储能系统课件.ppt

,储能系统,目录,CONTENTS,PART01蓄电池储能,PART02超导磁体储能,PART03超级电容储能,1,蓄电池储能,（1）铅酸蓄电池,能量储存方式：化学能；优势：可以控制频率、电压使用，靠近负载安装有利于减少损耗；缺点：最主要的缺点是使用寿命短，要及时更换。,电极主要由铅及其氧化物制成，电解液是硫酸溶液的一种蓄电池，铅酸蓄电池是能够用于大容量储存电能的蓄电池。放电状态下，正极主要成分为二氧化铅，负极主要成分为铅；充电状态下，正负极的主要成分均为硫酸铅。分为排气式蓄电池和免维护铅酸电池。,铅酸蓄电池,04,蓄电池容量的单位：A放电电流I*放电时间T，例如7AH电池如果连续放电电流0.35A，那么时间可连续20小时。电池放电C率充放电倍率=充放电电流/额定容量；例如：额定容量为100Ah的电池用20A放电时，其放电倍率为0.2C。,蓄电池的比能量：Wh/kg，指单位质量/体积的器件可提供的能量，其典型单位是Wh/kg或Wh/L。,铅酸蓄电池,05,铅酸蓄电池最明的特征是其顶部有可拧开的塑料密封盖，上面还有通气孔。铅酸蓄电池需要在每次保养时检查电解液的密度和液面高度，如果有缺少需添加蒸馏水。随着蓄电池制造技术的升级，铅酸蓄电池发展为铅酸免维护蓄电池和胶体免维护电池，铅酸蓄电池使用中无需添加电解液或蒸馏水。,铅酸蓄电池主要用途,铅酸水电池大多应用在牵引车、三轮车、汽车起动等，而免维护铅酸蓄电池应用范围更广，包括不间断电源、电动车动力、电动自行车电池等。铅酸蓄电池根据应用需要分为恒流放电（如不间断电源）和瞬间放电（如汽车启动电池）。,铅酸蓄电池的缺点：比能量低，2535Wh/kg，能量密度小，尺寸和质量大，循环寿命短。,（2）镉镍蓄电池,采用金属镉作负极活性物质，氢氧化镍作正极活性物质的碱性蓄电池。,主要用途：大型袋式和开口式镉镍电池主要用于铁路机车、矿山、装甲车辆、飞机发动机等作起动或应急电源。,优点：使用寿命长，受温度影响小，放电速度高；缺点：效率低（60%70%），成本高。,（3）锂离子电池和锂离子聚合物电池,锂离子电池：是一种二次电池（充电电池），它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。根据锂离子电池所用电解质材料的不同，锂离子电池分为液态锂离子电池和聚合物锂离子电池。锂离子电池以碳素材料作为负极，以含锂化合物作为正极材料，只含有锂离子。锂电池：以金属锂作为负极材料。,聚合物锂离子电池所用的正负极材料与液态锂离子都是相同的，它们的主要区别在于电解质的不同，液态锂离子电池使用液体电解质，聚合物锂离子电池则以固体聚合物电解质来代替，这种聚合物可以是“干态”的，也可以是“胶态”的，目前大部分采用聚合物凝胶电解质。,锂离子电池优点：电压高单体电池的工作电压高达3.7-3.8V（磷酸铁锂的是3.2V），是Ni-Cd、Ni-MH电池的3倍；比能量大能达到的实际比能量为555Wh/kg左右，即材料能达到150mAh/g以上的比容量（3-4倍于Ni-Cd，2-3倍于Ni-MH），已接近于其理论值的约88%。循环寿命长,主要用途：可充电锂离子电池是目前手机、笔记本电脑等现代数码产品中应用最广泛的电池,锂离子电池,08,（4）钠硫电池,钠硫电池由正极、负极、电解质、隔膜和外壳组成，与一般二次电池（铅酸电池、镍镉电池等）不同，钠硫电池是由熔融电极和固体电解质组成，负极的活性物质为熔融金属钠，正极活性物质为液态硫和多硫化钠熔盐,比能量高。其理论比能量为760Wh/Kg，实际已大于150Wh/Kg，是铅酸电池的3-4倍。可大电流、高功率放电。其放电电流密度一般可达200-300mA/cm2，并瞬时间可放出其3倍的固有能量；,主要特点：,充放电效率高。充放电电流效率几乎100%。,不足之处：其工作温度在300-350，所以，电池工作时需要一定的加热保温。但采用高性能的真空绝热保温技术，可有效地解决这一问题。,钠硫电池在以下几个方面已经广泛应用：削峰填谷。在用电低谷期间储存电能，在用电高峰期间释放电能满足需求。钠硫电池示范项目以这方面的应用为主可再生能源并网。以钠硫电池配套风能、太阳能发电并网，可以在高功率发电的时候储能，在高功率用电的时候释能，提高电能质量；,钠硫电池,10,独立发电系统。用于边远地区、海岛的独立发电系统，通常和新能源发电相结合；工业应用。