电力储能技术介绍和比较.ppt

1、钒电池在电力储能行业、目录、大规模储能和储能中的作用，用于调节可再生能源发电系统供电的连续性和稳定性，用于电网的“调峰填谷”，用于大用户的“谷电”储存，用于重要部门和设施的应急供电和备用供电，用于调节“离网”风电直接利用中的供电。不同的应用对能量和功率密度有不同的要求。电能可以转化为化学能、势能、动能、电磁能和其他形式的储存能量。根据其具体方法，可分为四种类型：物理储能、抽水储能、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、超级电容器储能、高能量密度电容器储能、铅酸蓄电池储能如铅酸蓄电池、镍氢蓄电池、镍镉蓄电池、锂离子蓄电池、钠硫蓄电池和液流蓄电池以及冰蓄冷。附注：以下主

2、要介绍大型电力储能技术及其分类、配备上下游水库。抽水蓄能设备在低负荷期间工作在电机状态，从下游水库抽水到上游水库保存，抽水蓄能设备在高峰负荷期间工作在发电机状态，利用上游水库储存的水发电。抽水蓄能原理及应用是电力系统中应用最广泛的蓄能技术。其主要应用领域包括调峰填谷、调频、调相、紧急备用、黑启动和提供系统备用容量。它还可以提高系统中热电厂和核电站的运行效率。根据一定的容量，储能的释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%之间。在发展方向上，机组正朝着高水头、高速度、大容量方向发展。今后，重点将放在振动、气蚀、变形、水封和磁特性的研究上，重点放在运行的可靠性和稳定性上，在小水头幅值和高供电质

3、量要求的条件下，利用连续调速装置实现自动频率控制。压缩空气储能(caes)是一种用于调峰的燃气轮机发电装置，主要利用电网在低负荷时的剩余功率来压缩空气，并将其储存在典型压力为7.5 MPa的高压密封设施中，在用电高峰时释放出来，驱动燃气轮机发电。在燃气轮机发电过程中，2/3的燃料用于空气压缩，可减少1/3的燃料消耗，比常规燃气轮机少消耗40%的燃气，同时降低投资成本和排放。CAES的建设投资和发电成本均低于抽水蓄能电站，但其能量密度较低，受岩层等地形条件的限制。地下储气站有多种模式，其中最理想的是水封式恒压储气站，它可以保持恒压气体的输出，保证燃气轮机的稳定运行。CAES储气库具有气体泄漏和破

4、裂的可能性极小、安全系数高、使用寿命长、冷启动和黑启动、响应速度快等优点。主要用于峰谷功率回收调节、负载均衡、调频、分布式储能和发电系统备用。100 MW燃气轮机技术成熟，采用屈氏超导热管技术，系统能量转换效率可达90%。大容量复合发电将进一步降低成本。随着分布式能源系统的发展和减少储气量、提高储气压力至1014 MPa的需要，812 MW微压缩空气储能系统(micro-CAES)成为研究热点。应用、发展方向、压缩空气储能电站、飞轮储能装置主要包括三个核心部分：飞轮、电机和电力电子装置。他通过电机将外界输入的电能转化为飞轮转动的动能并储存起来。当外面的世界随着对飞轮转子设计、轴承支撑系统和电能

5、转换系统的深入研究，高强度碳纤维和玻璃纤维材料、大功率电力电子转换技术、电磁和超导磁悬浮轴承技术极大地推动了储能飞轮的发展。磁力轴承的应用、飞轮的增大以及高速旋转复合轴承载荷密度的进一步提高，将使飞轮储能得到更广泛的应用。发展方向、飞轮储能、超导磁储能系统和超级电容器储能、电能存储系统中可用的主电池、各电池储能系统的基本特性以及部分子电池储能系统性能的比较。与镍镉电池类似，铅酸蓄电池缩短了高温下的使用寿命，并且具有较低的比能量和比功率，但是它们价格便宜、建造成本低、可靠性好并且技术成熟，并且已经在电力系统中广泛使用。目前，它们的储能能力达到20MW。但其循环寿命较短，而且在制造过程中存在一些环

6、境污染。镍镉电池具有高效率和长循环寿命，但随着充放电次数的增加，容量会下降，电荷保持能力需要提高，并且由于重金属污染而受到欧盟的限制。锂离子电池比能量/功率高，自放电小，对环境友好。然而，由于工艺和环境温差等因素，系统指标往往达不到单体水平，使用寿命比单体短几倍甚至十倍。钠硫电池和液流电池被认为是新型、高效、有前途的大容量储能电池。各种蓄电池储能系统的比较抽水蓄能电站和压缩空气蓄能电站日本、美国和西欧在20世纪60年代进入抽水蓄能电站建设的高峰期，到目前为止，美国和西欧发达国家的抽水蓄能机组装机容量占世界抽水蓄能电站总装机容量的55%以上，其中美国约占3%，日本超过10%。中国、韩国和泰国在建

