合的技术方案,实现微电网中重要负荷备用、存储盈余可再生能源出力和保证电能质量,大大提高了系统的可靠性和运行经济性,起到了很好的技术示范作用。
(1)在风机、光伏大发电或海岛负荷较小时储存可再生能源盈余电量,提高风机、光伏的利用率;在风机、光伏低功率运行时,释放储存电能,降低柴油发电机发电成本。
(2)由于可再生能源具有间歇性和波动性,而且孤立微电网惯性很小或甚至无惯性,配备储能装置平衡可再生能源的间歇性和负荷的波动性,以维持大幅度频率/功率波动后系统的频率稳定。
2 储能系统选型通过从技术特性、经济指标和技术成熟度三方面对机械储能、电化学储能和电磁储能进行综合分析,选用铅炭电池+功率转换系统(PCS)的储能系统。
铅炭电池保持了铅酸电池和超级电容器的特点,具有性能稳定、成本低、寿命长(2000 次)、能量密度较高(60-90Wh/kg)、高功率、快速充电等优点。
3 储能系统组成依据目前建设的某一个微电网项目进行分析(见表1)。
3.1 A岛1台500kW功率转换系统(PCS)+3组并联2000Ah(三组蓄电池组总储存电量3600kWh)铅炭电池。
3.2 B岛4台并联500kW功率转换系统(PCS)+4组独立2000Ah(每组蓄电池组储存电量1200kWh)铅炭电池。
4 运行模式4.1 A岛由于A岛的平均负荷均超过500kW且储能系统只有1台500kW功率转换系统(PCS),储能系统运行于辅助电源PQ模式(PQ模式即为运行于PQ节点,电源输出频率和电压不可调,有功和无功可调)。
储能技术在电力系统中的应用研究毕业论文

储能技术在电力系统中的应用研究毕业论文标题:储能技术在电力系统中的应用研究摘要:随着电力系统规模的不断扩大和可再生能源的快速发展,电力系统的灵活性和可靠性需求逐渐增加。
储能技术作为一种可调度的能量资源,可以有效地提高电力系统的运行性能和能源利用效率。
本文以储能技术在电力系统中的应用为主题,综述了储能技术的种类和原理,并重点讨论了储能技术在电力系统调度、微电网以及电力市场中的应用。
关键词:储能技术;电力系统;可再生能源;调度;微电网;电力市场引言:随着全球能源需求的不断增长和环境问题的日益严重,可再生能源(如太阳能和风能)逐渐成为解决能源和环境问题的重要途径。
然而,由于可再生能源的不稳定性和间断性,在将可再生能源大规模接入电力系统时,会给电力系统的稳定性和可靠性带来挑战。
为了应对这一挑战,储能技术被广泛应用于电力系统中。
一、储能技术的种类和原理1.电池储能技术2.超级电容器储能技术3.压缩空气储能技术4.储热技术二、储能技术在电力系统调度中的应用1.平滑负荷曲线2.削峰填谷3.频率调节4.电压支持三、储能技术在微电网中的应用1.微电网的概念和特点2.储能技术在微电网能量管理中的应用四、储能技术在电力市场中的应用1.参与市场交易2.提供备用容量3.降低用户电费结论:储能技术在电力系统中的应用具有重要的研究和实践价值。
通过储能技术的灵活调度,可以提高电力系统的运行性能和能源利用效率。
在未来,储能技术还将进一步推动电力系统的可持续发展和智能化改造。
然而,储能技术的应用还面临着一些技术和经济上的挑战,需要进一步研究和探索,以实现储能技术的充分发挥。
新型电力系统中储能应用功能的综述与展望

新型电力系统中储能应用功能的综述与展望一、概述随着全球能源结构的转型和可持续发展目标的提出,新型电力系统正逐渐成为未来能源体系的核心。
新型电力系统以清洁、高效、灵活为特点,其中储能技术扮演着至关重要的角色。
储能技术能够平抑电力供应与需求之间的波动,提高电力系统的稳定性和经济性,为可再生能源的大规模接入和消纳提供了有力的技术支撑。
本文旨在对新型电力系统中储能应用的功能进行全面的综述,并展望其未来的发展趋势,以期为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
本文将简要介绍新型电力系统的基本特征和储能技术在其中的重要地位。
随后,将重点分析储能技术在新型电力系统中的主要应用功能,包括能量存储与释放、功率平衡、频率调节、电能质量控制等。
还将探讨储能技术在提升电力系统灵活性、促进可再生能源消纳、支撑微电网和虚拟电厂运营等方面的积极作用。
在展望部分,本文将分析储能技术在新型电力系统中的未来发展趋势,包括技术创新、成本降低、规模化应用等方面。
同时,还将探讨储能技术在应对能源转型挑战、促进能源互联网建设、推动能源可持续发展等方面的潜在价值和作用。
