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6种储能技术发展现状

导读: 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。

  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。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,j出VRB(Vanadium Redox Flow Battery)电池,目前,在日本已安装了一套500kW/5MW.h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 Broe Flow Battery)电池建设一座15MW/120MW.h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。

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