DT新材料 新材料領(lǐng)域的行業(yè)門戶+媒體+智庫 技術(shù)交流、產(chǎn)業(yè)合作、成果轉(zhuǎn)化、企業(yè)宣傳 求職、實習、漲知識 儲能技術(shù)主要分為儲電與儲熱。目前儲能方式主要分為三類:機械儲能、電磁儲能、電化學(xué)儲能。 儲 能技術(shù)主要分為物理儲能(如抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等)、化學(xué)儲能(如鉛酸電池、氧化還原液流電池、鈉硫電池、鋰離子電池)和電磁儲能(如超導(dǎo) 電磁儲能、超級電容器儲能等)三大類。根據(jù)各種儲能技術(shù)的特點,飛輪儲能、超導(dǎo)電磁儲能和超級電容器儲能適合于需要提供短時較大的脈沖功率場合,如應(yīng)對電 壓暫降和瞬時停電、提高用戶的用電質(zhì)量,抑制電力系統(tǒng)低頻振蕩、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性等;而抽水儲能、壓縮空氣儲能和電化學(xué)電池儲能適合于系統(tǒng)調(diào)峰、大型應(yīng)急電 源、可再生能源并入等大規(guī)模、大容量的應(yīng)用場合。 目前最成熟的大規(guī)模儲能方式是抽水蓄能,它需要配建上、下游兩個水庫。在 負荷低谷時段抽水蓄能設(shè)備處于電動機工作狀態(tài),將下游水庫的水抽到上游水庫保存,在負荷高峰時設(shè)備處于發(fā)電機工作狀態(tài),利用儲存在上游水庫中的水發(fā)電。其 能量轉(zhuǎn)換效率在70%到75%左右。但由于受建站選址要求高、建設(shè)周期長和動態(tài)調(diào)節(jié)響應(yīng)速度慢等因素的影響,抽水儲能技術(shù)的大規(guī)模推廣應(yīng)用受到一定程度的 限制。目前全球抽水儲能電站總裝機容量9000萬千瓦,約占全球發(fā)電裝機容量的3%。 壓縮空氣儲能是另一種能實現(xiàn)大規(guī)模工業(yè)應(yīng)用的儲能方式。利用這種儲能方 式,在電網(wǎng)負荷低谷期將富余電能用于驅(qū)動空氣壓縮機,將空氣高壓密封在山洞、報廢礦井和過期油氣井中;在電網(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮空氣推動燃汽輪機發(fā)電。由 于具有效率高、壽命長、響應(yīng)速度快等特點,且能源轉(zhuǎn)化效率較高(約為75%左右),因而壓縮空氣儲能是具有發(fā)展?jié)摿Φ膬δ芗夹g(shù)之一。
機械儲能包括:抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能。 1、抽水儲能 抽水儲能是在電力負荷低谷期將水從下池水庫抽到上池水庫,將電能轉(zhuǎn)化成重 力勢能儲存起來,在電網(wǎng)負荷高峰期釋放上池水庫中的水發(fā)電。抽水儲能的釋放時間可以從幾個小時到幾天,綜合效率在70%~85%之間,主要用于電力系統(tǒng)的 調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等。抽水蓄能電站的建設(shè)受地形制約,當電站距離用電區(qū)域較遠時輸電損耗較大。 2、壓縮空氣儲能 壓縮空氣技術(shù)在電網(wǎng)負荷低谷期將電能用于壓縮空氣,將空氣高壓密封在報廢 礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞、過期油氣井或新建儲氣井中,在電網(wǎng)負荷高峰期釋放壓縮的空氣推動汽輪機發(fā)電。壓縮空氣主要用于電力調(diào)峰和系統(tǒng)備用,壓縮空 氣儲能電站的建設(shè)受地形制約,對地質(zhì)結(jié)構(gòu)有特殊要求。 3、飛輪儲能 飛輪蓄能利用電動機帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)化成機械能儲存起來,在需 要時飛輪帶動發(fā)電機發(fā)電。飛輪系統(tǒng)運行于真空度較高的環(huán)境中,其特點是沒有摩擦損耗、風阻小、壽命長、對環(huán)境沒有影響,幾乎不需要維護,適用于電網(wǎng)調(diào)頻和 電能質(zhì)量保障。飛輪蓄能的缺點是能量密度比較低。保證系統(tǒng)安全性方面的費用很高,在小型場合還無法體現(xiàn)其優(yōu)勢,目前主要應(yīng)用于為蓄電池系統(tǒng)作補充。
