第一讲-蓄能技术简介
抽水蓄能发电技术
抽水蓄能发电技术抽水蓄能发电技术是一种利用水的重力势能和机械能相互转换的发电方法。
它通过将低水位的水抽升至高水位，然后将高位的水通过涵道流入水轮机，使水轮机带动发电机发电。
在高谷期间，水库中的水被抽升至高水位蓄能，以备用于高峰期的供电需求。
这种技术的优势在于可以通过抽水和释放水的方式灵活调节发电量，可以应对不同时间段的用电需求。
它可以充分利用水资源，将不同时间段的取水和放水需求平衡，提高水资源的利用率。
同时，抽水蓄能发电技术还具有环境友好性，因为它不需要排放温室气体，对环境造成的污染较小。
抽水蓄能发电技术的主要设备包括抽水泵、发电机和水轮机。
抽水泵是将低水位的水抽升至高水位的主要设备，水轮机则是将水的动能转换为机械能，驱动发电机发电。
这些设备需要在水能转化效率高、稳定性强的前提下工作。
在抽水阶段，水泵将低位水抽升至高位水库。
这通常是在电力负荷低谷期间进行的，这个时候电力供应相对充足。
抽水泵需要消耗一定的电能来驱动，但这种损失可以通过高峰期的发电所得来弥补。
在发电阶段，释放阀门被打开，水从高位水库通过涵道进入水轮机。
水轮机的叶轮被水流推动旋转，并驱动发电机发电。
这个过程是通过将水的动能转换为机械能，再转换为电能的。
目前，德国、美国、日本等国家已经建立了一些大规模的抽水蓄能电站。
在中国，抽水蓄能发电技术也得到了广泛应用。
例如，中国西北地区的甘肃祁连山抽蓄电站是中国最大的抽水蓄能电站，具有很高的发电效率和稳定性。
然而，抽水蓄能发电技术也存在一些挑战。
其中之一是适当的地理条件。
由于抽水蓄能设施需要建造在高低相差较大的地方，因此寻找适合建设的地理区域可能会受到限制。
此外，设备和建设成本也是一个挑战，抽水蓄能发电设施的建设需要大量资金和建设时间。
总之，抽水蓄能发电技术是一种灵活、高效、环保的发电方式。
它可以平衡电力负荷，提高水资源利用率，并为高峰时段供应可靠的电力。
尽管在建设成本和地理条件上存在一些挑战，但随着技术的进步和环境可持续性的重要性，抽水蓄能发电技术有望在未来得到更广泛的应用。
抽水蓄能电站演示课件
• 抽水蓄能电站概述 • 抽水蓄能电站的关键技术 • 抽水蓄能电站的运行与维护 • 抽水蓄能电站的发展前景与挑战
CATALOGUE
抽水蓄能电站概述
抽水蓄能电站的定义与工作原理
定义
工作原理
在电力负荷低谷期，利用多余电能将 下水库的水抽到上水库储存；在电力 负荷高峰期，将上水库的水放下，通 过发电机组转换成电能输出。
提高能源储存和调度能力。
技术创新
新的技术不断涌现，如变速抽水 蓄能、高效水泵和涡轮机等，将 提高抽水蓄能电站的效率和灵活
性。
多元化应用
抽水蓄能电站不仅用于电力系统 调峰填谷，还可应用于可再生能 源并网、电网调频等领域，发挥
其多元化的优势。
抽水蓄能电站面临的挑战
资源限制
1
环境影响
2
市场竞争
3
抽水蓄能电站的未来展望
抽水蓄能电站的设备维护
水轮发电机组的维护 泵站的维护 电气设备的维护
抽水蓄能电站的安全管理
安全制度建设
。
安全检查与隐患排查
应急预案与演练 安全培训与宣传
CATALOGUE
抽水蓄能电站的发展前景与挑战
抽水蓄能电站的发展趋势
规模化发展
随着能源需求的增长和可再生能 源的大规模开发，抽水蓄能电站 正朝着更大规模的方向发展，以
抽水蓄能电站的运行与维护
抽水蓄能电站的运行模式
常规运行模式
抽水蓄能电站在常规运行模式下，利用电力系统的低谷电能将下水库的水抽到上 水库储存，待电力系统高峰时段再放水发电，以满足高峰时段的电力需求。
调度运行模式
在调度运行模式下，抽水蓄能电站根据电力系统的实时调度需求，灵活调整抽水 和发电的时段及功率，以优化电力系统的运行稳定性和经济性。
