储能技术及其在现代电力系统中的应用
锂电池储能技术及其在电力系统中的应用

电力系统的稳定性
电力系统需要保持稳定运行,而锂 电池储能技术可以提供稳定、可靠 的电力支持,确保电力系统的安全 、经济运行。
提升电力质量
锂电池储能技术可以用于改善电力 质量,如调节电压波动、滤除谐波 等,提高电力系统的供电可靠性。
研究现状与发展趋势
国内外研究现状
介绍国内外在锂电池储能技术方面的研究进展情况,包括电池材 料、电池管理系统、电池回收与再利用等方面的研究现状。
能效性
提高储能系统的能效,降低运行成本。
经济性
控制储能系统的成本,提高性价比。
储能系统的优化目标与策略
提高电池寿命
通过优化充放电策略、控制电池温度 等手段,延长电池使用寿命。
提高能量利用率
通过优化能量调度和管理策略,提高 储能系统的能量利用率。
提高系统可靠性
通过冗余设计和故障预测与处理等手 段,提高储能系统的可靠性。
性。
锂电池储能技术可以解决可再生 能源发电的间歇性问题,提高电
力系统的可再生能源利用率。
锂电池储能技术可以优化电力系 统的调度和运行,提高电力系统
的运行效率。
存在的问题与不足
锂电池储能技术的成本仍然较 高,需要进一步降低成本以扩 大应用范围。
锂电池储能技术的安全性和可 靠性需要进一步提高,以确保 电力系统的稳定运行。
锂电池的充电与放电过程
锂电池充电
在充电过程中,锂离子从正极迁移到负极,储存电能;充电电压和电流需控制在 一定范围内,避免过充或欠充。
锂电池放电
在放电过程中,锂离子从负极迁移到正极,释放电能;放电速率和放电终止电压 应根据实际应用场景进行控制。
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锂电池储能系统设计与优化
储能技术及其在现代电力系统中的应用

储能技术及其在现代电力系统中的应用内容摘要从电力系统安全高效运行的角度论述了电能存储技术的重要性,介绍了目前常用的几种储能技术的发展现状,指出了该领域当前的热点研究问题。
现代电力系统中的新问题安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。
近年来,随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行,电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化,一些新的矛盾日显突出,主要的问题有:①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。
②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。
③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。
④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。
⑤电力企业市场化促使用户则需要能量管理技术的支持。
⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。
2000年到2001年初,美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力,出现了电力价格大范围波动以及多次停电事故;我国自2002年以来,已连续四年出现多个省市拉闸限电的状况;在世界上的其他国家和地区,也不同程度地出现了电力供应短缺的现象。
系统供电能力,尤其是在输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长,估计这种状况还会在一段时间内长期存在,对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。
加强电网建设(新建输电线路和常规发电厂),努力提高电网输送功率的能力,可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。