储能技术在新型电力系统中发挥着至关重要的作用,其应用功能的不断拓展和深化将为电力系统的转型升级提供强有力的支撑。
本文的综述与展望旨在加深对储能技术在新型电力系统中应用功能的理解,为相关领域的研究和实践提供有益的参考。
1. 新型电力系统的特点与挑战清洁低碳:新型电力系统以新能源为主体,如光伏、风电等,逐步替代传统的化石能源,以实现电力生产的清洁化和低碳化。
柔性灵活:新型电力系统需要具备更高的灵活性和适应性,以应对新能源发电的不确定性和波动性。
智慧融合:新型电力系统将广泛应用智能技术和信息技术,实现电力系统的智能化管理和运行。
新能源的不确定性和波动性:新能源发电的随机性和波动性给电力系统的运行和控制带来了更大的复杂性和难度。
新能源并网消纳和系统安全可靠供电的难度:特别是在极端天气条件下,新能源的耐受能力较为脆弱,给电力系统的稳定运行带来了挑战。
微电网储能技术研究综述

微电网储能技术研究综述一、本文概述1、微电网的定义与特点微电网(Microgrid)是一种集合了分布式电源、储能装置、能量转换装置、负荷、监控和保护设备的小型发配电系统,它可以实现自我控制、保护和管理的自治系统。
微电网既可以与外部电网并网运行,也可以在孤岛模式下独立运行,这主要取决于系统的运行策略和实际的电网条件。
微电网的出现,不仅提高了电力系统的供电可靠性和灵活性,还促进了可再生能源的大规模接入和高效利用。
(1)自治性:微电网可以作为一个独立的系统运行,实现电能的自给自足。
在孤岛模式下,微电网可以通过内部的分布式电源和储能装置满足负荷的需求,确保电力系统的稳定运行。
(2)灵活性:微电网可以灵活地接入不同类型的分布式电源,包括风能、太阳能、生物质能等可再生能源,也可以接入柴油发电机、燃气轮机等传统能源。
这种灵活性使得微电网可以根据实际需求和环境条件调整电源结构,实现最优的能源利用。
(3)可靠性:微电网内部通常配备了先进的监控和保护设备,可以实时监测系统的运行状态,预防和处理各种故障。
在外部电网出现故障时,微电网可以迅速切换到孤岛模式,确保关键负荷的供电不中断。
(4)经济性:微电网可以实现能源的梯级利用和优化配置,提高能源利用效率。
微电网还可以降低用户的电费支出,提高电力系统的经济效益。
随着能源结构的转型和电力系统的智能化发展,微电网将成为未来电力系统的重要组成部分。
深入研究微电网储能技术,对于推动微电网的发展和应用具有重要意义。
2、储能技术在微电网中的重要性在微电网系统中,储能技术的重要性不容忽视。
储能系统如同微电网的“心脏”,对于稳定电力供应、调节能量波动、优化资源配置等方面发挥着至关重要的作用。
储能技术能够平滑微电网中的功率波动。
由于微电网中的分布式电源(如风力发电、光伏发电等)受到自然条件的限制,其输出功率具有不稳定性。
储能系统可以通过吸收和释放能量,有效地平抑这种波动,保证微电网的稳定运行。
智能微电网研究综述

智能微电网研究综述
智能微电网是指由多个能源设备(如太阳能发电、风能发电、燃料电池等)和存储设备(如电池等)组成的微型电网系统,通过智能化控制和管理系统进行协调运行。
它具有自主运行、高效能利用、可靠性高、环保等特点,因此得到了广泛的关注和研究。
目前,智能微电网的研究主要集中在以下几个方面:
1.能源管理与优化:智能微电网需要对各种能源设备进行优化管理,以提高能源利用效率。
研究者通常采用最优控制算法、智能优化算法等方法,对系统进行动态调控,以实现电力供需平衡和能源高效利用。
2.储能设备管理:储能设备是智能微电网中重要的组成部分,能够平衡电力的供需差异,并提供储能服务。
研究者关注储能设备的优化控制策略和运行模式,以提高储能系统的性能和使用寿命。
3.智能电网技术:智能微电网需要具备智能化的控制和管理系统,以实现对各种能源设备和储能设备的监控和协调管理。
研究者致力于开发智能电网技术,包括智能监测、智能控制、智能决策等方面的研究。
4.能源互联网与智能微电网融合:能源互联网是指将能源系统与信息系统紧密结合的新一代能源系统。
研究者致力于将智能微电网与能源互联网进行融合,以实现对能源的高效利用和管理。
此外,智能微电网研究还涉及到与城市规划、建筑设计等领域的交叉研究。
研究者通过对城市能源系统的整体优化,推动智能微电网的普及和应用。
总之,智能微电网的研究借助于先进的控制和管理技术,以提高能源利用效率和电力供应质量。
随着可再生能源的不断发展和智能能源设备的成熟,智能微电网将有望在未来成为能源领域的重要发展方向。
(注:以上只是简要综述。
微电网混合储能系统控制策略研究及其应用

