郭家宝-储能在智能电网中应用与发展趋势40页PPT
先进储能技术在智能电网中的应用和展望
料的化学组成来看，又可分为无机 设备与公共电网的接入结构图如图 就成为了解决上述问题的有效手段
材料相变、有机相变材料和混合相 所示。
之一。
变材料等。相变储能在航空航天、
1. 抽水蓄能水电站
2. 钠硫电池
太阳能利用、采暖和空调、电力调
日、美、西欧等国家和地区在
储能技术是智能电网的核心技
峰、废热利用、跨季节储热和储 20世纪60～70年代进入抽水蓄能电 术之一， 钠硫电池是一种以金属
冷、食物保鲜、建筑节能、纺织服 站建设的高峰期，到目前为止，美 钠作为负极，硫作为正极，陶瓷管
装和农业等多个领域均有价值。
国和西欧经济发达国家抽水储能机 作为电解质隔膜的二次电池。在一
组容量占世界抽水蓄能电站总装 定的工作温度下，钠离子透过电解
智能电网技术
机容量55%以上，其中：美国约占 质隔膜与正极硫之间发生的可逆反
抽水储能电站储存能量的释放 时间可以从几小时到几天，综合效
表 储能技术研究及应用现状
储能类型
典型功率 典型能量
应用方向
抽水蓄能
100～2 000 MW
4～10 h 日负荷调节，频率控制和系统备用
机械储能
CAES
100～300 MW 6～20 h
Micro－CAES 10～50 MW 1～4 h
调峰发电厂，系统备用电源 调峰
控制的目的。根据相变的形式、相 节之一，可以对风电厂、光伏发电 济社会的发展和未来智能电网建设
变储能材料的不同可基本上分为四 站送出的电能进行储存进入稳定送 目标的实现，未来峰谷差还将进一
大类：固—固相变、固—液相变、 入电网，有效解决风能和太阳能发 步加大，调峰矛盾也就将越发明
储能的应用现状和发展趋势分析
储能的应用现状和发展趋势分析发布时间：2022-05-04T10:06:52.260Z 来源：《当代电力文化》2022年1期作者：郭光友[导读] 储能发电在我国电源侧、电网改造侧、用户配电侧、集中式及可再生式能源和并网、郭光友山东电力建设第三工程有限公司山东青岛 266100摘要：储能发电在我国电源侧、电网改造侧、用户配电侧、集中式及可再生式能源和并网、辅助供电服务领域等众多领域里均逐步得到发展了国内外大量典型应用，对推动节能环保减排、可靠性水平提高、电能质量水平改善、可再生能源渗透率持续提升效益和资本收益快速增值能力等五个方面发展具有极为重要广泛的理论实际指导意义。
关键词：大规模化学储能设备；大规模电化学储能材料；大规模物理储能装置；国外应用的现状问题；未来及发展新趋势随着未来社会经济水平的迅速发展，储能电网技术已经作为新一代智能电网领域基础设施中最不可或缺的关键一部分，其能够发挥应有的引领作用已经越来越之重要。
由于存在波动性和高随机性，风光能等其他可利用再生的能源大规模地实现规模化或并网，对智能电网安全造成到了一个较大范围的潜在影响，而合理利用光伏储能也可以进一步提高其他可持续再生利用能源风险的消纳。
1储能方式及特性目前，人类普遍使用的材料储能和发电运行方式有多种，大致可分为电化学储能、物理储能、技术储能和电磁储能。
其中，电化学储能通用应用技术开发的主要内容应包括电解铅酸、氢镍、镉镍、锂离子、钠硫水和薄膜等离子体电池储能液流，新型超碱性电容储能技术的应用、新型储氢材料的应用以及其他新型化学品储能工作方法的应用；其中的物理储能利用方法主要技术还将包括抽水式蓄放能、压缩式空气储能系统和机械飞轮储能。
超级电容器、飞轮储能、超导储能这些典型电容器产品其额定的放电功率比虽通常都可以相差至很低微小，但是因为它们却具有达到了一种很高且稳定持久的瞬时变比的释放功率比特性和能够有相对很短的小电流瞬时响应和放电响应时间，可以轻松满足各种大功率范围电流的瞬时快速放电，适用于各种有效措施应对线路电压频率的急剧突降、瞬时大面积故障停电、提高用户电能质量、抑制电力系统低频谐波和振荡等现象等。
智能电网之储能 PPT课件
超级电容器价格较为昂贵，在电力系统中多用于短 时间、大功率的负载平滑和电能质量高峰值功率场 合，如大功率直流电机的启动支撑、动态电压恢复 器等，在电压跌落和瞬态干扰期间提高供电水平
发展
超级电容器已经历了三代发展，形成电容量 0.5 ~ 1000F、工作电压 12~400V、最大放电流 400 ~ 2000A 系列产品，储能系统最大储能量达到 30MJ。 基于活性碳双层电极与锂离子插入式电极的第四代 产品正在开发中
各电池储能系统的基本特性
1
电力 储能 系统 可利 用的 主要 电池
电池 种类 铅酸
镍镉
镍氢 锂 离子 钠硫
全钒 液流
单体标称 电压/V 2.0 1.0~1.3 1.0~1.3 3.7 2.08
1.4
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反应式
研发机构
主要电池厂家
主要电池厂家
主要电池厂家
