智能电网之储能 PPT课件

智能电网之储能 杨凤惠 1 目录 电能可以转换为化学能 势能 动能 电磁能等形态存储 按照其具体方式可分为机械 电磁 电化学和相变储能四大类型 机械储能 抽水蓄能压缩空气储能飞轮储能 电磁储能 电化学储能 相变储能 超导储能超级电容储能高能密度电容储能 铅酸 镍氢 镍镉 锂离子 钠硫和液流等电池储能 冰蓄冷储能 储能技术的分类 应用 调峰填谷 调频 调相 紧急事故备用 黑启动和提供系统的备用容量 还可以提高系统中火电站和核电站的运行效率 抽水蓄能电站 CAES储气库漏气开裂可能性极小 安全系数高 寿命长 可以冷启动 黑启动 响应速度快 主要用于峰谷电能回收调节 平衡负荷 频率调制 分布式储能和发电系统备用 压缩空气蓄能电站 应用 飞轮储能装置主要包括3个核心部分 飞轮 电机和电力电子装置 他将外界输入的电能通过电动机转化为飞轮转动的动能储存起来 当外界需要电能的时候 又通过发电机将飞轮的动能转化为电能 输出到外部负载 要求空闲运转时候损耗非常小 原理 飞轮储能功率密度大于5kW kg 能量密度超过20Wh kg 效率在90 以上 循环使用寿命长达20a 工作温区 40 50 无噪音 无污染 维护简单 主要用于不间断电源 UPS 应急电源 EPS 电网调峰和频率控制 应用 飞轮储能 超导磁储能系统与超级电容器储能 电力储能系统可利用的主要电池 各电池储能系统的基本特性 部分电池储能系统性能比较 铅酸电池在高温下寿命缩短 与镍镉电池类似 具有较低的比能量和比功率 但价格便宜 构造成本低 可靠性好 技术成熟 已广泛用于电力系统 目前储能容量达20MW 但其循环寿命短 且在制造过程中存在一定环境污染 镍镉等电池效率高 循环寿命长 但随着充放电次数的增加容量会减少 荷电保持能力有待提高 且因存在重金属污染已被欧盟组织限用 锂离子电池比能量 比功率高 自放电小 环境友好 但由于工艺和环境温度差异等因素的影响 系统指标往往达不到单体水平 使用寿命较单体缩短数倍甚至十几倍 钠硫和液流电池被视为新兴的 高效的且具广阔发展前景的大容量电力储能电池 各电池储能系统比较 抽水蓄能电站 压缩空气储能电站 日 美 西欧等国家和地区在20世纪60 70年代进入抽水蓄能电站建设的高峰期 到目前为止 美国和西欧经济发达国家抽水储能机组容量占世界抽水蓄能电站总装机容量55 以上 其中 美国约占3 日本超过10 中国 韩国和泰国3个国家在建抽水蓄能电站17 53GW 加上日本的在建量达24 65GW 近年国外投入运行的8大抽水蓄能电站 世界上第一个商业化CAES电站为1978年在德国建造的Huntdorf电站 装机容量为290MW 换能效率77 运行至今 累计启动超过7000次 主要用于热备用和平滑负荷 在美国 McIntosh电站装机容量为100MW Norton电站装机容量为2 7GW 用于系统调峰 2005年由Ridge和EIPaso能源公司在Texas开始建造Markham电站 容量为540MW 在日本 1998年施工建设北海道三井砂川矿坑储气库 2001年CAES运行 输出功率2MW 在瑞士 ABB公司正在开发大容量联合循环CAES电站 输出功率442MW 运行时间为8h 贮气空洞采用水封方式 此外 俄罗斯 法国 意大利 卢森堡 以色列等国也在长期致力于CAES的开发 抽水蓄能电站与压缩空气储能电站 飞轮储能系统的部分应用 SMES的部分应用 超级电容器系统的部分应用 近年来 飞轮 超导磁和超级电容器储能技术在各国都得到研发应用 飞轮 超导磁和超级电容器储能系统的应用 铅酸蓄电池系统 钠硫电池系统 铅酸电池储能系统在发电厂 变电站充当备用电源已使用多年 并在维持电力系统安全 稳定和可靠运行方面发挥了极其重要的作用国外大型铅酸蓄电池系统及其功能 东京电力公司在钠硫电池系统研发方面处于国际领先地位 拥有较为成熟的商业化产品 1999年在大仁变电站设置6MW 8h系统 2004年7月又在Hitachi自动化系统工厂安装了目前世界上最大的钠硫电池系统 容量9 6MW 57 6MWh 钠硫电池系统在电力系统和负荷侧成功应用100余套 总容量超过100MW 其中近2 3用于平滑负荷 2004年 在美国哥伦比亚空军基地安装了12MW 120MWh钠硫电池系统 充当备用电站 电池储能系统 铅酸蓄电池系统与钠硫电池系统 20世纪90年代初 英国Innogy公司成功开发出5 20和100kW系列多硫化钠 溴液流储能电堆 并于2001年和2002年分别在英国和美国各建造了120MWh储能电站 用于电站调峰和UPS 2001年 250kW 520kWh全钒液流电池在日本投入商业运营 近十多年来 美国 日本 欧洲等国家相继将与风能 光伏发电相配套的全钒液流电池储能系统用于电站调峰 电池储能系统 液流电池系统 国家风光储输示范工程 示范工程位于河北省张家口市张北坝上地区 该地区风能和太阳能资源丰富 但当地负荷量小 必须通过高电压 远距离输电送至京津唐电网负荷中心 具备我国新能源开发利用的基本特征 在破解电网接纳大规模新能源技术难题中具有典型性和代表性 14 项目的整体框架