电力系统的6种储能技术
电力系统的6种储能技术储能技术在包括电力系统在内的多个领域中具有广泛的用途，近年来世界范围内的电力工业重组给各种各样的储能技术带来了新的发展机遇，采用这些技术可以更好地实现电力系统的能量管理，尤其是在可再生能源和分布式发电领域，这种作用尤为明显，在传统的发电和输配电网络中，这些新技术同样可以得到应用。
以下简要介绍各种储能技术的基本原理及其发展现状。
1 抽水储能抽水蓄能电站在应用时必须配备上、下游两个水库。
在负荷低谷时段，抽水储能设备工作在电动机状态，将下游水库的水抽到上游水库保存。
在负荷高峰时，抽水储能设备工作于发电机的状态，利用储存在上游水库中的水发电。
一些高坝水电站具有储水容量，可以将其用作抽水蓄能电站进行电力调度。
利用矿井或者其他洞穴实现地下抽水储能在技术上也是可行的，海洋有时也可以当作下游水库用，1999年日本建成了第一座利用海水的抽水蓄能电站。
抽水储能最早于19世纪90年代在意大利和瑞士得到应用，1933年出现了可逆机组(包括泵水轮机和电动与发电机)，现在出现了转速可调机组以提高能量的效率。
抽水蓄能电站可以按照任意容量建造，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，其效率在70%至85%之间。
抽水储能是在电力系统中得到最为广泛应用的一种储能技术，其主要应用领域包括能量管理、频率控制以及提供系统的备用容量。
目前，全世界共有超过90GW的抽水储能机组投入运行，约占全球总装机容量的3%。
限制抽水蓄能电站更广泛应用的一个重要制约因素是建设工期长，工程投资较大。
2 先进蓄电池储能据估计，全球每年对蓄电池的市场需求大约为150亿美元，在工业用蓄电池方面，如：用于UPS、电能质量调节、备用电池等，其市场总量可达50亿美元。
在美国、欧洲以及亚洲，正在组建生产电力系统储能用的高性能蓄电池企业。
在过去的12至18个月里，已有生产能力达每年300MW的蓄电池生产线投入运行。
铅酸电池是最古老、也是最成熟的蓄电池技术。
各项储能技术的原理及应用
各项储能技术的原理及应用储能技术是指将能量从高峰供应期转移到低峰需求期以平衡电力系统的能源供给和需求之间的差异。
它在电力系统中起到了重要的作用，不仅能够提高电力系统的稳定性和可靠性，还能够有效利用可再生能源，减少碳排放。
目前，常见的储能技术主要包括抽水蓄能、电池储能、超级电容器储能和氢能储能等。
一、抽水蓄能储能技术抽水蓄能是一种较为成熟的储能技术，其原理是利用电力将水从低处抽到高处，待需要使用电力时将水释放下来驱动涡轮发电机发电。
抽水蓄能技术的优点是储能量大、自然界中水资源丰富、不产生废气废水，且具有响应速度快的优势。
因此，抽水蓄能被广泛应用于电网的平衡调峰、频率调节等方面。
二、电池储能技术电池储能技术是以电化学反应为基础，将电能转化为化学能进行储存，并在需要时将化学能再次转化为电能。
目前，最为常见的电池储能技术有铅酸电池、锂离子电池和钠硫电池等。
电池储能技术具有单元容量大、循环寿命长、起伏小等优点，广泛应用于电动汽车、家庭和工业储能等领域。
三、超级电容器储能技术超级电容器储能技术利用电荷在电极表面的吸附和解离来实现能量的存储和释放。
相比于传统电池储能技术，超级电容器具有充放电速度快、寿命长、高效率和高功率等优点。
因此，超级电容器广泛应用于电网频率调节、电动汽车启动加速和再生制动等场景中。
四、氢能储能技术氢能储能技术利用电能将水电解成氢气，并将氢气储存在储氢罐中，当需要时，将氢气通过燃料电池与氧气反应产生电能。
氢能储能技术具有储能量大、高效、清洁等特点，被广泛应用于再生能源的储能领域。