微电网混合储能系统控制策略研究及其应用摘要:微电网是一种新型的电力系统,能够有效地利用分布式可再生能源,提高电能质量和供电可靠性。
混合储能系统是微电网中的重要组成部分,能够平衡微电网中的功率波动,提高系统的稳定性和经济性。
本文综述了目前微电网混合储能系统的控制策略,分析了其优缺点,指出了面临的挑战和可能的解决方案。
同时,本文介绍了几个典型的微电网混合储能系统的实际应用案例,总结了应用中遇到的问题和解决方案。
最后,本文对微电网混合储能系统的发展前景进行了展望。
关键词:微电网;混合储能;控制策略;应用一、微电网混合储能系统的控制策略(一)现有的控制策略概述微电网混合储能系统通常由不同类型的储能装置组成,如蓄电池、超级电容器、飞轮等。
不同类型的储能装置具有不同的特性,如能量密度、功率密度、寿命、效率等。
因此,如何有效地协调和控制各种储能装置,使其发挥各自的优势,是微电网混合储能系统的关键问题。
目前,微电网混合储能系统的控制策略主要有以下几种:1.基于滤波器的控制策略利用滤波器将微电网中的功率分解为不同频率成分,然后根据不同类型的储能装置的特性,将不同频率成分分配给相应的储能装置。
例如,将低频成分分配给蓄电池,将高频成分分配给超级电容器。
这种控制策略简单易实现,但是需要考虑滤波器的参数设计和调节。
2.基于优化算法的控制策略利用优化算法来求解微电网混合储能系统的最优功率分配问题,以达到某种目标函数的最优值。
例如,最小化运行成本、最大化寿命、最小化损耗等。
这种控制策略可以考虑多种约束条件和目标函数,但是需要较高的计算复杂度和实时性。
3.基于模糊逻辑或神经网络的控制策略利用模糊逻辑或神经网络来建立微电网混合储能系统的非线性模型,并根据模型输出来调节各种储能装置的功率。
这种控制策略可以适应复杂和不确定的环境,但是需要较多的训练数据和学习过程。
(二)控制策略的优点和缺点表1列出了上述三种控制策略的优点和缺点。
(三)面临的挑战和可能的解决方案微电网混合储能系统的控制策略还面临着以下几个方面的挑战:1.微电网混合储能系统的建模问题微电网混合储能系统涉及多种储能装置和多种运行模式,其系统模型具有高度的非线性、时变性和不确定性,难以用传统的数学方法进行精确建模。
直流微电网关键技术研究综述

直流微电网关键技术研究综述一、本文概述随着可再生能源的快速发展和微电网技术的不断进步,直流微电网作为一种新型的电力系统架构,逐渐受到了广泛关注。
直流微电网以其高效、灵活、可靠的特点,在分布式能源接入、能源互联网构建以及智能电网发展等方面展现出巨大的应用潜力。
本文旨在对直流微电网的关键技术进行深入研究和综述,以期为相关领域的学术研究和实践应用提供有益的参考。
本文首先介绍了直流微电网的基本概念、特点及其在国内外的发展现状,明确了研究直流微电网关键技术的重要性和紧迫性。
随后,文章重点围绕直流微电网的拓扑结构、控制策略、能量管理、保护技术、稳定性分析及优化运行等方面进行了详细阐述。
在拓扑结构方面,介绍了不同拓扑结构的优缺点及适用场景;在控制策略方面,探讨了集中式控制、分布式控制及混合控制等策略的优缺点;在能量管理方面,分析了能量调度、储能系统优化配置等关键问题的解决方法;在保护技术方面,研究了直流微电网故障特性及保护策略;在稳定性分析及优化运行方面,提出了提高直流微电网稳定性和运行效率的有效措施。
通过对直流微电网关键技术的综合分析和评价,本文总结了当前研究的成果和不足,指出了未来研究的方向和重点。
本文还结合实际案例,探讨了直流微电网在实际应用中的效果及前景。
希望本文能为直流微电网技术的进一步发展和应用提供有益的启示和借鉴。
二、直流微电网关键技术研究现状随着可再生能源的快速发展和分布式发电系统的广泛应用,直流微电网作为一种新兴的电力供应模式,受到了广泛的关注和研究。
直流微电网以其高效、灵活、可靠的特点,成为未来智能电网的重要组成部分。
目前,关于直流微电网的关键技术研究主要集中在以下几个方面。
直流微电网的拓扑结构设计是直流微电网稳定运行的基础。
目前,常见的直流微电网拓扑结构有放射式、环式、网状等。
研究者们通过对不同拓扑结构的特性进行分析,提出了多种适用于不同应用场景的拓扑结构设计方案。
这些方案旨在提高直流微电网的供电可靠性、经济性以及运行灵活性。
光储充建一体站微电网研究综述