企业级用户在采用钠硫电池夜间充电、白天放电以节省电费的同时，还同时能够提供不间断电源和稳定企业电力质量的作用；输配电领域。用于提供无功支持、缓解输电阻塞、延缓输配电设备扩容和变电站内的直流电源等，提高配电网的稳定性，进而增强大电网的可靠性和安全性,（5）全钒液流电池,全钒液流电池是一种以钒为活性物质呈循环流动液态的氧化还原电池。,钒电池电能以化学能的方式存储在不同价态钒离子的硫酸电解液中，通过外接泵把电解液压入电池堆体内，在机械动力作用下，使其在不同的储液罐和半电池的闭合回路中循环流动，采用质子交换膜作为电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并发生电化学反应，通过双电极板收集和传导电流，从而使得储存在溶液中的化学能转换成电能,钠硫电池,11,钒电池作为储能系统使用，具有以下特点：,功率大：美国商业化示范运行的钒电池的功率已达6兆瓦自放电低，在系统处于关闭模式时，储罐中的电解液无自放电现象；能量效率高，可达75%80%，性价比非常高；钒电池的活性物质存在于液体中，电解质离子只有钒离子一种，故充放电时无其它电池常有的物相变化，电池使用寿命长；充、放电性能好，可深度放电而不损坏电池.还有响应速度、快安全性高、成本低、选址自由度大，占地少，系统可全自动封闭运行，不会产生酸雾，没有酸腐蚀。,全钒液流电池,12,钒流电池因其独特优点，使其在许多领域有着广泛的应用：,风力发电市场；光伏发电；电网调峰；电动汽车电源；不间断电源和应急电源；供电系统。,正因为全钒液流电池储能系统拥有诸多优势，有业内分析人士表示，全钒液流电池技术未来在储能行业具备无可估量的发展潜力，甚至有可能将改变未来的能源格局。据相关媒体报道，与其他储能技术相比，全钒液流电池储能技术因其使用寿命长、规模大、安全可靠等突出的优势，成为规模储能的首选技术之一。2012年，美国制定的储能技术发展规划已经将全钒液流电池列在首位。,全钒液流电池,13,中国万亿储能市场将启动,按照我国新能源汽车(行情专区)产业发展规划和近年来电池行业数据的测算，钒电池所应用的风电储能设备和城市调峰储能设备市场规模将在11000亿元左右，为国家经济发展的大趋势又给钒电池产业带来了历史性机遇。未来，钒电池将引导世界纯电动汽车的电池潮流。目前关于钒电池，政府层面与产业界以及学术界都有共识，均认为钒电池在中国具备发展前景。首先，中国钒矿资源丰富，拥有核心技术，通过跨国整合，目前中国公司已掌握了世界的钒电池关键技术，钒电池的特点也适合中国电网的需求，如寿命长、可重复放电、可靠性高，完全能满足中国建设智能电网的需求。我国钒储量占全球钒储量的35%，居全球第一位；我国钒产量占到全球产量的48%，2010年我国钒产量达到6.15万吨，优越的资源禀赋为我国发展钒电池产业创造了得天独厚的条件。,全钒液流电池,14,2,超导磁体储能,超导磁储能装置是利用超导材料制成的线圈，由电网经变流器供电励磁，在线圈中产生磁场而储存能量，在需要时可将此能量经逆变器进回电网或作其他用途。可储存能量为：=122,由于超导体电阻为零，能量储存时的损耗极小，超导储能的效率可达90%以上，比抽水储能、飞轮储能和蓄电池储能的效率高得多。超导储能的优点主要是功率大、质量轻、体积小、损耗小、反应快等等,超导磁体储能优越性：,可长期无损耗地储存能量，其转换效率超过90%。可通过采用电力电子器件的变流技术实现与电网的连接，响应速度快（毫秒级）；除了真空和制冷系统外没有转动部分，使用寿命长；由于其储能量与功率调制系统的容量可独立地在大范围内选取，因此可将超导储能系统建成所需的大功率和大能量系统。,超导储能的主要缺点明显，这些不足限制了它的产业化和应用：超导材料的临界温度还有待提高;超导材料的价格还比较高，有的比常规材料高几十倍甚至上百倍;超导技术所应用的低温制冷系统的制备还比较复杂，且制冷机的免维护寿命较短。,超导磁体储能,16,3,超级电容器储能,超级电容器是指介于传统电容器和充电电池之间的一种新型储能装置，它既具有电容器快速充放电的特性，同时又具有电池的储能特性。超级电容器是通过电极与电解质之间形成的界面双层来存储能量的新型元器件。,与蓄电池和传统物理电容器相比，超级电容器的特点主要体现在：,功率密度高。功率密度高，可达300W/KG5000W/KG，相当于电池的510倍，远高于蓄电池的功率密度水平；循环寿命长