儲能技術(shù)的發(fā)展及應(yīng)用2儲能技術(shù)發(fā)展的瓶頸34儲能技術(shù)的分類1背景

儲能技術(shù)的典型運(yùn)用5儲能技術(shù)在系統(tǒng)調(diào)峰中的應(yīng)用風(fēng)電發(fā)展態(tài)勢迅猛中國風(fēng)電累計裝機(jī)容量統(tǒng)計(2006-2016)風(fēng)電已經(jīng)成為非水可再生能源中開發(fā)最為廣泛的能源2010年年底中國風(fēng)電累計裝機(jī)躍居世界第一；截止2016年年底，我國風(fēng)電累計并網(wǎng)裝機(jī)容量已達(dá)149GW，占全國總發(fā)電裝機(jī)容量的9%2016年，風(fēng)電發(fā)電量達(dá)到2410億千瓦時，占全國總上網(wǎng)電量的4%我國已投建8個千萬kW級風(fēng)電基地，規(guī)模均在4GW以上

背景風(fēng)電的并網(wǎng)和消納問題棄風(fēng)限電雖然在2013-2014年有所下降，但整體上仍呈上升趨勢。其中2016年棄風(fēng)總量高達(dá)497億千瓦時，是2014年的4倍風(fēng)的隨機(jī)性、間歇性決定了風(fēng)電機(jī)組出力在不斷變化，大規(guī)模風(fēng)電接入將對電力系統(tǒng)調(diào)頻、調(diào)峰造成影響，風(fēng)電的反調(diào)峰特性增加了電網(wǎng)調(diào)峰壓力。背景儲能技術(shù)為解決間歇性能源帶來的系統(tǒng)安全問題提供有效手段由于風(fēng)電等新能源發(fā)電具有波動性、不確定性，其大規(guī)模并網(wǎng)將對電網(wǎng)的安全和穩(wěn)定運(yùn)行帶來諸多挑戰(zhàn)，而儲能裝置具有對功率和能量的時間遷移能力，可以有效解決大規(guī)模風(fēng)電、光伏等新能源發(fā)電并網(wǎng)問題；通過大規(guī)模儲能技術(shù)可以實現(xiàn)電網(wǎng)的“削峰填谷”，增強(qiáng)電網(wǎng)運(yùn)行的經(jīng)濟(jì)性。背景抽水儲能，壓縮空氣儲能和飛輪儲能等機(jī)械儲能超導(dǎo)和超級電容儲能電磁儲能主要包括各種二次電池，有鋰離子電池，鉛酸電池，液流電池等，電化學(xué)儲能儲能技術(shù)的分類儲能技術(shù)是通過裝置或物理介質(zhì)將能量儲存起來以便以后需要時利用的技術(shù)儲能技術(shù)抽水儲能：抽水蓄能電站在應(yīng)用時必須配備上、下游兩個水庫。在負(fù)荷低谷時段，抽水儲能設(shè)備工作在電動機(jī)狀態(tài)，將下游水庫的水抽到上游水庫保存。在負(fù)荷高峰時，抽水儲能設(shè)備工作于發(fā)電機(jī)的狀態(tài)，利用儲存在上游水庫中的水發(fā)電。優(yōu)點:技術(shù)也較為成熟，在國內(nèi)外應(yīng)用較早，擁有大量的典型示范工程裝機(jī)容量很大，主要用于電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻和事故備用，應(yīng)用范圍較廣。機(jī)械儲能缺點:安裝地點受地理條件限制建設(shè)周期長，投資大與負(fù)荷中心有一定距離，需長距離輸電壓縮空氣儲能是指在電網(wǎng)負(fù)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(fù)荷高峰期釋放壓縮空氣推動汽輪機(jī)發(fā)電的儲能方式。優(yōu)點：輸出功率大（MW級），持續(xù)時間長（數(shù)小時）；單位建設(shè)成本低于抽水蓄能，具有較好的經(jīng)濟(jì)性；運(yùn)行壽命長，可循環(huán)上萬次，壽命可達(dá)40年；環(huán)境友好，零排放缺點：需要大的洞穴以存儲壓縮空氣，與地理條件密切相關(guān)，適用地點非常有限需要燃?xì)廨啓C(jī)配合，需要一定量的燃?xì)庾魅剂蠙C(jī)械儲能飛輪儲能是指利用電動機(jī)帶動飛輪高速旋轉(zhuǎn)，在需要的時候再用飛輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲能方式。優(yōu)點：效率高少維護(hù)，穩(wěn)定性好較高的功率密度響應(yīng)速度快缺點：能量密度低，只可持續(xù)幾秒至幾分鐘由于軸承的磨損和空氣的阻力，具有一定的自放電機(jī)械儲能超級電容器儲能根據(jù)電化學(xué)雙電層理論研制而成，又稱雙電層電容器，兩電荷層的距離非常?。ㄒ话?.5mm以下），采用特殊電極結(jié)構(gòu)，使電極表面積呈萬倍的增加，從而產(chǎn)生極大的電容量。