主要电池厂家 东京电力公司、NGK、 上海电力公司 VRB、V-Fuel Pty、 住友电工、关西电力、 中国电力科学研究院
钠硫和液流电池被视为新兴的、高效的且 具广阔发展前景的大容量电力储能电池。
环境温度差异等因素的影响，系统 指标往往达不到单体水平，使用寿 命较单体缩短数倍甚至十几倍。
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抽水蓄能电站与压缩空气储能电站
2
抽水蓄能电站
压缩空气储能电站
✓ 日、美、西欧等国家和地区在20世纪60~70年 代进入抽水蓄能电站建设的高峰期，到目前为 止，美国和西欧经济发达国家抽水储能机组容 量占世界抽水蓄能电站总装机容量55%以上， 其中：美国约占3%，日本超过10%；中国、 韩国和泰国3个国家在建抽水蓄能电站 17.53GW，加上日本的在建量达24.65GW。
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（6）延伸和突破
本项目本期投运99MW风电，以康保地区风电场一年 的预测运行数据进行储能容量配比分析。
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（6）延伸和突破
总体上来看，由于风电出力的波动性较大，储能容量的增加对系统 弃电率的减少效果有限，储能电池的容量配置不宜过高。配置储能设备 后，风电场的弃风率低于15%，根据曲线计算结果，可采用20MWh或 者 30MWh 储 能 容 量 。 由 储 能 容 量 与 弃 风 率 关 系 曲 线 对 应 20MWh 、 30MWh的曲线可以看出，储能电池功率在25MW左右出现拐点，弃风 率下降趋势趋于稳定，储能电池功率取25MW可得到较好的技术指标效 益，因此本期工程储能电池的容量取值可为25MW*0.8h（20MWh） 或 25MW*1.2h （ 30MWh ） ， 考 虑 充 放 电 次 数 以 后 ， 最 终 选 定 25MW×1.2h（30MWh）。
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（1）概述
青海光储项目
随着青海省光伏发电项目的持续增加，目前青海光 伏电站的发展速度已经远远超过了电网的承受能力，使 得光伏发电出现“弃光”现象，且光伏发电需要通过电网 进行远距离输送，而输电线路建设与光伏电站发展不匹 配，导致大量光伏电站建成之后，由于电网基础设施无 法及时满足新能源的发展速度、大规模光伏发电不能满 足并网要求等原因，出现了发电不能并网、发电利用小 时数持续降低和“弃光”等现象。
提高电力系统运行安全性（可靠性） 随着未来电网的不断建设，电力系统的运
行环境更加复杂,对电网的安全稳定运行要求 也越来越高，这直接关系到国民经济的发展 和人民群众的生活 。
备用电源 储能系统可以当作备用容量，当常
规电源发生无法预期的事故时，快速 提供电能供应。
7
8
储能在电网中的应用前景及案例分析PPT课件
调峰，系统备用 ， 现场具备建设条 件
调峰、频率控制 、UPS和电能质 量
电能质量控制、 输配电稳定， UPS
输电系统稳定、 电能质量控制
与FACTS结合
储能类型
铅酸电池
电 液流电池 化 学 储 能
钠硫电池
锂电池
典型额定功 率
额定能量
特点
技术成熟，成本较 kW~50MW 1min~3hr 小
➢ 不足
• 系统复杂； • 有高速转动部件； • 轴承待机损耗问题
②储能系统的主要特点
储能类型
抽水储能
机 械 储 压缩空气 能
飞轮储能
超导储能 电 磁 储 电容器 能
超级电容
典型额定功率
100 ~ 2000MW
10 ~ 300MW
5kW ~ 1.5 MW
10kW~1M W
1~100kW 10kW~1M W
加州 加州
250 5000
能量 （kWh）
20000 32000 75000
储能技术/ 产品提供
商 Xtreme Power Xtreme Power A123 Systems Primus Power
4400
A123
1000 Enervault
500 ZBB Energy BYD
项目 状态 运行 规划
电系统
平衡电力消费， 平稳电力供应 及降低对发电
厂的依赖
中国
项目名称
项目时 项目地
间
点
国家风光储输 示范工程
2011
张北县
上海崇明风储 项目
2015
崇明岛
储能系统 20MW 2MW
智能电网中的储能技术应用研究
智能电网中的储能技术应用研究随着能源消耗的不断增加和全球能源危机的逼近，对可再生能源和能源储存技术的需求越来越大。
智能电网作为一个以可再生能源为主导、通过先进信息通信技术实现供需匹配和优化管理的电力系统，对储能技术的应用提出了更高的要求和挑战。
智能电网中的储能技术是将可再生能源的不确定性与需求波动性相匹配的关键，也是实现电网自主、安全和经济运行的重要手段。
储能技术可以在能源供应过剩的时候将多余电能储存下来，以备不时之需。
