储能技术的发展及应用

储能技术的发展及应用2储能技术发展的瓶颈34储能技术的分类1背景

储能技术的典型运用5储能技术在系统调峰中的应用风电发展态势迅猛中国风电累计装机容量统计(2006-2016)风电已经成为非水可再生能源中开发最为广泛的能源2010年年底中国风电累计装机跃居世界第一；截止2016年年底，我国风电累计并网装机容量已达149GW，占全国总发电装机容量的9%2016年，风电发电量达到2410亿千瓦时，占全国总上网电量的4%我国已投建8个千万kW级风电基地，规模均在4GW以上

背景风电的并网和消纳问题弃风限电虽然在2013-2014年有所下降，但整体上仍呈上升趋势。其中2016年弃风总量高达497亿千瓦时，是2014年的4倍风的随机性、间歇性决定了风电机组出力在不断变化，大规模风电接入将对电力系统调频、调峰造成影响，风电的反调峰特性增加了电网调峰压力。背景储能技术为解决间歇性能源带来的系统安全问题提供有效手段由于风电等新能源发电具有波动性、不确定性，其大规模并网将对电网的安全和稳定运行带来诸多挑战，而储能装置具有对功率和能量的时间迁移能力，可以有效解决大规模风电、光伏等新能源发电并网问题；通过大规模储能技术可以实现电网的“削峰填谷”，增强电网运行的经济性。背景抽水储能，压缩空气储能和飞轮储能等机械储能超导和超级电容储能电磁储能主要包括各种二次电池，有锂离子电池，铅酸电池，液流电池等，电化学储能储能技术的分类储能技术是通过装置或物理介质将能量储存起来以便以后需要时利用的技术储能技术抽水储能：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。优点:技术也较为成熟，在国内外应用较早，拥有大量的典型示范工程装机容量很大，主要用于电力系统调峰、调频和事故备用，应用范围较广。机械储能缺点:安装地点受地理条件限制建设周期长，投资大与负荷中心有一定距离，需长距离输电压缩空气储能是指在电网负荷低谷期将电能用于压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在电网负荷高峰期释放压缩空气推动汽轮机发电的储能方式。优点：输出功率大（MW级），持续时间长（数小时）；单位建设成本低于抽水蓄能，具有较好的经济性；运行寿命长，可循环上万次，寿命可达40年；环境友好，零排放缺点：需要大的洞穴以存储压缩空气，与地理条件密切相关，适用地点非常有限需要燃气轮机配合，需要一定量的燃气作燃料机械储能飞轮储能是指利用电动机带动飞轮高速旋转，在需要的时候再用飞轮带动发电机发电的储能方式。优点：效率高少维护，稳定性好较高的功率密度响应速度快缺点：能量密度低，只可持续几秒至几分钟由于轴承的磨损和空气的阻力，具有一定的自放电机械储能超级电容器储能根据电化学双电层理论研制而成，又称双电层电容器，两电荷层的距离非常小（一般0.5mm以下），采用特殊电极结构，使电极表面积呈万倍的增加，从而产生极大的电容量。

优点：长寿命，循环次数多；充放电时间快、响应速度快效率高少维护、无旋转部件运行温度范围广，环境友好等缺点：超级电容器的电介质耐压很低，制成的电容器一般耐压仅有几伏，储能水平收到耐压的限制，因而存储的能量不大能量密度低投资成本高有一定的自放电率电池储能电化学储能：主要包括各种二次电池，有锂离子电池，铅酸电池，液流电池等，这些电池多数技术上计较成熟，近些年来成为关注的重点，并且获得了许多实际应用。优点：充放电效率高，锂离子电池的充电效率高达95%以上能量密度大响应速度快（毫秒级）循环寿命长缺点：价格偏高有一定的自放电率功率密度小电化学储能钒液流电池储能工作原理图储能技术在系统调峰中的应用风电反调峰特性为风电功率曲线与电网负荷曲线具有相反的变化趋势，即风电接入将导致电网等效负荷峰谷差增加，极端情况是在电网高峰负荷时全网风电场群输出功率为零，而在电网低谷负荷时，全网风电场群输出功率达到其最大值，此种情形时的风电接入对电网调峰影响最为严重。负荷低谷时段电网接纳风电的能力最小，而此时段往往又是风电大发时段，因此，负荷低谷时段电网向下调峰容量不足已成为制约既有电网风电接纳能力的主要瓶颈。风电具有反调峰特性—负荷低谷时段电网向下调峰容量不足已成为制约既有电网风电接纳能力的主要瓶颈储能技术在系统调峰中的应用储能系统对负荷削峰填谷示意图利用储能系统对负荷“削峰填谷”，可有效抬高低谷负荷，使电网腾留出更多向下调节容量接纳风电。风电场并网受限程度是影响储能系统最优配置的重要因素。风电场并网能力受制于电