優(yōu)點：長壽命，循環(huán)次數(shù)多；充放電時間快、響應(yīng)速度快效率高少維護(hù)、無旋轉(zhuǎn)部件運(yùn)行溫度范圍廣，環(huán)境友好等缺點：超級電容器的電介質(zhì)耐壓很低，制成的電容器一般耐壓僅有幾伏，儲能水平收到耐壓的限制，因而存儲的能量不大能量密度低投資成本高有一定的自放電率電池儲能電化學(xué)儲能：主要包括各種二次電池，有鋰離子電池，鉛酸電池，液流電池等，這些電池多數(shù)技術(shù)上計較成熟，近些年來成為關(guān)注的重點，并且獲得了許多實際應(yīng)用。優(yōu)點：充放電效率高，鋰離子電池的充電效率高達(dá)95%以上能量密度大響應(yīng)速度快（毫秒級）循環(huán)壽命長缺點：價格偏高有一定的自放電率功率密度小電化學(xué)儲能釩液流電池儲能工作原理圖儲能技術(shù)在系統(tǒng)調(diào)峰中的應(yīng)用風(fēng)電反調(diào)峰特性為風(fēng)電功率曲線與電網(wǎng)負(fù)荷曲線具有相反的變化趨勢，即風(fēng)電接入將導(dǎo)致電網(wǎng)等效負(fù)荷峰谷差增加，極端情況是在電網(wǎng)高峰負(fù)荷時全網(wǎng)風(fēng)電場群輸出功率為零，而在電網(wǎng)低谷負(fù)荷時，全網(wǎng)風(fēng)電場群輸出功率達(dá)到其最大值，此種情形時的風(fēng)電接入對電網(wǎng)調(diào)峰影響最為嚴(yán)重。負(fù)荷低谷時段電網(wǎng)接納風(fēng)電的能力最小，而此時段往往又是風(fēng)電大發(fā)時段，因此，負(fù)荷低谷時段電網(wǎng)向下調(diào)峰容量不足已成為制約既有電網(wǎng)風(fēng)電接納能力的主要瓶頸。風(fēng)電具有反調(diào)峰特性—負(fù)荷低谷時段電網(wǎng)向下調(diào)峰容量不足已成為制約既有電網(wǎng)風(fēng)電接納能力的主要瓶頸儲能技術(shù)在系統(tǒng)調(diào)峰中的應(yīng)用儲能系統(tǒng)對負(fù)荷削峰填谷示意圖利用儲能系統(tǒng)對負(fù)荷“削峰填谷”，可有效抬高低谷負(fù)荷，使電網(wǎng)騰留出更多向下調(diào)節(jié)容量接納風(fēng)電。風(fēng)電場并網(wǎng)受限程度是影響儲能系統(tǒng)最優(yōu)配置的重要因素。風(fēng)電場并網(wǎng)能力受制于電