综上所述，储能技术在电力系统中有着广泛的应用。
不同储能技术各具特点，可以根据需求选择合适的储能技术。
随着可再生能源的快速发展和电力系统的升级，储能技术的应用前景将更加广阔，会进一步推动清洁能源革命。
抽水蓄能简介演示
抽水蓄能电站可以在电 网负荷低谷时，通过抽 水将下游的水抽到上游 ，以储存能量。在电网 负荷高峰时，放水发电 ，补充电力系统的不足 。
抽水蓄能电站的运行相 对稳定，可以提供可靠 的电力供应，有助于减 少电网的波动。
相比传统的火力发电站 ，抽水蓄能电站的能源 转换效率高，能够减少 能源的消耗。
作为一种可再生的能源 ，抽水蓄能电站的运行 不会产生污染物，对环 境友好。
抽水蓄能技术的应用场景
抽水蓄能技术在电力系统峰谷调节、调 频、调相以及备用等应用场景中具有重 要地位。
在备用方面，抽水蓄能电站可以作为应 急电源，保障重要负荷的供电可靠性。
在调相方面，抽水蓄能电站可以补偿系 统无功功率，改善电能质量。
在峰谷调节方面，抽水蓄能电站可以在 电力需求高峰时释放储存的电能，缓解 电力供需矛盾，提高电网运行效率。
国内典型抽水蓄能电站介绍
广州抽水蓄能电站
作为我国华南地区最大的抽水蓄能电站，广州抽水蓄能电 站位于广州市从化区，总装机容量2400兆瓦，具有调峰填 谷、调频调相、事故备用、黑启动等功能。
浙江天荒坪抽水蓄能电站
位于浙江省安吉县，总装机容量1800兆瓦，是国内首座大 型抽水蓄能电站，也是世界上已建成的单体最大的抽水蓄 能电站。
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它包括抽水蓄能发电和抽水蓄能 泵站两种类型，分别在电力需求 峰谷调节和区域水资源调配方面 发挥重要作用。
抽水蓄能技术原理
抽水蓄能技术原理基于能量守恒定律 ，通过将水从低处抽到高处储存势能 ，然后利用重力势能将水放出，驱动 水轮机发电。
在抽水蓄能电站中，上水库和下水库 之间的高度差决定了储能容量，而下 水库则通过放水发电将势能转化为电 能。
，实现电力系统的平衡。
抽水蓄能电站的能量转换过程
抽水蓄能的原理
抽水蓄能的原理抽水蓄能（Pumped storage）是一种利用水力能量进行储存和释放的技术，主要用于调节电力供应和需求之间的差异以及峰值负荷时段的能量需求。
它是一种可再生能源的储能方式，具有高效、环保、灵活性强等优势，被广泛应用于电力系统中。
抽水蓄能的原理基于水力能的转化和转移，它通过将水从低处抽取到高处，储存在上层或上游的水库中，以潜在能的形式保存起来。
当需要释放储存的能量时，水流会通过下降的管道（又称为压力管道）流向低处，驱动涡轮机发电。
整个过程中，水的能量从一种形式转化为另一种形式，实现能量的储存和转移。
抽水蓄能系统主要由上、下两个水库、抽水和发电两个水泵-涡轮机组以及上、下述各段的压力管道和配套设备等组成。
系统的工作过程可分为四个阶段：抽水、储能、出水和发电。
首先，当电力需求较低时，抽水蓄能系统会利用额外的电力来启动上游水库的水泵，将水从下游水库抽泵至上游水库。
在这个过程中，水泵将机械能转化为水的潜在能，将水储存在上层水库中，等待在电力需求高峰期释放储存的能量。
其次，储能阶段是抽水蓄能系统的核心部分。
当电力需求较低时，储存在上层水库中的水能被保存为潜在能。
这个阶段的持续时间可以长达几小时或几天，具体取决于系统的容量和需求。
第三阶段是出水过程。
当电力需求增加时，抽水蓄能系统会启动涡轮机，通过打开水闸或阀门，使上层水库中的水流向下游或下层水库。
水流通过下降管道，由于重力作用而获得动能，并通过涡轮机转化为旋转机械能。
最后，旋转的涡轮机将机械能转化为电能，通过与发电机的连接，产生电力。