電磁儲能包括:超導(dǎo)儲能、電容儲能、超級電容器儲能。 1、超導(dǎo)儲能 超導(dǎo)儲能系統(tǒng)(SMES)利用超導(dǎo)體制成的線圈儲存磁場能量,功率輸送時 無需能源形式的轉(zhuǎn)換,具有響應(yīng)速度快(ms 級),轉(zhuǎn)換效率高(≥96%)、比容量(1-10 Wh/kg)/比功率(104-105kW/kg)大等優(yōu)點,可以實現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實時大容量能量交換和功率補償。SMES 可以充分滿足輸配電網(wǎng)電壓支 撐、功率補償、頻率調(diào)節(jié)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率輸送能力的要求。 2、超級電容器儲能 超級電容器根據(jù)電化學(xué)雙電層理論研制而成,可提供強大的脈沖功率,充電時 處于理想極化狀態(tài)的電極表面,電荷將吸引周圍電解質(zhì)溶液中的異性離子,使其附于電極表面,形成雙電荷層,構(gòu)成雙電層電容。電力系統(tǒng)中多用于短時間、大功率 的負載平滑和電能質(zhì)量峰值功率場合,如大功率直流電機的啟動支撐、態(tài)電壓恢復(fù)器等,在電壓跌落和瞬態(tài)干擾期間提高供電水平。
電化學(xué)儲能包括鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池、鈉硫電池等等。液流電池具有大規(guī)模儲能的潛力,但目前使用最廣泛的還是鉛酸電池。
儲能在電力系統(tǒng)中有著廣泛應(yīng)用,涵蓋發(fā)電、輸電、配電和終端用戶的所有方面。電網(wǎng)系統(tǒng)的儲能技術(shù)包括抽水蓄能、壓縮空氣、飛輪、化學(xué)電池、超級電容器等。除了比較成熟的抽水蓄能,其他儲能技術(shù)還處在工業(yè)化初期或研發(fā)階段。然而,各國政府已經(jīng)體會到儲能行業(yè)的重要性,因此都在不遺余力地發(fā)展儲能技術(shù)。 為了創(chuàng)造一個清潔的、可持續(xù)的未來,中國政府正在把政策中心轉(zhuǎn)移到清潔能 源技術(shù)。2013年底,中國發(fā)電總裝機量達1250吉瓦,其中包含91.4吉瓦風電(占7.3%的比例)。除了火力發(fā)電和水力發(fā)電,風電也是中國第三大電 力來源。而中國的光伏發(fā)電裝機量達18.1吉瓦,占全國的1.5%,超越美國成為全球最大的光伏市場。 由于發(fā)電裝機量的快速增長,中國的儲能需求也正在日益擴張。2013年, 中國的抽水蓄能裝機量總計21.5吉瓦,其他儲能技術(shù)裝機量為65兆瓦。去年,電網(wǎng)調(diào)峰負荷的儲能需求是95吉瓦,2014年預(yù)計增長到110吉瓦,這反 映出巨大的發(fā)展前景。此外,風電和光伏發(fā)電的集成電網(wǎng)將創(chuàng)造出儲能的巨大需求,2014年分別需要5.6吉瓦和3.8吉瓦。 電網(wǎng)系統(tǒng)儲能技術(shù)的種類多樣,以中國為例,主要采用鋰電池、鉛酸電池和流體技術(shù)。2013年這三種方式分別占60%、20%和14%。 儲能技術(shù)對電動汽車發(fā)展的重要性比較直觀。電動汽車的充電、巡航里程和安全問題都涉及電池。比如說,由于電池引發(fā)的安全事故減弱了消費者的信心,影響了電動汽車的發(fā)展。對于中國來說,電動汽車的發(fā)展除了石油替代,還可以解決城市汽車尾氣和噪聲污染。 來源:紙牌屋 |
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