7、的抽水蓄能电站为17.53千兆瓦，日本在建的抽水蓄能电站为24.65千兆瓦。近年来，国外已有8座抽水蓄能电站投入运行：世界上第一座商业化的CAES电站是1978年在德国建成的亨特多夫电站，装机容量为290兆瓦，转换效率为77%。到目前为止，已经启动了7000多次，主要是为了热备份和平滑加载。在美国，麦金托什电站的装机容量为100兆瓦，诺顿电站的装机容量为2.7千兆瓦，用于系统调峰；2005年，里奇和艾帕索能源公司开始在得克萨斯州建造容量为540兆瓦的马卡姆电站。在日本，北海道三井沙川煤矿的储气库于1998年建成，CAES于2001年投入运行，输出功率为2MW。在瑞士，ABB正在开发一个大容量联

8、合循环CAES电站，其输出功率为442兆瓦，运行时间为8小时。储气腔由水密封。此外，俄罗斯、法国、意大利、卢森堡、以色列等国也长期致力于CAES的发展。飞轮储能系统的一些应用近年来，飞轮、超导磁体和超级电容器储能技术在各国得到了发展和应用，飞轮、超导磁体和超级电容器储能系统、铅酸电池系统、钠硫电池系统、铅酸电池储能系统多年来一直作为发电厂和变电站的备用电源，在维护电力系统安全、稳定、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的研发方面处于国际领先地位，商业产品相对成熟。1999年，在大连变电站建立了6MW8h系统。2004年7月，世界上最大的钠

9、硫电池系统，容量为9.6兆瓦/57.6兆瓦时；是insta20世纪90年代初，英国Innogy公司成功开发了5、20和100千瓦系列的多硫化钠/溴液流储能反应器，并于2001年和2002年分别在英国和美国建造了120兆瓦的储能电站，用于调峰和不间断电源。2001年，250千瓦/520千瓦小时全钒液流电池在日本投入商业运行。近十年来，美国、日本、欧洲等国家相继采用与风能/光伏发电相匹配的全钒液流电池储能系统进行电站调峰：电池储能系统液流电池系统、各种储能技术的功率和放电时间、各种储能技术的应用潜力、液流储能电池的分类。钒电池被称为全钒氧化还原液流电池。VRB)是一种基于金属钒的氧化还原可再生燃料

10、电池储能系统。钒电池的能量以化学能的形式储存在不同价态钒离子的硫酸电解液中。电解液通过外部泵被泵入电池组，并在机械动力的作用下在不同的液体储存罐和半电池的闭合回路中循环。质子交换膜用作电池组的隔膜，电解质溶液平行流过电极表面并经历电化学反应。储存在溶液中的电流被收集并通过双电极板传导。这一可逆反应过程使钒电池充电、放电和再充电成功。全钒液流储能电池原理及全钒液流储能电池发展历史VRB关键材料的性能决定了VRB的充放电性能和循环寿命。电极材料、离子交换膜、电解质和VRB要求电极材料：对电池的正、负电化学反应具有高活性，对降低电极反应的火花电位具有优异的导电性，在充放电过程中可以减少具有良好欧姆极

11、化的三维结构，促进电解质流动，降低电池工作时运输电解质的泵耗，失去较高的化学和电化学稳定性，延长电池的使用寿命。VRB要求离子交换膜：高选择性、低膜电阻、足够的化学稳定性、以电能代替化学方法的载体电解。它已逐渐成为VRB电解质制备的主要方法。电解质稳定性的研究是目前的主要研究方向。全钒液流储能电池的关键材料下载后可以直接删除和读取。钒电池的优势及应用方向。钒电池储能系统已经在美国、日本和澳大利亚等多个国家得到应用和验证。钒电池技术基本成熟，已进入大规模产业化阶段。澳大利亚的金岛项目、日本北海道的札幌风力发电项目、美国犹他州的城堡谷项目以及肯尼亚的远程基站项目。2.5MW风力发电机组配有200KW-800KWh钒电池系统，以平滑风力发电机组的短期输出功率变化，并实施“负荷转移”，以确保风力发电机组和柴油发动机的最佳组合性能。在本项目中，一个32MW的风电场将配备一个4MW的钒电池系统，以消除风力发电的功率