这些电能会被送入电网，满足用电需求。
在此过程中，水的能量被完全转化为电能，实现了能量的再利用。
抽水蓄能系统的运行具有灵活性和高效性的特点。
它可以根据电力需求的变化调整能量的储存和释放，实现电力系统的平衡。
此外，抽水蓄能系统还可与其他可再生能源（如风能、太阳能）相结合，解决可再生能源不稳定性和间歇性的问题。
总结来说，抽水蓄能系统通过将水从低处抽泵至高处，储存为潜在能，待需求增加时再通过涡轮机将其转化为电能，实现能量的储存和转移。
抽水蓄能的原理及其应用
抽水蓄能的原理及其应用1. 原理介绍抽水蓄能是一种利用低峰电力时段将水从低处抽到高处储存，然后在高峰电力时段放水发电的技术。
其主要原理如下：1.抽水工作阶段：在低峰电力时段，将大量的水从低处的水库抽到高处的蓄能池中。
这个过程需要耗费一定的能量，通常会利用电力进行抽水。
2.储能阶段：抽水完成后，水被储存在高处的蓄能池中，等待高峰电力时段使用。
3.发电工作阶段：在高峰电力时段，将储存在蓄能池中的水放下来，通过水力发电机组产生电力。
2. 应用举例抽水蓄能技术的应用非常广泛，以下是几个典型的应用例子：2.1 智能电网抽水蓄能技术可以作为智能电网的一种重要的调峰手段。
通过在低峰电力时段将水抽到蓄能池中储存，然后在高峰电力时段放水发电，可以帮助平衡电网的供需差异，提供稳定的电力供应。
2.2 太阳能和风能的储能太阳能和风能是可再生能源，但其能源波动性较大，不易调控，抽水蓄能可以作为储能技术的一种选择。
在太阳能和风能供电不稳定的情况下，将多余的电能用于抽水蓄能，然后在需要电力时发电，以平衡供需差异。
2.3 水资源利用抽水蓄能技术可以帮助优化水资源的利用。
将水从低处水库抽到高处蓄能池，可以在水资源丰富的时候储存水，等到水资源紧缺的时候再放下来用于灌溉、供水等用途。
2.4 防洪调度在洪水来临时，可以利用抽水蓄能技术将水从低洼地区抽到高处的蓄能池中，减少洪水的灾害程度。
等到洪水消退后，再将蓄存的水放下来，以防止水库溢出或河道决口等灾害事件的发生。
3. 抽水蓄能的优势抽水蓄能技术具有许多优势，包括但不限于：•可调度性强：抽水蓄能可以根据电力需求情况进行调度，提供稳定可靠的电力供应。
•高效能转换：抽水蓄能系统利用水力发电机组将水能转换为电能，具有较高的能量转换效率。
•可再生能源集成：抽水蓄能技术可以与太阳能、风能等可再生能源进行集成，提供稳定的可再生能源发电。
•水资源利用：抽水蓄能可帮助优化水资源的利用，储存水资源，减少浪费。
储能技术复习提纲分享资料
五. 电化学电容器的应用
根据电容量、放电时间和放电量的大小，主要用作如 下四类电源： 1. 辅助电源：军用、电动汽车用 2. 备用电源： 3. 主电源：电动玩具 4. 替换电源：与太阳能电池、发光二极管结合，用于路标灯、太阳能手表等
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第3讲 电化学电容器与电池
➢电化学电容器的常用公式 ➢电化学电容器与电池的比较
用等过程中的数量、形态和时间上的差异， 采取储存和释放能量的人为过程或技术手 段，称为储能技术。
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3. 储能技术的应用
1）防止能量品质的自动恶化 2）改善能源转换过程的性能 3）方便经济的使用能量 4）为了降低污染、保护环境也需要储能技术 5）新能源的开发利用也需要发展储能技术
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大规模储能蓄电的作用
