一、儲能技術(shù)及應(yīng)用現(xiàn)狀
儲能技術(shù)的定義,在座各位專家對儲能應(yīng)該比較熟悉,目前儲能主要分以下四大類型:第一,機械儲能;第二,電磁儲能;第三,化學儲能;第四,相變儲能。
儲能技術(shù)的分類,物理儲能,主要包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能,電磁儲能包括超導儲能、超級電容儲能、高密度電容儲能;電化學儲能,以電池為主,有鉛酸、鎳氫、鋰離子、液留。
儲能技術(shù)分類,抽水蓄能,容量一般GW級以上,技術(shù)比較可靠,效率一般70-8及%,受地形限制,建設(shè)周期長,投資大。壓縮空氣儲能,主要特點是規(guī)模大、運行成本低,啟動時間長,3-5分鐘,可實現(xiàn)規(guī)?;?,缺點是必須找到合適的儲蓄洞,需要燃氣。飛輪儲能,主要特點是功率密度高、響應(yīng)速度快、效率高、壽命長,缺點是能量密度低、費用比較高。大家見的比較多的是電化學儲能,目前比較多的是鉛酸,瀝青也有一部分,以前的電動汽車里用的比較多,現(xiàn)在電力系統(tǒng)中有推廣價值的是全釩液流,發(fā)展比較快的是鋰離子電池,主要是電動汽車的拉動作用。
各類儲能技術(shù)的綜合比較,全世界儲能系統(tǒng),截止到2014年2月,全球儲能容量總共740GW,前幾年應(yīng)該是鈉硫,那樣鈉硫占45%,其它的占55%,在55%當中,鋰離子電池占32%,近一兩年來,國內(nèi)外的儲能上了一批鋰離子儲能電站。各類儲能技術(shù)綜合比較,從功率和放電時間來看,在電力系統(tǒng)當中,主要講電化學儲能,有達到GW級的,放電時間可以達到5-6小時,電池的應(yīng)用不太一樣。底下是鈉硫電池,鈉硫電池放電時間長,而且可以大功率放電。從效率和壽命來看,目前效率比較高的應(yīng)該是超級電容、鋰離子、飛輪、鈉硫、液流、鉛酸。
成本現(xiàn)狀,鈉硫電池運行壽命比較長,最初選擇了鈉硫電池為技術(shù)路線,鈉硫電池最大特點是技術(shù)被日本壟斷,全球只有NGK一家能做,目前在中國,也就是上海硅酸鹽所和上海電氣公司正在產(chǎn)業(yè)化推廣。
儲能技術(shù)的應(yīng)用,從發(fā)電側(cè)來看,輔助運行,取代/延緩新建機組;在輔助服務(wù)主要調(diào)頻、調(diào)峰、電壓支持、備用容量。
二、儲能在新能源發(fā)電中的典型應(yīng)用模式
電池儲能系統(tǒng)的組成,大概有四部分:儲能本體,常說的單體電池,一般要加電池管理系統(tǒng),可以大大提高電池成組以后的運行壽命,通過控制裝置,把直流電變成交流電,最高層還有儲能監(jiān)控系統(tǒng)。電池儲能系統(tǒng)的集成,以長壽命大容量電池單體為基礎(chǔ),高效管理技術(shù)為依托的標準電池模塊,標準化可擴展的儲能并網(wǎng)模塊設(shè)計,大規(guī)模儲能電站系統(tǒng)集成,滿足不同應(yīng)用場合的需求,經(jīng)過這幾年的發(fā)展,主要走模塊化和標準化技術(shù)路線,兼容性非常好。
電池儲能系統(tǒng)的典型應(yīng)用,目前,在低壓400伏以下主要是按功率等級接入低壓400伏電網(wǎng),按照2-4小時進行配置。接入方式,通過并網(wǎng)開關(guān)柜直接接入400V低壓電網(wǎng),通過生涯變單元接入10kV或35kV電壓等級,功率等于在200kW-1MW,時間是2-4小時。
三、儲能在新能源發(fā)電中的應(yīng)用
