2017版储能原理与技术作业及标准答案

《储能原理与技术》参考答案

第一章储能的基本概念和意义

一.名词解释：一次能源，二次能源，储能

答：

一次能源：指早就“自然”存在着的化石能源，只需要支付采掘费用；

二次能源：指人造的能源，不但需要支付采掘费用，还需支付存储费用；

储能: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。

二.简答题

1、储能技术的应用场合？

答：

（1）削峰填谷，负荷调节；

（2）紧急事故备用，系统安全；

（3）节约投资，提高设备利用率；

（4）方便使用：汽车——蓄电池；

（5）降低污染、环保：氢能；

（6）克服新能源利用中先天不稳定的缺陷：太阳能、风能

2、储能在电力系统中的作用？

答：

（1）电力调峰

（2）计划内的暂时电能支撑；

（3）改善电能质量，包括电流、电压和频率；

（4）在电网运行状态恶化时支持电网运行；

（5）可再生能源发电高渗透率接入下的电网平衡调节；

（6）提高电力资产利用率。

3、请列出影响储能技术选择的几个关键技术性能和经济性指标。

答：

（1）投资费用

（2）能量和功率密度

（3）循环寿命（4）对环境的影响

第二章抽水蓄能电站

简答题

①请配图说明抽水蓄能电站的工作原理？

答

工作原理：利用可以兼具水泵和水轮机两种工作方式的蓄能机组，在电力负荷出现低谷时（夜间）做水泵运行，用基荷火电机组发出的多余电能将上水库的水抽到上水库存储起来，在电力负荷出现高峰（下午及晚间）做水轮机运行，将水放下来发电。

2、抽水蓄能电站的类型？

答：

按与常规电站的结合情况分：纯抽水蓄能、混合式抽水蓄能

按调节性能分：日调节、周调节、季调节

按水头分：<600m单级可逆式；>600m多级或三机式

按布置特点分：地面式、地下式

按机组类型分：四机式、三机式、两机式

3、抽水蓄能电站的功能？

答：

（1）调峰填谷

（2）调频调相

（3）事故备用

（4）提高水（火、核）电站的综合利用率

（5）降低系统的能耗

（6）提高电力系统的灵活性和可靠性

4、影响抽水蓄能电站综合效率的因素有哪些？

答：

发电工况下蓄能电站输水系统、水轮机、发电机和主变压器的工作效率；

抽水工况下蓄能电站主变压器、电动机、水泵和输水系统的工作效率。

第三章压缩空气蓄能

1、压缩空气储能的原理？

答：

利用电力系统低容负荷时的多余电能将空气压缩储存在地下洞穴中，需要时再放出，经加热后通过燃气轮机发电机组发电，以供尖峰负荷的需要。

2、压缩空气蓄能电站优点？

答：

（1）改进电网负荷率，提高了经济性，使系统中大型发电机组的负荷波动减小，提高了它们的可靠性。

（2）和抽水蓄能电站相比，站址选择灵活。它不需建造地面水库，地形条件容易满足；

（3）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。同时由于大量能量储存在空气和燃料中，与抽水蓄能电站相比，有很高的能量密度；

（4）提高了系统的灵活性。压缩空气蓄能电站在压缩空气瞬间即可使用，在无照明的条件下也可以启动而且启动快,3分钟即可从空载达到额定出力，适于作旋转备用；

（5）可以实现模块化。压缩空气蓄能电站可以积木式地组装。一座 220MW 的电站可用25～50MW的小型压缩空气蓄能电站积木式地逐年扩建发展。

3、压缩空气储能的分类？

答：

（1）工作介质为空气，储存介质为空气

绝热时可分为先进绝热压缩空气储能和非冷却压缩空气储能；

非绝热时为传统压缩空气储能。

（2）工作介质为空气、液体，储存介质为空气

等温情况下可分为封闭式液气压缩空气储能和开放式液气压缩空气储能。

4、CAES的核心内容及关键技术是什么？

答：

CACES的核心内容是提高能量效率，减少能量损失，关键是热力过程的能

量损失。

关键技术可分为：

（1）高温蓄热技术及高效换热技术

（2）高温、高压压缩机、膨胀机技术

（3）系统优化和综合管理技术

论述题

配图说明冷热电联产PCAES的工作过程?

答：

简单PCAES工作过程会产生大量的热能和冷能，采用换热器收集压缩过程中产生的热能和膨胀过程产生的冷能，供给冷能用户和热能用户，这就是冷热电联产PCAES的工作原理。

第四章飞轮储能简化版本

简答题

1、飞轮储能的工作原理？

答：

工作原理:电力电子变换装置从外部输入电能驱动电动机旋转，电动机带动飞轮旋转，飞轮储存动能（机械能），当外部负载需要能量时，用飞轮带动发电机旋转，将动能转化为电能，再通过电力电子变换装置变成负载所需要的各种频率、电压等级的电能，以满足不同的需求。

2、飞轮储能的系统结构组成？

由飞轮、轴承、电机、变频\逆变控制器、辅助系统等部分组成。

3、飞轮储能的优点？

答：

(1)能量密度高：储能密度可达100～200 w.h/kg，功率密度可达5 000～10 000 w/kg，比镍氢电池大2－3倍。

(2)能量转换效率高：工作效率高达百分之90。

(3)体积小、重量轻：飞轮直径约二十多厘米，总重在十几千克左右。

(4)工作温度范围宽：对环境温度没有严格要求。

(5)低损耗、低维护、使用寿命长：磁悬浮轴承和真空环境使机械损耗可以被忽略，系统维护周期长；不受重复深度放电影响，能够循环几百万次运行，预期寿命20年以上。

(6) 环保：飞轮为纯机械结构，不会像内燃机产生排气污染

4、飞轮储能系统的关键技术是什么？

答：

(1)飞轮转子的设计：转子动力学，转子材料强度与密度的优化；

(2)磁轴承和真空设计：低功耗，动力设计，高转速，长寿命；

(3)机械备份轴承：磁悬浮轴承失效时，支撑转子。

(4)功率电子电路：高效率，高可靠性，低功耗的电动机/发电机系统；

(5)安全及保护特性：不可预期的动量传递，防止转子爆炸可能性，安全

轻型保护壳设计；