第 39 卷第 1 期电力科学与技术学报Vol. 39 No. 1 2024 年 1 月JOURNAL OF ELECTRIC POWER SCIENCE AND TECHNOLOGY Jan. 2024引用格式:颜勤,余国翔.光储充建一体站微电网研究综述[J].电力科学与技术学报,2024,39(1):1‑12.Citation:YAN Qin,YU Guoxiang.Research review on microgrid of integrated photovoltaic‑energy storage‑charging station[J].Journal of Electric Power Science and Technology,2024,39(1):1‑12.光储充建一体站微电网研究综述颜勤,余国翔(长沙理工大学电气与信息工程学院,湖南长沙 410114)摘要:为解决电动汽车及新能源大规模接入带来的电力系统运行稳定和新能源高效利用的问题,光储充一体化模式应运而生,其各单元间源荷储协同交互机理及优化调控策略也成为智能电网亟待解决的关键问题。
“光储充放+智能建筑”的光储充建一体站微电网模式因其源荷储一体化、供需互补、灵活调度等特征,成为中国节能减碳、能源转型的发展重点。
考虑到其微电网运行模式所要面对的分布式能源强不确定性、孤岛并网运行状态下交互机理不明等挑战,对光储充建一体站微电网各单元模块、关键技术、运行状态等方面进行综述,并对光储充建的研究现状进行总结,探讨其未来的发展趋势和需要面对的挑战。
研究成果对挖掘经济激励下各类需求响应资源的调控潜力,保障电网供电可靠性,具有重要理论和实际参考意义。
关键词:微电网;需求侧响应;电动汽车;分布式储能;光伏功率预测DOI:10.19781/j.issn.1673‑9140.2024.01.001 中图分类号:TM73 文章编号:1673‑9140(2024)01‑0001‑12 Research review on microgrid of integrated photovoltaic‑energy storage‑charging stationYAN Qin, YU Guoxiang(School of Electrical & Information Engineering,Changsha University of Science & Technology,Changsha 410114,China)Abstract:To address the challenges posed by the large-scale integration of electric vehicles and new energy sources on the stability of power system operations and the efficient utilization of new energy,the integrated photovoltaic-energy storage-charging model emerges. The synergistic interaction mechanisms and optimized control strategies among its individual units have also become key issues urgently needing resolution in smart grid development. Due to the characteristics of integrated generation, load, and storage, mutual complementarity of supply and demand, and flexible dispatch,the photovoltaic-energy storage-charging (PV-ESS-EV)integrated station micro-grid (ISM)mode,incorporating "PV- PV-ESS-EV + intelligent building" features,has become a focal point for energy conservation,carbon reduction,and energy transition in China. In consideration of the challenges faced by the operational mode of microgrids, such as the strong uncertainty