但是,由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约,电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐,同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题;另一方面,随着电力企业的重组,为了获取最大利益,企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率,而不是投资建设新的输电线路和发电厂。
因此,单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。
长期以来,世界各国电力系统一直遵循着一种大电网、大机组的发展方向,按照集中输配电模式运行。
储能技术及其在现代电力系统中的应用

储能技术及其在现代电力系统中的应用随着全球经济的不断发展和人民生活水平不断提高,越来越多的国家和地区开始积极开展可再生能源开发和利用,促进能源结构的转型,以缓解各种能源带来的环境问题。
可再生能源具有间接性和不稳定性等缺陷,需要进行有效的储存和利用,从而提高其可持续利用性和经济性。
储能技术的引入和应用,能够在一定程度上缓解电力系统中出现的能源负荷平衡问题,实现电力市场的有效运作,提高能源利用效率,降低能源消耗、污染和碳排放等,保障了人们的生活和经济发展的持续性和可持续性。
储能技术的分类根据能量的储存形式和储能方式的不同,储能技术可以分为多种类型,主要包括以下几种:电化学储能技术电化学储能是指将能量转化为电化学能并储存,当需要使用时,将电化学能转化成其他形式的能量。
电化学储能技术主要包括超级电容器和电池等。
超级电容器是一种电化学储能装置,它具有极高的充放电速度、循环寿命长、无污染异物、体积小、存储容量大等特点,并且适用于大电流、小电压环境下的储能需求。
电池则是将电化学能转化为电能的设备,包括铅酸电池、镍氢电池、锂电池等。
目前,电池广泛用于手机、平板电脑、笔记本电脑等小型电子设备上,并逐渐向汽车、电动车、交通、通讯、储能电网等领域拓展。
机械动能储能技术机械动能储能是指将外部能源转化为机械能并储存,当需要使用时,将机械能转化成电能或其他形式的能量。
机械动能储能技术主要包括飞轮储能、压缩空气储能等。
飞轮储能是指通过能源驱动飞轮进行加速,将能量储存在飞轮的旋转动能中,等到需要使用时,再通过飞轮转动将机械能转化为电能。
飞轮储能具有高效、环保、无噪音等特点,已经广泛应用于轨道交通、飞行器、高速列车等领域。
压缩空气储能则是将外部能源通过压缩空气的方式储存,等到需要使用时,通过膨胀机将空气膨胀,从而释放储存的能量。
热能储能技术热能储能是将外部能源转化为热能并储存,等到需要使用时,将热能转化为其他形式的能量。
热能储能技术主要包括热水储能、熔融盐储能等。
储能的作用及其电力系统应用

储能的作用及其电力系统应用储能是指将能量在一段时间内存储起来,以便在需要时释放出来使用的过程。
它在电力系统中起到了重要的作用。
下面将详细介绍储能的作用以及在电力系统中的应用。
1.调峰平谷:电力系统的负荷在不同时间段内存在差异,在峰值负荷时,电力系统需要提供大量的电能来满足需求,而在谷值负荷时,供电需求相对较低。
而储能可以在负荷谷值期间将电能储存起来,在负荷峰值期间将其释放出来,以平滑负荷曲线,实现调峰平谷的效果。
2.技术支持:储能技术可以为电力系统提供技术支持。
在极端天气等特殊情况下,电力系统可能会面临故障或者其他问题,而储能可以作为备用电源,在紧急情况下提供电能,维持系统的正常运行,保障用电的稳定供应。
3.接纳非稳定电源:随着可再生能源的快速发展,如风电、光伏发电等非稳定电源的并网比例逐渐增加。
然而,这些非稳定电源会受到天气等因素的影响,其输出功率波动较大。
储能可以在电力系统中接纳这些非稳定电源,并通过将多余的电能存储起来或者将其释放出来,以平衡供需之间的差异。
除了以上的作用外,储能还可以提供灵活性和可靠性,增加电力系统的韧性,减少电压和频率的波动等。
在电力系统中的应用主要有以下几种方式:1.能量存储电站:能量存储电站是将电能转化为其他形式的能量来储存起来,如机械能、化学能等。
