因?yàn)榭稍偕茉窗l(fā)電的間隙性和易變性,及其滲透率的不斷提高,對(duì)電網(wǎng)的正常運(yùn)行 和調(diào)度有一定程度的沖擊,為了盡可能利用更多的可再生能源和提高電網(wǎng)運(yùn)行的可靠性和效率,各種儲(chǔ)能技術(shù)得到快速發(fā)展。
電能儲(chǔ)存技術(shù)分為五大類:機(jī)械儲(chǔ)能、電氣類儲(chǔ)能技術(shù)、電化學(xué)類儲(chǔ)能技術(shù)、熱儲(chǔ)能 技術(shù)以及化學(xué)類儲(chǔ)能技術(shù)。目前世界電網(wǎng)中電能儲(chǔ)存容量占比最高的是抽水蓄能,其總裝機(jī)容量規(guī)模達(dá)到了127GW,占總儲(chǔ)能容量的99%,其次是壓縮空氣儲(chǔ)能,總裝機(jī)容量為440MW,排名第三的是鈉硫電池,總?cè)萘恳?guī)模為316MW。
1、機(jī)械儲(chǔ)能
機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等,其中抽水蓄能需要將電網(wǎng) 低谷時(shí)利用過剩電力作為液態(tài)能量媒體的水從地勢低的水庫抽到地勢高的水庫,電網(wǎng)峰荷時(shí)高地勢水庫中的水回流到下水庫推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電,所以,抽水蓄能對(duì)地勢環(huán)境有一定的依賴,效率一般在 65%-75%,最高可達(dá)到 80%-85%,但它具有日調(diào)節(jié)能力,適合配合核電站、大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電、超大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電等。
2、電氣儲(chǔ)能
電氣類儲(chǔ)能技術(shù)主要包括了超級(jí)電容器儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能,其中超級(jí)電容器儲(chǔ)能因?yàn)槠淠芰棵芏鹊偷忍攸c(diǎn),一般適合和其他儲(chǔ)能手段聯(lián)合使用,可以在微電網(wǎng)中和儲(chǔ)能蓄電池結(jié)合使用,也可用于電動(dòng)汽車的啟動(dòng)加速等;超導(dǎo)儲(chǔ)能目前大多是試驗(yàn)性的,技術(shù)還需要進(jìn) 一步突破。
3、電化學(xué)儲(chǔ)能
電化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池等等。
(1)鉛酸電池目前在世界上應(yīng)用最廣泛,循環(huán)壽命可達(dá) 1000 次左右,效率能達(dá)到 80%-90%,性價(jià)比高,常用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源,但如果深度、快速大功率放電時(shí),可用容量會(huì)下降。其特點(diǎn)是能量密度低,壽命短。鉛酸電池今年通過將具有超級(jí)活性的炭材料添加到鉛酸電池的負(fù)極板上,能將其循環(huán)壽命提高很多。
(2)鋰電池主要應(yīng)用于便攜式的移動(dòng)設(shè)備中,其效率可達(dá) 95%以上,放電時(shí)間可達(dá) 數(shù)小時(shí),循環(huán)次數(shù)可達(dá) 5000 次或更多,響應(yīng)快速,他是電池中能量最高的實(shí)用性電池,近年來技術(shù)也在不斷進(jìn)行升級(jí),正負(fù)極材料也有多種應(yīng)用,但存在價(jià)格高(4 元/wh)、過充會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱、燃燒等安全性問題,需要進(jìn)行充電保護(hù)。隨著國內(nèi)外對(duì)于鋰電的研發(fā),其性能不斷提升,成本也在較大幅度下降,未來有望更廣泛應(yīng)用。
(3)鈉硫電池,陽極由液體硫組成,陰極由液態(tài)鈉組成,中間有陶瓷材料的貝塔鋁管隔離,電池運(yùn)營溫度需要保持在 300 攝氏度以上,以保障電極處于熔融狀態(tài),循環(huán)周期 可達(dá)到 4500 次,放電時(shí)間 6-7 小時(shí),周期往返效率 75%,能量密度高,響應(yīng)時(shí)間快。目 前在日本、德國、法國、美國等地已建有 200 多處此類儲(chǔ)能電站,主要用于負(fù)荷調(diào)平,移 峰和改善電能質(zhì)量。但因?yàn)槭褂靡簯B(tài)鈉,運(yùn)行于高溫下,容易燃燒。