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二. 电化学电容器的特点
1. 高能量密度：1-10W.h/kg，是传统电容器的10100倍。
2. 高功率密度：输出功率密度高达数kW/kg，一般 蓄电池的数十倍。适用于短时间高功率输出的 场合。
3. 使用寿命长：其循环寿命可达10万次以上，比电 池高10 ～100倍。
4. 使用温度范围宽：可在-40o～+70o的温度范围内 使用，且容量随温度衰减小。电池在-20o～+60o， 且低温下衰减快。
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➢ 充放电效率： η=（Qdch/Qch) ×100%
其中Qdch为电容器的放电电容量 Qch为电容器的充电电容量
➢ 等效串联电阻 (ESR)：来自于电极材料、粘结剂、隔
膜和电解液的电阻、各种接触电阻和电解液传质电阻等。
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2. 电化学电容(Electrochemical Capacitor)的概念及原理
✓ 概念： 是一种介于传统电容器和电池之间的新型 储能元件。
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1.1.3 能量储存方法
按照储存能量的形态储能方法可分为如下4类：
①机械储能：以动能形式储存能量，如冲压机床所用的飞轮；以势能形 式储能，如机械钟表的发条、压缩空气、水电站的蓄水库、汽锤等。 ②蓄热：以物质内能方式储存能量的属于蓄热，以任何方式储存热量的 也属于蓄热。一般把物质内能随温度升高而增大的部分称为显热，把相 变的热效应称为潜热，把化学反应的热效应称为化学反应热，把溶液浓 度变化的热效应称为溶解热或稀释热。 ③化学储能：在正向化学反应中吸收能量，把能量储存在化学反应的产 品中；在逆向反应中则释放出能量；蓄电池。 ④电磁储能：把能量保存在电场、磁场或交变等电磁场内。
1.1.5 能量储存方法
水
蓄
能
超级电容器
锂离子电池
铅酸电池
飞轮储能
锌溴液流电池
1.1.5 能量储存方法
电能可以转换 为化学能、势 能、动能、电 磁能等形态存 储，按照其具 体方式可分为 物理、电磁、 电化学和相变 储能四大类型
物理储能
抽水蓄能 压缩空气储能 飞轮储能
电磁储能
超导储能 超级电容储能 高能密度电容 储能
1.1.2 什么是储能技术？
储能技术特指通过机械的、电磁的、电化学电等方法，将 能量存储起来，在需要的时候，再通过机械的、电磁的、 电化学的方法转变为相应的可用能量的技术。
储能技术有如下广泛的用途： ①防止能量品质的自动恶化。（水、风流动与方向） ②改善能源转换过程的性能。（自然界一些能源具有良好储
➢ 优势
– 效率：70%-90%； – 能量密度：最高130Wh/kg； – 输出功率：kW-MW，由电
动/发电机和电力变换装置 决定；
– 响 应 速 度 ： 5-25ms ， 5-15s 达到额定输出；
– 寿命：大于20年； – 工作温度：-40℃ ～ 50℃ – 低维护、环境友好
存性，但在化石燃料转化为电能时，电网峰谷差、部分负 荷运行）：需要大容量、高效率的电能储存技术调峰。 ③为了方便经济地使用能量，也要用到储能技术。（蓄电池 充电、放电）
1.1.2 什么是储能技术？
④为了降低污染、保护环境也需要储能技术。（氢能） ⑤新能源利用中，也需要发展储能技术。太阳能、风能、海
主要章节
➢ 1、绪论 ➢ 2、储能技术原理 ➢ 3、相变储能材料的基本特性 ➢ 4、冰蓄冷空调技术及应用 ➢ 5、电能储存技术及应用 ➢ 6、热能储存技术及应用 ➢ 7、气体水合物储能技术及应用 ➢ 8、化学储能技术及应用 ➢ 9、其他储能技术及应用