of distributed energy sources and the unclear interaction mechanisms during islanded and grid-connected operation,various aspects of the PV-ESS-EV ISM are reviewed,including its unit modules,key technologies,and operational states. Additionally,the current research status of PV-ESS-EV is summarized while future development trends are discussed, and the challenges that need to be addressed are examined.The research findings have important theoretical and practical implications for exploring the regulatory potential of various demand-response resources under economic incentives,ensuring the reliability of power grid supply,and serving as valuable references for both theory and practice.Key words:micro grid; demand response; electric vehicle; distributed energy storage; photovoltaic power forecasting收稿日期:2022‑06‑25;修回日期:2022‑08‑29基金项目:国家自然科学基金青年基金(52307080);湖南省教育厅优秀青年项目(22B0318);长沙市自然科学基金(kq2208230)通信作者:颜勤(1988—),女,博士,讲师,主要从事电动汽车及新能源接入电力系统运行优化等方面的研究;E‑mail:*****************.cn电力科学与技术学报2024年1月随着中国“碳达峰、碳中和”节能减排战略的逐步实施,高渗透率新能源并网将成为电力系统的基本特征及发展形态。
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电力系统新技术专业电力系统及其自动化班级研1109班学号1108080392学生周晓玲2012 年电力储能技术摘要:储能技术在电力系统中具有削峰填谷、一次调频、提高电网稳定性、改善电能质量、提高电网利用率、提高可再生能源的利用率等重要作用。
本文主要介绍了抽水储能、飞轮储能、压缩空气储能、钠硫电池储能、液流电池储能以及超导储能、超级电容器储能等典型储能技术以及各自的国内外研究动态,比较了各种储能技术的优缺点,并对储能技术在电力系统中的不同应用进行了综述。
关键词:储能技术,可再生能源发电,消峰填谷,一次调频ABSTRACT:Power storage technology serves to cut the peak and fill valley,regulate the power frequency,improve the stability,and raise the utilization coefficient of the grid in the power system.This paper introduces various types of storage technology such as pumped hydropower,flywheel electricity storage technology,compressed air energy storage,sodium sulfur(NaS)battery,,Flow Battery Technology,super conductive magnetic energy storage and super capacitor storage discusses their advantages and disadvantages.The development trend and the Different applications of storage technology in the power system are also summarized.KEY WORDS:energy storage technology,renewable energy Resources power generation,peak load shifting,primary frequency1.背景意义近几十年来,电能存储技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。