同时，在能源需求高峰期，储能技术又可以释放储存的电能，满足电力系统和用户的能源需求。
因此，储能技术的应用对于智能电网的可靠性、可持续性和经济性至关重要。
目前，智能电网中主要采用的储能技术包括电池储能技术、超级电容储能技术、压缩空气储能技术、液流储能技术等。
这些技术各具特点，在智能电网中发挥着不同的作用。
首先，电池储能技术是目前智能电网中最常见和实用的储能技术之一。
它具有高能量密度、长寿命、快速响应和较高的循环效率等优点。
电池储能技术可以将多余的电能储存起来，并在峰值需求期释放出来，实现电网供需的平衡。
此外，电池储能技术还可以为用户提供备用电源，保障用电的稳定性。
其次，超级电容储能技术是另一种在智能电网中广泛应用的储能技术。
超级电容具有快速充放电速度、长寿命和良好的高温性能等优势。
在智能电网中，超级电容可以提供短期储能，用于快速响应峰值需求期间的能量调度。
此外，超级电容还可以起到缓解电网瞬时电压和频率波动的作用，提高电网的稳定性。
此外，压缩空气储能技术也被广泛应用于智能电网中。
该技术通过将多余的电能转化为压缩空气，并储存于地下储气库中。
在用电高峰期，储气库中的压缩空气可以通过逆向风能或太阳能来释放，驱动涡轮发电机发电。
压缩空气储能技术具有高效能量传输和储存、长期储存能力和对环境友好等优点。
最后，液流储能技术是一种新兴的储能技术，在智能电网中的应用前景被广泛看好。
它利用电能将溶液分离成高低浓度的二元液体，再在需要时将二者重新混合，释放出储存的电能。
智能电网之储能 PPT课件
应用
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飞轮储能功率密度大于 5kW/kg，能量密度超过 20Wh/kg，效率在 90%以上，循环使用寿命长达 20a，工作温区-40~50℃，无噪音、无污染、维护 简单，主要用于不间断电源(UPS)/应急电源(EPS)、 电网调峰和频率控制。
超导磁储能系统与超级电容器储能
1
超导磁储能系统(SMES)
各电池储能系统的基本特性
1
电力 储能 系统 可利 用的 主要 电池
电池 种类 铅酸
镍镉
镍氢 锂 离子 钠硫
全钒 液流
单体标称 电压/V 2.0 1.0~1.3 1.0~1.3 3.7 2.08
1.4
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反应式
研发机构
主要电池厂家
主要电池厂家
主要电池厂家
主要电池厂家 东京电力公司、NGK、 上海电力公司 VRB、V-Fuel Pty、 住友电工、关西电力、 中国电力科学研究院
美国Vista公司
277kWh
引入风力发电系统
全程 调峰
美国马里兰大 学(1991)
24kWhபைடு நூலகம் 11610~46345
rad/min
电磁悬浮轴承，输出恒 压 110V/ 240V，储效
81%
电力 调峰
美国波音公司 100 kW/ 5 kWh
高温超导磁浮轴承
电力 调峰
德国(1996)
5MW/100MWh, 2250~4500 rad/min
2002
2001 2006
应用地
基本参数
作用
美国
30MJ/10MW
抑制系统低频振荡 和支撑系统电压
美国阿拉斯加电网
1.8GJ
电池储能技术的现状及发展趋势张幻灯片
电池储能技术的现状及发展趋势张幻灯片目前，电池储能技术已经广泛应用于各个领域，如电动车、智能家居、船舶、铁路、电力系统等。
特别是在电力系统领域，电池储能技术已成为重要的支撑技术，可以实现电网的平稳运行、容量平衡、备用电力等功能。
电池储能技术的应用还存在一些局限性，如成本较高、安全性不足等问题。
目前，随着电池储能技术的不断发展和完善，电池的成本逐步下降，其应用范围和领域也不断扩大。
1.高能量密度和长寿命电池的研发电池储能技术的发展离不开新材料和新技术的研发应用。
目前，高能量密度和长寿命电池已成为电池研发的重点方向。
未来，相信将会有更多的新型材料和新技术被应用到电池储能领域。
2.实现低成本高效能的电池制造技术电池制造技术是影响电池成本和性能的关键因素之一。
未来，应该加强电池制造技术的研发，实现低成本、高效能电池的制造。
3.提高电池组件的安全性目前，电池安全问题是电池储能技术应用的重要瓶颈之一。
未来，应该继续完善电池组件和电池系统的安全性，加强热稳定性和防爆能力，确保电池储能技术的可靠性和安全性。
4.多种电池技术的混合应用在电池储能技术的应用领域中，通常采用多种电池技术的混合应用。
例如，在电动车领域，采用多种电池技术的混合应用，可以实现更长的续航里程和更高的能量效率。
未来，多种电池技术的混合应用将成为电池储能技术的重要发展方向。
综上所述，电池储能技术是目前储能技术中应用最广泛、成熟度最高的技术之一。
未来，随着新材料、新技术的不断推出，电池储能技术将会在各个领域得到更广泛的应用。