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大规模储能技术是支撑可再生能源普及的战略性技术

导读: 随着风能、太阳能等可再生能源和智能电网产业的迅速崛起,储能技术成为万众瞩目的焦点。

  随着风能、太阳能等可再生能源和智能电网产业的迅速崛起,储能技术成为万众瞩目的焦点。大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术,得到各国政府和企业界的高度关注。同时,其巨大的市场潜力也迅速吸引了风投基金的目光。本文就储能技术的需求背景、各种储能技术的现状和前景加以介绍。

  为什么需要储能技术?

  首先,大规模高效储能技术是实现太阳能、风能等可再生能源普及应用的关键技术。

  风能、太阳能和海洋能等可再生能源发电受季节、气象和地域条件的影响,具有明显的不连续、不稳定性。发出的电力波动较大,可调节性差。当电网接入的风电发电容量过多时,电网的稳定性将受到影响。目前,可再生能源发电的大规模电网接入是制约其发展的瓶颈。配套大规模高效储能装置,可以解决发电与用电的时差矛盾及间歇式可再生能源发电直接并网对电网冲击,调节电能品质。同时,储能技术在离网的太阳能、风能等可再生能源发电应用中具有不可或缺的重要作用。

  其次,大规模高效储能技术是构建坚强智能电网的关键。

  电力工业是国民经济的基础产业,为经济发展和社会进步提供了重要保障。智能电网技术是提高电力系统安全性、稳定性、可靠性和电力质量的重要技术,被奥巴马政府列为经济刺激方案的重要内容。储能技术作为提高智能电网对可再生能源发电兼容量的重要手段和实现智能电网能量双向互动的中枢和纽带,是智能电网建设中的关键技术之一。

  第三,高效储能系统用于高耗能企业和国家重要部门的备用电源。

  电解、电镀及冶金等行业,电车、轻轨和地铁等交通部门,都是集中用电大户。使用储能电池用“谷电”对储能系统充电,在高峰期应用于生产、运营,电能的利用效率高,不仅可以减轻电网负担,还可以降低运营成本。

  高效储能系统的另外一个重要应用是用作政府、医院、军事指挥部等重要部门的备用电站。在非常时期保证稳定、及时的应急电力供应。

  有哪些大规模储能技术?

  至今为止,人们已经开发了多种储能技术。主要分为物理储能、化学储能两个大类。物理储能主要包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能和超导磁储能。化学储能主要包括铅酸电池、液流储能电池、二次电池(镍氢电池、锂离子电池)和钠硫电池。

  根据各种应用场合对储能功率和储能容量要求的不同,各种储能技术都有其适宜的应用领域。适合于大规模储能的技术主要有液流电池、钠硫电池、铅酸电池、抽水和压缩空气储能。近几年来,随着锂离子电池技术的进步,锂离子电池也逐步向用于分散储能及规模储能领域渗透。

  抽水储能是目前唯一成熟的大规模储能方式。它是指在电力负荷低谷期将水从低水位水库抽到高水位水库,将电能转化成重力势能储存起来,在电网负荷高峰期释放高水位水库中的水发电。抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天,主要用于电力系统的调峰、调频、非常时期备用等。其突出优点是规模大、寿命长、运行费用低。但抽水储能电站的建设受地形制约,建设周期长,也会带来一定的生态问题,也受水资源的制约。因此,只能因地制宜适当发展。

  化学储能有何优势?

  钠硫电池储能

  钠硫电池以钠和硫分别用作阳极和阴极。氧化铝陶瓷同时起隔膜和电解质的双重作用。在一定的工作温度下,钠离子透过电解质隔膜与硫之间发生的可逆反应,形成能量的释放和储存。

  钠硫电池最大的特点是:比能量密度高,是铅酸电池的3~4倍,体积小;可大电流、高功率放电;充放电效率高。且硫和钠的原料资源储量丰富。

  钠硫电池的不足之处在于:其正、负极活性物质的强腐蚀性,对电池材料、电池结构及运行条件的要求苛刻;电池的充放电状态(SOC)不能准确在线测量,需要周期性的离线度量;运行温度在300℃~350℃,需要附加供热设备来维持温度;并且钠硫电池仅只在达到300℃左右的温度下才能运行,由此造成启动时间很长,这在一定程度上限制了其应用。例如风力发电具有明显的季节性和随机性,在夏季风力资源不佳时,需要储能系统间歇性运行,这要求配套的储能有较好的启动特性。另外,如果陶瓷电介质一旦破损形成短路,高温的液态钠和硫就会直接接触,发生剧烈的放热反应,产生高达2000℃的高温,存在严重的安全隐患。

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