电能的存储是伴随着电力工业发展一直存在的问题,其实到现在为止也没有一种非常完美的储能技术,但经过几代科学家的努力,一些比较成熟的储能技术在各行各业发挥着重要的作用。
储能的优点有很多,节能、环保、经济。
比如火电厂要求以额定负荷运行,以维持较高的能源转换效率和品质,但用电量却随时间变化,如果有大容量、高效率的电能存储技术对电力系统进行调峰,对电厂的稳定运行和节能是至关重要的。
另外,由于分布式发电在电网中所占的比例越来越高,基于系统稳定性和经济性的考虑,分布式发电系统要存储一定数量的电能,用以应付突发事件。
随着电力电子学、材料学等学科的发展,现代储能技术已经得到了一定程度的发展,在分布式发电中已经起到了重要作用。
储能已经成为除发、输、变、配、用五大环节的第六大环节。
如下图即为储能在电力系统中的应用。
图1 储能技术在电力系统中的应用2.电力储能技术简介电能储能技术是伴随着电力工业发展一直存在的问题,其实到现在为止也没有一种非常完美的储能技术,但经过几代科学家的努力,一些比较成熟的储能技术在各行各业发挥着重要作用。
储能系统一般由两大部分组成:由储能元件组成的储能装置和由电力电子器件组成的功率转换系统(PCS)。
储能装置主要实现能量的储存和释放:PCS 主要实现充放电控制、功率调节和控制等功能。
图2即为电力储能系统示意图。
图2电力储能系统示意图电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储,按照存储具体方式可分为机械、电化学、电磁、和热力储能四大类型。
其中机械储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能;化学储能包括铅酸、镍氢、镍隔、锂离子、钠硫和液流等电池储能;电磁储能包括超导、超级电容和高能密度电容储能;热力储能包括熔盐储能和热电储能等。
2.1飞轮储能飞轮储能的原理为:外部输入的电能通过电力电子装置驱动电动机旋转从而带动飞轮旋转将电能储存为机械能;当需要释放能量时,飞轮带动发电机旋转,将动能变换为电能,电力电子装置将对输出电能的频率和电压进行变换以满足负载的要求。
图3即为飞轮储能的内部结构图图3 飞轮储能内部结构图飞轮系统运行于真空度较高的环境中,其特点是没有摩擦损耗、风阻小、寿命长、对环境没有影响,几乎不需要维护,适用于电网调频和电能质量保障,是目前最有发展前途的储能技术之一。
缺点是能量密度比较低,保证系统安全性方面的费用很高,在小型场合还无法体现其优势,主要应用于为蓄电池系统作补充。
在美国,10年前现代飞轮储能电源商业化产品开始推广,风险投资的大量介入,飞轮储能技术获得了成功应用。
风电、太阳能发电本身所固有的随机性、间歇性特点,决定了其范围化成长必定会对电网调峰和体系平安运转带来明显影响,必需要有先进的储能手艺作支持。
飞轮储能技术发展到一定程度后,能在很大程度上解决新能源发电的随机性、波动性问题,可以实现新能源发电的平滑输出,目前,已经开发出大功率飞轮储能系统,并应用于航空以及UPS 领域以BeaeonPower为领先水平的研究机构正在致力于飞轮储能的优化设计,以便将其用于长过程储能服务(多达几个小时),同时降低其商用成本。
2.2抽水储能抽水储能的原理是在电力负荷低谷期将水从下游水库抽到上游水库,将电能转化成水的重力势能存储,在电网负荷高峰期释放上游水库的水来发电。
抽水蓄能电站可以在电网负荷出现突然变化时,几分钟内快速响应,这是其他类型发电厂所无法比拟的。
水能发电的最大优势,在于要发电就发电,不发电就不发电,启动和关闭闸门都比较容易。
我国抽水蓄能电站面临高速发展契机,目前,我国已建成抽水蓄能电站20余座,占全国总装机容量的1.73%。
而一般工业国家抽水蓄能装机占比在5%-10%水平,其中日本2006年抽水蓄能装机占比即已经超过10%。
2020年我国抽水蓄能电站总装机容量将达到约6000万kW。
