大容量储能技术发展研究报告.doc
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1、大容量储能技术发展研究报告普能公司成立于2006年,专注于新型大容量储能产品全钒液流氧化还原钒电池(VanadiumRedoxBattery,简称为钒电池)的技术研发与商业化应用,面向全球市场以安全优质的储能产品与解决方案来提高电力质量、突破可再生能源应用技术瓶颈、提升能源使用效率。目前,普能公司拥有全球钒电池领域核心发明专利的50%以上,共拥有核心专利15项,覆盖全球24个国家和地区,并已经成功突破钒电池技术的成本瓶颈。近几十年来,储能技术的研究和发展一直受到各国能源、交通、电力、电讯等部门的重视。储能技术已被视为电网运行过程中“采发输配用储”六大环节中的重要组成部分。电力系统中引入储能环节
2、后,可以有效地实现需求侧管理,不仅更有效地利用电力设备,降低供电成本,还可以促进可再生能源的应用,也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。国际储能技术的现状与趋势目前电能储存的形式可分为四类:物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)、电化学储能(如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器等)、电磁储能(如超导电磁储能等)和相变储能(如冰蓄冷等)。抽水储能抽水储能技术在电力负荷低谷期将水从下池水库抽到上池水库,将电能转化成重力势能储存起来,在电网负荷高峰期释放上池水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天,综合效率在70%85%之间,主要用于电
3、力系统的调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能电站的建设受地形制约,当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。目前,世界范围内抽水蓄能电站总装机容量9000万千瓦,约占全球发电装机容量的3。我国国家电网公司规划2020年公司经营区域内抽水蓄能规模将达到2692万千瓦。压缩空气储能压缩空气技术在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气,将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中,在电网负荷高峰期释放压缩的空气推动汽轮机发电。最早实现商业化运营的压缩空气储能系统于1978年建于德国,装机容量为290兆瓦。另一个成功案例是1991年建于美国亚拉巴马州的压缩空气储能系统,它
4、把压缩空气储存在地下450米的废盐矿中,可以为110兆瓦的汽轮机连续提供26小时的压缩空气。压缩空气储能电站的建设受地形制约,对地质结构有特殊要求。目前随着分布式电力系统的发展,人们对于812兆瓦微型压缩空气储能系统(micro-CAES)开始关注。飞轮蓄能飞轮蓄能利用电动机带动飞轮高速旋转,将电能转化成机械能储存起来,在需要时飞轮带动发电机发电。飞轮系统运行于真空度较高的环境中,其特点是没有摩擦损耗、风阻小、寿命长、对环境没有影响,几乎不需要维护,适用于电网调频和电能质量保障;缺点是能量密度比较低,保证系统安全性方面的费用很高,在小型场合还无法体现其优势,目前主要应用于为蓄电池系统作补充。钠
5、硫电池钠硫电池在300的高温环境下工作,其正极活性物质是液态硫(S);负极活性物质是液态金属钠(Na),中间是多孔性陶瓷隔板。钠硫电池的主要特点是能量密度大(是铅蓄电池的3倍)、充电效率高(可达到80%)、循环寿命比铅蓄电池长等;然而钠硫电池在工作过程中需要保持高温,有一定安全隐患。东京电力公司在钠硫电池系统开发方面处于国际领先地位,2004年在Hitachi自动化系统工厂安装了当时世界上最大的钠硫电池系统,容量是9.6MW/57.6MWh。液流电池液流电池的活性物质可溶解分装在两大储存槽中,溶液流经液流电池,在离子交换膜两侧的电极上分别发生还原与氧化反应。此化学反应为可逆的,因此可达到多次充
6、放电的能力。此系统之储能容量由储存槽中的电解液容积决定,而输出功率取决于电池的反应面积。由于两者可以独立设计,因此系统设计的灵活性大而且受设置场地限制小。液流电池已有全钒、钒溴、多硫化钠/溴等多个体系,液流电池电化学极化小,其中全钒液流电池具有能量效率高、蓄电容量大、能够100%深度放电、可实现快速充放电,且寿命长等优点,全钒液流电池已经实现商业化运作,能够有效平滑风能发电功率。在日本运营的容量为4兆瓦的全钒液流电池为当地32兆瓦的风电场提供储能,并已运行27万次循环,世界上还没有任何其他储能技术能够实现这一要求。锂离子电池锂离子电池的阴极材料为锂金属氧化物,具有高效率、高能量密度的特点,并具
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