(4)液流電池的能連儲(chǔ)存在溶解于液態(tài)電解質(zhì)的電活性物種中,而液態(tài)電解質(zhì)儲(chǔ)存在電池外部的罐中,用泵將儲(chǔ)存在罐中的電解質(zhì)打入電池堆棧,并通過電極和薄膜,將電能轉(zhuǎn)化為電化學(xué)能,或?qū)㈦娀瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電池的功率和能量是不相關(guān)的,儲(chǔ)存的能量取決于儲(chǔ)存罐的大小,因而可以儲(chǔ)存長達(dá)數(shù)小時(shí)至數(shù)天的能量,容量可達(dá) MW 級(jí)。
電能儲(chǔ)存技術(shù)分為五大類:機(jī)械儲(chǔ)能、電氣類儲(chǔ)能技術(shù)、電化學(xué)類儲(chǔ)能技術(shù)、熱儲(chǔ)能 技術(shù)以及化學(xué)類儲(chǔ)能技術(shù)。目前世界電網(wǎng)中電能儲(chǔ)存容量占比最高的是抽水蓄能,其總裝機(jī)容量規(guī)模達(dá)到了127GW,占總儲(chǔ)能容量的99%,其次是壓縮空氣儲(chǔ)能,總裝機(jī)容量為440MW,排名第三的是鈉硫電池,總?cè)萘恳?guī)模為316MW。
1、機(jī)械儲(chǔ)能
機(jī)械儲(chǔ)能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等,其中抽水蓄能需要將電網(wǎng) 低谷時(shí)利用過剩電力作為液態(tài)能量媒體的水從地勢低的水庫抽到地勢高的水庫,電網(wǎng)峰荷時(shí)高地勢水庫中的水回流到下水庫推動(dòng)水輪機(jī)發(fā)電機(jī)發(fā)電,所以,抽水蓄能對(duì)地勢環(huán)境有一定的依賴,效率一般在 65%-75%,最高可達(dá)到 80%-85%,但它具有日調(diào)節(jié)能力,適合配合核電站、大規(guī)模風(fēng)力發(fā)電、超大規(guī)模太陽能光伏發(fā)電等。
2、電氣儲(chǔ)能
電氣類儲(chǔ)能技術(shù)主要包括了超級(jí)電容器儲(chǔ)能和超導(dǎo)儲(chǔ)能,其中超級(jí)電容器儲(chǔ)能因?yàn)槠淠芰棵芏鹊偷忍攸c(diǎn),一般適合和其他儲(chǔ)能手段聯(lián)合使用,可以在微電網(wǎng)中和儲(chǔ)能蓄電池結(jié)合使用,也可用于電動(dòng)汽車的啟動(dòng)加速等;超導(dǎo)儲(chǔ)能目前大多是試驗(yàn)性的,技術(shù)還需要進(jìn) 一步突破。
3、電化學(xué)儲(chǔ)能
電化學(xué)儲(chǔ)能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池等等。
(1)鉛酸電池目前在世界上應(yīng)用最廣泛,循環(huán)壽命可達(dá) 1000 次左右,效率能達(dá)到 80%-90%,性價(jià)比高,常用于電力系統(tǒng)的事故電源或備用電源,但如果深度、快速大功率放電時(shí),可用容量會(huì)下降。其特點(diǎn)是能量密度低,壽命短。鉛酸電池今年通過將具有超級(jí)活性的炭材料添加到鉛酸電池的負(fù)極板上,能將其循環(huán)壽命提高很多。
(2)鋰電池主要應(yīng)用于便攜式的移動(dòng)設(shè)備中,其效率可達(dá) 95%以上,放電時(shí)間可達(dá) 數(shù)小時(shí),循環(huán)次數(shù)可達(dá) 5000 次或更多,響應(yīng)快速,他是電池中能量最高的實(shí)用性電池,近年來技術(shù)也在不斷進(jìn)行升級(jí),正負(fù)極材料也有多種應(yīng)用,但存在價(jià)格高(4 元/wh)、過充會(huì)導(dǎo)致發(fā)熱、燃燒等安全性問題,需要進(jìn)行充電保護(hù)。隨著國內(nèi)外對(duì)于鋰電的研發(fā),其性能不斷提升,成本也在較大幅度下降,未來有望更廣泛應(yīng)用。
(3)鈉硫電池,陽極由液體硫組成,陰極由液態(tài)鈉組成,中間有陶瓷材料的貝塔鋁管隔離,電池運(yùn)營溫度需要保持在 300 攝氏度以上,以保障電極處于熔融狀態(tài),循環(huán)周期 可達(dá)到 4500 次,放電時(shí)間 6-7 小時(shí),周期往返效率 75%,能量密度高,響應(yīng)時(shí)間快。目 前在日本、德國、法國、美國等地已建有 200 多處此類儲(chǔ)能電站,主要用于負(fù)荷調(diào)平,移 峰和改善電能質(zhì)量。但因?yàn)槭褂靡簯B(tài)鈉,運(yùn)行于高溫下,容易燃燒。
(4)液流電池的能連儲(chǔ)存在溶解于液態(tài)電解質(zhì)的電活性物種中,而液態(tài)電解質(zhì)儲(chǔ)存在電池外部的罐中,用泵將儲(chǔ)存在罐中的電解質(zhì)打入電池堆棧,并通過電極和薄膜,將電能轉(zhuǎn)化為電化學(xué)能,或?qū)㈦娀瘜W(xué)能轉(zhuǎn)化為電能。電池的功率和能量是不相關(guān)的,儲(chǔ)存的能量取決于儲(chǔ)存罐的大小,因而可以儲(chǔ)存長達(dá)數(shù)小時(shí)至數(shù)天的能量,容量可達(dá) MW 級(jí)。