常见的储能电站有抽水蓄能电站、压缩空气储能电站等。
这些电站可以提供大容量的储能,用于平衡负荷需求和应对紧急情况。
2.储能设备:储能设备是指通过将电能存储在电池、超级电容器等设备中,实现电能的存储和释放。
电动汽车电池、家用储能设备等都属于这一类别。
这些储能设备可以提供小型、分布式的储能解决方案,用于平衡电力系统的负荷波动和提供备用电源。
3.分布式储能系统:分布式储能系统将储能设备分散放置在用户侧或电力网侧的点位上,形成一个分布式的储能网络。
它可以实现在用户侧调峰平谷,提高用电效率和自给自足程度;在电力网侧参与电网调度,提高电网供能能力和抗扰能力。
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。
储能技术在电力系统中的应用

储能技术在电力系统中的应用随着社会经济的发展和科技的进步,能源问题成为了全球关注的焦点。
随之而来的是对电力系统的要求日益增加,传统的电力系统已经无法满足现代社会对电力的需求。
而储能技术的出现,为解决电力系统的问题提供了全新的思路和解决方案。
一、储能技术的意义和前景储能技术是指将电能转化为其他形式的能量储存起来,在需要的时候再将其转化回电能的一种技术。
它可以解决电力供需不平衡、可再生能源波动性大等问题,提供电力系统的稳定性和可靠性,同时还可以提高能源的利用效率。
因此,储能技术在电力系统中有着广阔的应用前景。
目前,储能技术已经广泛应用于电力系统的多个领域。
首先,它可以用于平衡电力系统的负荷需求和供应能力。
在电力需求高峰期,储能技术可以释放储存的电能,缓解供电不足的压力;而在电力需求低谷期,储能技术可以储存多余的电能,避免能源的浪费。
其次,储能技术可以应对可再生能源的波动性。
太阳能和风能等可再生能源的产生受到天气等因素的影响,而储能技术可以储存这些能源,在需要的时候释放出来,保证电力系统的稳定供应。
此外,储能技术还可以用于电力系统的备用电源和黑启动,提高电网的抗灾能力,并在电能储存和输电之间起到缓冲作用。
二、储能技术的类型和特点目前,常见的储能技术主要包括电化学储能技术、热能储能技术和机械储能技术。
其中,电化学储能技术是最常见和应用最广泛的一种技术,包括了锂电池、钠-硫电池、锌-铝电池等。
它具有能量密度高、环境污染小、寿命长等特点,适用于小型储能系统和电动汽车等领域。
热能储能技术主要通过储存热能来实现能量的转化和储存,如热能储存材料和热泵等。
机械储能技术则主要通过蓄能机械将电能转化为机械能,如压缩空气储能、飞轮储能等。
不同类型的储能技术各有其特点和优势,可以根据实际需求选择合适的技术。
电化学储能技术具有高能量密度和长寿命的优势,适用于大容量、长时间储能需求;热能储能技术则具有能量转化效率高的特点,适用于对能量转化效率要求较高的场景;机械储能技术则具有响应速度快和寿命长的优势,适用于短时间高功率输出的需求。
电力系统中的储能技术研究与应用

电力系统中的储能技术研究与应用储能技术是在电力系统中具有重要作用的关键技术之一。
随着可再生能源的普及和能源存储需求的增加,对于高效、可靠、可持续的电力系统运营变得越来越重要。
储能技术能够在电网供需平衡、调度灵活性和电能质量提升等方面提供有效支持。
本文将重点讨论当前电力系统中的储能技术研究和应用,并探讨其未来发展前景。
一、储能技术类型1.储水式储能技术储水式储能技术是一种将电能转化为水位能的技术,通过将电能转化为潜在能量来储存电力。
目前主要应用的是抽水蓄能技术和蓄能水电站。
抽水蓄能技术主要通过利用水库和水泵,将电网低谷时的多余电能转化为潜在能量,高峰时再通过水泵将水流转化为电力,以平衡电力供需。
蓄能水电站则是将富余电力用于瞬时泵水,高峰时通过发电机将水能转化为电力。
2.化学储能技术化学储能技术主要包括电池储能技术和氢能储存技术。
电池储能技术是目前应用最为广泛的储能技术之一,主要包括锂离子电池、钠离子电池和铅酸电池等。
这些电池能够将电能直接储存,并在需要时释放。
氢能储存技术则是将电能利用电解水的方式将水分解成氢和氧,并将氢气储存起来以供需要时使用。
