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解析:我国能源互联网建设与储能进展

导读: 在全球新一轮科技革命和产业变革中,互联网理念、先进信息技术与能源产业深度融合,正在推动能源“互联网+”智慧能源新技术、新模式和新业态的兴起。

  天津市发布首个《城市能源互联网发展白皮书》

  2016年6月24日上午,天津市电力公司在津发布《城市能源互联网发展白皮书(2016)》,白皮书创新提出构建城市能源互联网,承接和融入全球能源互联网,实现更大范围的城市能源资源配置,实现城市能源清洁化、电气化、智能化和互联网化转型升级。该白皮书是国内外首个关于城市能源互联网发展的白皮书,将为全国乃至全球城市能源互联网发展提供了借鉴样本。

  北京市征集能源互联网领域储备项目

  2016年6月24日,为推进北京全国科技创新中心建设,深入实施《北京技术创新行动计划(2014-2017年)》,加快我市能源互联网领域技术创新及产业集聚发展,北京市科委面向社会公开征集能源互联网领域科技储备项目。

  项目征集方向为:(一)面向能源互联网应用的电力电子技术及装备,新型储能及智能电网(微网)。(二)多能源协同优化的智能分布式发电系统及装备。(三)供需联动预测及调度,智能运行控制与能量管理系统。(四)类型:包括具有重大创新突破的前沿技术研究、关键技术和高端装备研发、集成技术与工程技术攻关、利用能源互联网技术解决城市建设管理中热点问题等。

  储能是实现能源互联网的关键环节

  储能技术发展是保障清洁能源大规模发展和电网安全经济运行的关键。储能技术可以在电力系统中增加电能存储环节,使得电力实时平衡的“刚性”电力系统变得更加“柔性”,特别是平抑大规模清洁能源发电接入电网带来的波动性,提高电网运行的安全性、经济性、灵活性。储能技术一般分为热储能和电储能,未来应用于全球能源互联网的主要是电储能。

  储能技术应用广泛,市场需求潜力巨大,是能源互联网中的关键环节:储能技术的潜在需求很大,第一、光伏与风电等间歇性电源出力不稳定,当其发电占比达到较高比例时,会对电网造成一定的冲击,从而需要配套一定比例的储能来稳定风光电站的出力。第二、用电价格相对上网电价较高的地区,波峰波谷电价差异很大的地区,分布式配套储能往往很容易具经济性;微网、离网对于储能的需求也很直接。第三、储能应用于电力系统中将改变电能生产、输送和使用同步完成的模式,弥补电力系统中缺失的“储放”功能,以达到优化电力资源配置、提高能源利用效率之目的。第四、储能技术进步还带动了电动汽车的迅速发展。第五、在日渐兴起的能源互联网中,由于可再生能源与分布式能源在大电网中的大量接入,结合微网与电动车的普及应用,储能技术将是协调这些应用的至关重要的一环,储能环节将成为整个能源互联网的关键节点;能源互联网的兴起将显著拉动储能的需求,助推储能产业实现跨越式发展。

  在能源互联网背景下,电化学储能、储热、氢储能、电动汽车等储能技术或设备围绕电力供应,实现了电网、交通网、天然气管网、供热供冷网的“互联”,储能和能源转换设备共同建立了多能源网络的耦合关系。在未来的能源互联网中,部分新能源发电将通过制氢、制热等方式进行转换,或以电化学储能等双向电力储能设备存储并适时返回电网。在各电力储能技术的支撑下,新能源发电与热电联供机组、燃料电池、热泵等转换设备协调运行,实现了在新能源高效利用目标下,以电能为核心的多能源生产和消费的匹配。

  各种储能技术及产业发展现状和趋势

  储能从技术原理上主要可分为适合能量型应用的电化学储能、压缩空气储能、熔融盐蓄热、氢储能以及适合功率型短时应用的飞轮、超导和超级电容器储能等。

  抽水蓄能是目前技术最成熟、应用最广泛的大规模储能技术,具有规模大、寿命长、运行费用低等优点,目前效率可达70%左右,建设成本大致为3500元/kW~4000元/kW。缺点主要是电站建设受地理资源条件的限制,并涉及上、下水库的库区淹没、水质的变化以及库区土壤盐碱化等一系列环保问题。

  钠硫电池具有能量密度大,无自放电,原材料钠、硫易得等优点,缺点主要是倍率性能差、成本高,以及高温运行存在安全隐患等。未来发展趋势主要是提高倍率性能、进一步降低制造成本、提高长期运行的可靠性和系统安全性。

  目前主要的液流电池体系有:多硫化钠/溴、全钒、锌/溴、铁/铬等体系,其中全钒体系发展比较成熟,已建成多个MW级工程示范项目,具有寿命长、功率和容量可独立设计、安全性好等优点。缺点主要是效率和能量密度低、运行环境温度窗口窄。发展趋势主要是选用高选择性、低渗透性的离子膜和高导电率的电极提升效率,提高工作电流密度和电解质的利用率以解决高成本问题等。

  铅碳电池是在传统铅酸电池的铅负极中以“内并”或“内混”的形式引入,具有电容特性的碳材料而形成的新型储能装置。相比传统铅酸电池具有倍率高、循环寿命长等优点。但是碳材料的加入易产生负极易析氢、电池易失水等问题,发展趋势主要是进一步提高电池比能量密度和循环寿命,同时开发廉价、高性能的碳材料。

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