第一章 绪论 1 储能技术及其应用简介 2 储能技术发展状况与展望
洋能等发电装置，在能量输入、输出之间必须布置蓄能装 置，稳定输出。加惯性轮的机械储能、太阳能储热箱等。
1.1.2 储能技术特点
储能就是在能量富余的时候，利用特殊装置把能量储存起 来，并在能量不足时释放出来，从而调节能量供求在时间 和强度上的不匹配。可以设置可储蓄能量的中间环节，类 似稳压器。
储能系统本身并不节约能源，他们的引入主要在于能够提 高能源利用体系的效率，促进新能源如太阳能和风能的发 展，以及对废热的利用。
1.1.4 储能系统的评价指标
在对储能过程进行分析时，为了确定研究对象而划出的部 分物体或空间范围，称为储能系统。
包括能量和物质的输入和输出设备、能量的转换和储存设 备。储能系统往往涉及多种能量、多种设备、多种物质、 多个过程，是随时间变化的复杂能量系统，需要多项指标 来描述它的性能。
常用的评价指标有储能密度、储能功率、蓄能效率以及储 能价格、对环境的影响等。按储能周期，分为短期 （<1h）、中期（ 1h至1周）、长期（>1周）
了解储能基本概念和储能技术的应用场合。掌握能量 储存主要方法和储能系统的评价指标。了解储能技术发展 的历史及前景。
能源定义
一次能源 能 源 分 类
二次能源
化石燃料 可再生能源
核能 电能 热能 合成燃料
能源定义 化石燃料
一
次
核
能
能
源
可再生能源
固体燃料
常
液体燃料
规
气体燃料
能 源
核裂变能
核聚变能
水能
太阳能 新 风能 能 地热能 源
电化学储能
相变储能
铅酸、镍氢、 镍镉、锂离子、 钠硫和液流等 电池储能
冰蓄冷储能 水合物储能 相变材料储能
储能技术——抽水储能
优点：技术成熟，容量大； 缺点：受地理限制，能量损失大，投资周期长。
储能技术——压缩空气储能
优点：技术相对成熟，大规模储能； 缺点：响应速度慢，需要特殊地理环境。
储能技术——飞轮储能
蓄能原理与应用
郑州轻工业学院 能源与动力工程学院 2016.03 郑州
前言
中国能源发展战略
基本框架 节能效率优先， 环境发展协调， 内外开发并举； 以煤炭为主体、 电力为中心， 油气和新能源全面发展； 以能源可持续发展和有效利用， 支持经济社会的可持续发展。
前言
➢ 解决新能源发展瓶颈：波动性和间歇性； ➢ 削峰填谷：合理调配使用电能； ➢ 满足时代发展需求：新技术革新 ➢ 推动分布式能源发展：提高能源综合利用效率；
海洋能 生物质能
热能
电能
最重要 应用最广
二
次
汽、热水
能 源
二甲醚(CH3OCH3)、乙醇
氢能
......
1.1 储能技术及其应用
1.1.1 什么是储能?
储能(energy storage)，又称蓄能，是指使能量转化为在自 然条件下比较稳定的存在形态的过程。它包括自然的和人为 的两类：自然的储能，如植物通过光合作用，把太阳辐射能 转化为化学能储存起来；人为的储能，如旋紧机械钟表的发 条，把机械功转化为势能储存起来。按照储存状态下能量的 形态，可分为机械储能、化学储能、电磁储能（或蓄电）， 风能储存、水能储存等；和热有关能量储存，称为蓄热。
1.1.3 能量储存方法
特点：①化学能的优点是便于储存和输送；②电能的优 点是可适用于各种用途，但储存困难：③热能约占最终能 源消耗的60%，但它是一种质量最差的能的形态，在储存 和输送方面也不太适宜。
储存技术选择，性能判断考虑因素：①能的输入、输出形 态；②储能密度；③储能时的能量损失程度；④储能期限； ⑤能的输出和输入的难易程度；⑥安全性；⑦达到一定的 输入、输出值所需的时间即响应性；⑧耐久性；⑨经济性。