3.压缩空气储能技术压缩空气储能技术是一种将电能转化为压缩空气储存的技术。
该技术主要通过将电能用于压缩空气,并将压缩空气储存起来。
在需要时,通过再次释放压缩空气来驱动发电机以产生电能。
这种技术具有较高的效率和储存容量,适用于大规模的储能需求。
4.超级电容器技术超级电容器技术是一种将电能以静电方式储存的技术。
这种技术主要依靠电子的吸附和电离将电能储存起来,并在需要时释放。
超级电容器具有高功率密度、长寿命和快速充放电特性等优点,适用于频繁的储能和释能需求。
二、储能技术应用1.平滑电网负荷储能技术能够将电能储存起来,在需要时快速释放以平滑电网负荷。
这对于电力系统的稳定运行至关重要,特别是在可再生能源发电波动较大的情况下。
通过储能技术,可以将低谷时的多余电能储存起来,并在高峰时释放,以满足电网负荷需求。
储能技术介绍及其在电力系统的应用

储能技术介绍及其在电力系统的应用摘要:储能技术是充分利用可再生能源、提高电力系统稳定性的有效手段。
据统计,2020 年3月全球已投运储能项目(含物理储能、电化学储能以及熔融盐储热)累计装机规模达184.7 GW,同比增长1.9%,中国的累计装机规模达到32.5GW,同比增长3.8%。
储能技术按照能量储存方式可主要划分为物理储能、化学储能和其他储能,各有不同的适合应用领域。
近年来新能源行业发展迅猛,特高压电网建设加快,清洁能源的建设规模越来越大,但新能源发电的间断性会对电力系统运行稳定性造成冲击,所以在新能源发电快速发展的同时,储能市场将会迎来快速增长。
本文主要介绍了目前储能技术的现状及其发展趋势,以及在电力系统发、输、配、用等方面的应用情况,可为储能技术研究和工程实践提供一定的参考。
关键词:储能技术;可再生能源;电力系统.0引言随着智能电网和新能源发电时代的到来,因新能源发电需要储能技术的配合来减少对电力系统运行稳定性的冲击,储能技术的影响日益增大,电力系统的发、输、配、用各个环节均有储能技术的应用[1]。
电力储能具有配置方式灵活、环境适应性强且建设周期短、快速响应和双向调节等特点。
我国能源革命将在2050年取得阶段性成果,能源清洁化率和终端电气化率将达到50%,储能市场空间巨大。
近3年来,在政策支持、储能技术进步、需求增长等因素共同作用下,我国电力储能技术应用快速发展并且具备了一定规模。
在电源侧,由于国家政策的补充完善,以及储能市场的快速发展,全国多家知名发电企业已率先开展电力储能技术具体应用研究。
在电网侧,为应对新能源大发展和特高压电网建设,加快智能电网建设进度,发挥储能技术调峰调频、系统备用、黑启动、改善电能质量等作用。
在用户侧,主要通过峰谷价差下的“谷充峰放”模式,改善电力负荷结构,发挥储能技术削峰填谷、需量管理、需求响应以及虚拟电厂等作用。
随着储能技术日趋成熟,储能产业化会逐步增大,储能技术在各个领域的应用将更加清晰,但一些缺点也在实际工程中暴露出来,如储能项目建设、消防安全等缺少相关标准执行,储能电池选型、电站规划配置、系统集成的理论不完善,缺乏相关工程参考,储能系统调控和运行维护缺少经验,储能电池SOC 标定误差较大,系统调控还未达到最优解等。
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储能技术及其在现代电力系统中的应用内容摘要从电力系统安全高效运行的角度论述了电能存储技术的重要性,介绍了目前常用的几种储能技术的发展现状,指出了该领域当前的热点研究问题。
现代电力系统中的新问题安全、优质、经济是对电力系统的基本要求。
近年来,随着全球经济发展对电力需求的增长和电力企业市场化改革的推行,电力系统的运行和需求正在发生巨大的变化,一些新的矛盾日显突出,主要的问题有:①系统装机容量难以满足峰值负荷的需求。
②现有电网在输电能力方面落后于用户的需求。
③复杂大电网受到扰动后的安全稳定性问题日益突出。
④用户对电能质量和供电可靠性的要求越来越高。
⑤电力企业市场化促使用户则需要能量管理技术的支持。
⑥必须考虑环境保护和政府政策因素对电力系统发展的影响。
2000年到2001年初,美国加州供电系统由于用电需求的增长超过电网的供电能力,出现了电力价格大范围波动以及多次停电事故;我国自2002年以来,已连续四年出现多个省市拉闸限电的状况;在世界上的其他国家和地区,也不同程度地出现了电力供应短缺的现象。
