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储能电站!是噱头还是趋势!三大储能电站简介

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最近,储能这个词比较火,最多的其实是储电,以下简要介绍各种储能技术的基本原理及其发展现状。


1,抽水储能

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抽水蓄能电站在应用时必须配备上、下游两个水库。在负荷低谷时段,抽水储能设备工作在电动机状态,将下游水库的水抽到上游水库保存。在负荷高峰时,抽水储能设备工作于发电机的状态,利用储存在上游水库中的水发电。一些高坝水电站具有储水容量,可以将其用作抽水蓄能电站进行电力调度。利用矿井或者其他洞穴实现地下抽水储能在技术上也是可行的,海洋有时也可以当作下游水库用,1999年日本建成了第一座利用海水的抽水蓄能电站。

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抽水储能最早于19世纪90年代在意大利和瑞士得到应用,1933年出现了可逆机组(包括泵水轮机和电动与发电机),现在出现了转速可调机组以提高能量的效率。抽水蓄能电站可以按照任意容量建造,储存能量的释放时间可以从几小时到几天,其效率在70%至85%之间。

抽水储能是在电力系统中得到最为广泛应用的一种储能技术,其主要应用领域包括能量管理、频率控制以及提供系统的备用容量。目前,全世界共有超过90GW的抽水储能机组投入运行,约占全球总装机容量的3%。限制抽水蓄能电站更广泛应用的一个重要制约因素是建设工期长,工程投资较大。


2,先进蓄电池储能

据估计,全球每年对蓄电池的市场需求大约为150亿美元,在工业用蓄电池方面,如:用于UPS(不间断电源)、电能质量调节、备用电池等,其市场总量可达50亿美元。在美国、欧洲以及亚洲,正在组建生产电力系统储能用的高性能蓄电池企业。在过去的12至18个月里,已有生产能力达每年300MW的蓄电池生产线投入运行。


铅酸电池是最古老、也是最成熟的蓄电池技术。它是一种低成本的通用储能技术,可用于电能质量调节和UPS等。然而,由于这种蓄电池寿命较短,因此限制了其在能量管理领域中的应用。ZnBr电池在20世纪70年代早期由Exxon开发成功,经过多年的研究和发展,已经建成了很多容量为数千瓦时的ZnBr电池储能系统并经过试验,其净效率为75%。20世纪80年代初期澳大利亚新南威尔士大学率先研制,j出VRB(VanadiumRedoxFlowBattery)电池,目前,在日本已安装了一套500kW/5MW·h的VRB储能系统,其净效率高达85%。

近年来,各种新型的蓄电池被相继开发成功,并在电力系统中得到应用。英国的RegenesysTechnologies正在采用PSB(PolysulfideBroeFlowBattery)电池建设一座15MW/120MW·h的储能电站,其净效率约为75%。NaS电池具有较高的储能效率(约89%),同时还具有输出脉冲功率的能力,输出的脉冲功率可在30s内达到连续额定功率值的六倍,这一特性使NaS电池可以同时用于电能质量调节和负荷的削峰填谷调节两种目的,从而提高整体设备的经济性。在日本,目前采用NaS电池技术的储能示范工程有30多处,总储能容量超过20MW,可用于8h的日负荷峰谷调节。

与其他蓄电池相比,锂离子电池的主要优点是储能密度高(300~400kW·h/m3,130kW·h/t),储能效率高(接近100%)和使用寿命长(每次放电不超过储能的80%时可充3000次)。由于具有上述优点,锂离子电池得到快速发展。但是,尽管在几年之内锂电池已经占有小型移动设备电源市场份额的50%,生产大容量锂离子电池仍然有一些挑战性的工作要做,主要的障碍在于其居高不下的成本,这主要是由于它需要特殊的包装和配备必要的内部过充电保护电路。


在所有的蓄电池中,Metal-air电池结构最为紧凑,并且可望成为成本最低的蓄电池,这是一种对于环境无害的蓄电池。其主要的缺点是这种电池的充电非常困难而且效率很低。


3,压缩空气储能

压缩空气储能不是象电池储能那样的简单储能系统,它是一种调峰用燃气轮机发电厂,对于同样的电力输出,它所消耗的燃气要比常规燃气轮机少40%。这是因为,常规燃气轮机在发电时大约需要消耗输入燃料的2/3进行空气的压缩,而CAES则可利用电网负荷低谷时的廉价电能预先压缩空气,然后根据需要释放储存的能量加上一些燃气进行发电。压缩空气常常储存在合适的地下矿井或者溶岩下的洞穴中。通过溶岩建造这样的洞穴大约需要1年半到两年的时间。

第一个投入商用运行的CAES是1978年建于德国Hundorf的一台290MW机组。美国1991年在Alabama的McIntosh建成了第二台商用CAES,机组功率为110MW,整个建设耗时30个月,耗资6500万美元,这台机组能够在14min之内并网。第三台商业运行CAES,也是目前世界上最大容量的CAES,计划建在Ohio州的Norton,整个电站装机容量为2700MW,共有9台机组,压缩空气储存在一个现有的位于地下2200ft深的石灰石矿井里。



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