典型的抽水储能示范工程有惠州抽水储能电站、十三陵抽水储能电站等,惠州抽水储能电站是目前我国最大的抽水储能示范工程。
2.3 压缩空气储能压缩空气储能的原理为:压缩空气技术在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或薪建储气井中,在电网负荷高峰期释放压缩的空气推动汽轮机发电。
其中,压缩机由电网供电的电动机驱动,因此汽轮机的输出功率全部用于发电,其发电功率是常规燃汽轮机电站的3倍。
应用领域包括削峰填谷、调频调相、系统备用、黑启动等。
2009年压缩空气储能被美国列入未来10大技术,德、美等国有示范电站投入运营,总体而言,目前尚处于产业化初期,技术及经济性有待观察。
我国的压缩空气储能事业还处于初始状态,目前还没有规模以上的压缩空气储能电站建成。
2.4 钠硫电池储能钠硫电池的储能原理是:钠和硫分别作为阴极和阳极,陶瓷β- 氧化铝同时起隔膜和电解液的双重作用,正常工作温度范围在300℃-360℃。
高温下的电极物质处于熔融状态,使得钠离子流过β- 氧化铝固态电解液的电阻大为降低,以获得电池充放电高效率。
钠硫电池能量密度高,循环寿命长,国际上电化学储能的成功案例都是使用这项技术。
图4钠硫电池储能示意图钠硫电池的理论比能量高,效率高,充放电次数多,寿命长,维护成本低,不含重金属,但是钠硫电池的工作温度高(300摄氏度以上),易爆炸,技术难度高。
钠硫电池是在1976年美国福特(Ford)公司发明公布。
2002年日本东京电力公司(TEPCO)和日本NGK推出钠硫电池产品。
目前只有东京电力和NGK下属企业生产钠硫电池。
2.5全钒液流电池全钒液流电池的示意图如下:图5全钒液流电池全钒液流电池的反应电堆与电解液分开,储能系统的容量和功率可分别设计。
它的效率很高,实验室充放电效率高达88%,实际应用中效率在75%左右,且没有自放电现象。
充放电循环次数高达4000次。
建设周期短,原材料丰富且易开采(我国已探明五氧化二钒资源大约1000万吨,每储存1度电大约需要五氧化二钒5.62公斤),维护成本低。
全钒液流电池不含重金属,环境友好。
液流电池具有能量转换效率高,运行维护费用低等优点,是高效、大规模并网发电储能,调节的首选技术之一,液流储能技术在美国、德国、日本、和英国发达国家已有示范性应用,我国目前尚处于研究开发阶段。
2.6超导储能超导磁储能系统是利用超导体制成的线圈,由电网经变流器供电励磁,在线圈中产生磁场而储存能量,当需要供电时,经逆变器将所储存的能量输送回电网。
SMES 通常包括置于真空绝热冷却容器中的超导线圈、控制用的电力电子装置以及真空汞系统。
目前,在世界范围内有许多超导磁储能工程正在进行或处于研制阶段。
在美国、日本、欧洲一些国家的电力系统已得到初步应用,在维持电网稳定、提高输电能力和用户电能质量等方面开始发挥作用。
2.7超级电容器储能超级电容器由2个多孔电极、隔膜及电解质组成。
充电时处于理想极化状态的电极表面电荷将吸引周围电解质溶液中的异性离子,使其附于电极表面,形成双电荷层,构成双电层电容。
由于使用碳或其他高表面积材质作为电极,并且电极间的距离非常小,因此储存的电能更高,是传统电解电容器的100~1000倍。
使用超级电容器作为动力源的上海11路电动公交车已示范运营5年多,目前中国是唯一将超级电容公交车投入量产的国家,这项技术为中国自主研发。
超级电容器未来的发展主要是面向电动汽车,以及电力系统中短时间、大功率负载的平滑,在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平等。
下图6为几种储能技术的比较,储能技术的评价有几个维度。
首先是安全性,即不燃烧也不爆炸;其次是能量转换效率与自放电;再者是比能量、比功率;还有成本与寿命、可维护性、环境友好等。
所以,对储能技术进行选择应用时应综合多方进行比较分析,因地制宜,合适发展。
由于不同的储能技术在额定功率下的放电时间不同,因此应用在电网不同的地方时,应该选择合适的储能方式。
当用于电能质量改善、电网频率稳定及UPS时,应选择响应快速、放电时间短的电池,例如超级电容器、飞轮储能等;当用于供电的连续性、缓冲或者备用电源时,则选择能放电数秒到数分钟的相应的短时储能方式;当用于电网的“削峰填谷”或者风能、太阳能等新能源的并网储能时,则选择能够大规模储能,且自放电小的储能方式,例如抽水蓄能、压缩空气储能等;在地理条件受限制的时候,可以选择钠硫电池、液流电池等。