第一,儲能在新能源發(fā)電中的作用,平滑波動,跟蹤計劃,調(diào)峰填谷。第二,儲能在新能源發(fā)電中的系統(tǒng)優(yōu)化設(shè)計,主要是兩種方式:分布式和集中式。新能源發(fā)電應(yīng)用中儲能系統(tǒng)的選型分析,一般主要從以下幾方面考慮:一是技術(shù)需求;二是生命周期內(nèi)的效率和成本,采用凈現(xiàn)值計算方法,鈉硫電池儲能系統(tǒng)在減少風電預測與實際出力之差應(yīng)用場合的成本/效益分析。以飛輪儲能系統(tǒng)為例,在抑制波動的應(yīng)用場合。新能源發(fā)電應(yīng)用中儲能系統(tǒng)的容量配置優(yōu)化,用于平滑風電場輸出功率波動的儲能系統(tǒng)容量配置優(yōu)化算法。第三,新能源發(fā)電--儲能聯(lián)合運行控制技術(shù),跟蹤計劃出力,儲能跟蹤計劃口頭策略是實時補償風光儲聯(lián)合發(fā)電實際功率與發(fā)電計劃建的差值,根據(jù)當前的電池功率與電池剩余容量反饋值,確定儲能系統(tǒng)的最大工作能力,并向調(diào)度端上發(fā)當前允許使用容量。系統(tǒng)調(diào)頻。第四,典型應(yīng)用案例,日本六所村風電場鈉硫電池觸電項目,50MW的風電廠,配備30MW鈉硫電池儲能系統(tǒng),可以實現(xiàn)夜間風電存儲和日間的調(diào)峰能力。美國夏威夷風電場高級鉛酸電池儲能項目,風電30MW,儲能15MW/100MWh高級鉛酸儲能電池,爬坡率控制,平滑風力發(fā)電波動,提供電壓支撐。國家風光儲輸示范工程,主要作用是平滑波動之消峰填谷、按計劃出力、調(diào)頻。
四、儲能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用
第一,儲能在微電網(wǎng)中的作用,并網(wǎng)運行時候,系統(tǒng)正常運行時,儲能系統(tǒng)、光伏發(fā)電、風力發(fā)電并網(wǎng)運行,儲能提供的作用主要是平滑風電和光伏的波動。孤島運行系統(tǒng)儲能系統(tǒng)具備黑啟動功能,為微電網(wǎng)提供電壓和頻率支撐,PCS是關(guān)鍵設(shè)備,提供低壓型控制方式?;旌夏J剑瓤梢圆⒕W(wǎng)運行,也可以離網(wǎng)運行。第二,儲能在微電網(wǎng)中的優(yōu)化配置。第三,混合儲能在微電網(wǎng)中的應(yīng)用技術(shù),目前,儲能主要分功率型和能量型,功率型主要特點是循環(huán)壽命比較長,可以大功率充放電,能量型的循環(huán)壽命相對來講比較小,主要是小功率放電,通過兩種不同方式的混合可以大大延長儲能循環(huán)壽命,可以提高整個儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟效能。第四,含儲能的微電網(wǎng)運行控制技術(shù),對含有按儲能單元的微電網(wǎng)整體控制策略為主從控制策略。第五,典型案例,西班牙國家可再生能源與智能電網(wǎng)研究中心微網(wǎng)儲能應(yīng)用,主要是平衡新能源發(fā)電。天津濱海新區(qū)中信生態(tài)城微電網(wǎng)。東福山島微電網(wǎng),以風電、光伏和儲能為主的,當時用的是鉛酸電池。
五、新能源所儲能方向的工作介紹
第一,儲能系統(tǒng)集成設(shè)計;第二,儲能變流轉(zhuǎn)換技術(shù);第三,移動儲能供電技術(shù);第四,儲能接入電網(wǎng)規(guī)劃和并網(wǎng)分析;第五,儲能的容量優(yōu)化配置;第六,儲能的經(jīng)濟性分析。第七,混合儲能的協(xié)調(diào)控制技術(shù)。
成果應(yīng)用,包括河北承德智能農(nóng)莊微電網(wǎng)示范工程、江陰工況企業(yè)微電網(wǎng)等項目。國際交流,目前在葡萄牙有一個研發(fā)中心,正在開展規(guī)?;瘍δ茈娋W(wǎng)關(guān)鍵技術(shù)研究還有中英國際合作項目。
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