系统供电能力,尤其是在输电能力和调峰发电方面的发展已经落后于用电需求的增长,估计这种状况还会在一段时间内长期存在,对电力系统的安全运行将带来潜在的威胁。
加强电网建设(新建输电线路和常规发电厂),努力提高电网输送功率的能力,可以保证在满足系统安全稳定运行的前提下向用户可靠地输送电能。
但是,由于经济、环境、技术以及政策等方面因素的制约,电网发展难以快速跟上用户负荷需求增长的步伐,同时电网在其规模化发展过程中不可避免地会在一段时间甚至长期存在结构上的不合理问题;另一方面,随着电力企业的重组,为了获取最大利益,企业通常首先选择的是尽可能提高设备利用率,而不是投资建设新的输电线路和发电厂。
因此,单靠上述常规手段难以在短时间内有效地扭转电力供需不平衡的状况。
长期以来,世界各国电力系统一直遵循着一种大电网、大机组的发展方向,按照集中输配电模式运行。
在这种运行模式下,输电网相当于一个电能集中容器,系统中所有发电厂向该容器注入电能,用户通过配电网络从该容器中取用电能。
对于这种集中式输配电模式,由于互联大系统中的电力负荷与区域交换功率的连续增长,远距离大容量输送电能不可避免,这在很大程度上增加了电力系统运行的复杂程度,降低了系统运行的安全性。
目前,电力系统还缺乏高效的有功功率调节方法和设备,当前采用的主要方法是发电机容量备用(包括旋转备用和冷备用),这使得有功功率调控点很难完全按系统稳定和经济运行的要求布置。
某些情况下,即使系统有充足的备用容量,如果电网发生故障导致输电能力下降,而备用机组又远离负荷中心,备用容量的电力就难以及时输送到负荷中心,无法保证系统的稳定性。
因此,在传统电力系统中,当系统中出现故障或者大扰动时,同步发电机并不总是能够足够快地响应该扰动以保持系统功率平衡和稳定,这时只能依靠切负荷或者切除发电机来维持系统的稳定。
但是,在大电网互联的模式下,局部的扰动可能会造成对整个电网稳定运行的极大冲击,严重时会发生系统连锁性故障甚至系统崩溃。
美国和加拿大2003年8月14日发生的大停电事故就是一个惨痛的教训。
如果具有有效的有功和无功控制手段,快速地平衡掉系统中由于事故产生的不平衡功率,就有可能减小甚至消除系统受到扰动时对电网的冲击。
在现代电力系统中,用户对于电能质量和供电可靠性的要求越来越高。
冲击过电压、电压凹陷、电压闪变与波动以及谐波电压畸变都不同程度地威胁着用户设备特别是敏感性负荷的正常运行。
电力市场化的推行也促使电力供应商和用户一起共同寻求新的能量管理技术支持,以提高电网运行的安全性和经济性。
基于储能技术的解决方案能量存储技术可以提供一种简单的解决电能供需不平衡问题的办法。
这种方法在早期的电力系统中已经有所应用,例如在19世纪后期纽约市的直流供电系统中,为了在夜间将发电机停下来,采用了铅酸蓄电池为路灯提供照明用电。
随着电力技术的发展,抽水储能电站被用来进行电网的调峰。
抽水蓄能电站在夜晚或者周末等电网负荷较小的时间段,将下游水库的水抽到上游水库,在电网负荷峰值时段,利用上游水库中的水发电,补充峰荷的需求。
在美国,抽水蓄能机组容量约占总装机容量的3%,而在日本则超过了10%。
储能技术目前在电力系统中的应用主要包括电力调峰、提高系统运行稳定性和提高供电质量。
各种形式的储能电站可以在电网负荷低谷的时候作为负荷从电网获取电能充电,在电网负荷峰值时刻改为发电机方式运行,向电网输送电能,这种方式有助于减少系统输电网络的损耗,对负荷实施削峰填谷,从而获取经济效益。
另一方面,和常规的发电机和燃气轮机相比,这种方式在成本方面具有很大的优势。
它在电网低谷时刻使用电能,用电成本较低,不像柴油发电机或者燃气轮机那样需要消耗高成本的燃料。
为了实现效益最大化,合理选择储能电站的位置非常重要。
储能装置用于电力调峰,需要装置具有较大的储能容量。
显然,容量越大,制造和控制越困难。
但是,如果将储能装置用于系统稳定控制,就有可能采用小容量的储能,通过快速的电能存取,实现较大的功率调节,快速地吸收“剩余能量”或补充“功率缺额”,从而提高电力系统的运行稳定性,目前的研究包括频率控制、快速功率响应、黑启动等。
将储能电站用于用户侧,可以提高电能质量,增强系统的供电可靠性。
从技术上来说,现在已经可以利用储能装置为每一个用户(家用、商用或者工业用户)提供不间断的高质量供电电源,而且可以让用户自主选择何时通过配电回路从电网获取电能或向电网回馈电能。
储能电站工程通常都是由各自的投资企业全权负责运行管理。
实际经验表明,这种电站的工程设计与制造、现场安装以及运行维护等费用都超过了预想值。
因此,储能系统制造商转而寻求另外一种系统解决方案,即分布式储能(DES)系统。
对于供电紧张的电力系统来说,分布式储能技术可望提供最佳的解决方案,这是因为:①分布式储能系统是模块化的,可以快速组装,现场安装费用低。
②由于模块化的灵活性,当某一地区负荷需求增加时,采用分布式储能系统代替建设地区发电厂效果更好。
③分布式储能系统不会增加电力系统在环境保护方面的压力,而且有助于减少主力电厂以及分布式发电设备的化石燃料消耗和废气排放。
④分布式储能系统一般具有更高的能量转换效率以及更快的响应速度。
⑤采用分布式储能系统可以提高现有发电和输配电设备的利用率和运行经济性。
⑥大多数采用新技术的分布式储能系统都能很容易地实现多功能。
分布式储能系统可以有三种方式帮助实现对用户可靠供电:①在关键时刻辅助供电或者传输电能。
②将对供电负荷需求从峰值时刻转移到负荷低谷时刻。
③在强制停电或者供电中断的情况下向用户提供电能。
从增强系统运行稳定性和提高电能质量的角度看,分布式储能具有更大的优势,按照系统运行的要求来布置储能装置,可以得到更好的控制效果。
表1总结了储能系统在电力系统中的应用领域。
储能技术的发展现状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(Pumped Hydro Storage)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(Yanbaru,30MW)。
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 采用不同化学物质的先进蓄电池储能(Battery Storage)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。
它是一种低成本的通用储能技术,可用于电能质量调节和UPS等。
然而,由于这种蓄电池寿命较短,因此限制了其在能量管理领域中的应用。
ZnBr电池在20世纪70年代早期由Exxon开发成功,经过多年的研究和发展,已经建成了很多容量为数千瓦时的ZnBr电池储能系统并经过试验,其净效率为75%。
20世纪80年代初期澳大利亚新南威尔士大学率先研制出VRB(Vanadium Redox Flow Battery)电池,目前,在日本已安装了一套500kW/5MWh的VRB储能系统,其净效率高达85%。
近年来,各种新型的蓄电池被相继开发成功,并在电力系统中得到应用。
英国的Regenesys Technologies正在采用PSB(Polysulfide Bromide Flow Battery)电池建设一座15MW/120MWh的储能电站,其净效率约为75%。
NaS电池具有较高的储能效率(约89%),同时还具有输出脉冲功率的能力,输出的脉冲功率可在30s内达到连续额定功率值的六倍,这一特性使NaS电池可以同时用于电能质量调节和负荷的削峰填谷调节两种目的,从而提高整体设备的经济性。
在日本,目前采用NaS电池技术的储能示范工程有30多处,总储能容量超过20MW,可用于8h的日负荷峰谷调节。
与其他蓄电池相比,锂离子电池的主要优点是储能密度高(300~400kWh/m3,130kWh /t),储能效率高(接近100%)和使用寿命长(每次放电不超过储能的80%时可充3000次)。
由于具有上述优点,锂离子电池得到快速发展。
但是,尽管在几年之内锂电池已经占有小型移动设备电源市场份额的50%,生产大容量锂离子电池仍然有一些挑战性的工作要做,主要的障碍在于其居高不下的成本,这主要是由于它需要特殊的包装和配备必要的内部过充电保护电路。