六種電力儲能方式具體介紹
日期：2023-02-03    瀏覽次數(shù): 3526

　　近幾十年來，儲能技術的研究和發(fā)展一直受到各國能源、交通、電力、電訊等部門的重視。電能可以轉換為化學能、勢能、動能、電磁能等形態(tài)存儲，按照其具體方式主要可分為機械儲能、電磁儲能、化學儲能三大類型。其中機械儲能包括抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能;電磁儲能包括超導、超級電容和高能密度電容儲能;電化學儲能包括鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲能。下面主要就抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、超導儲能、超級電容儲能、電池儲能分別介紹。

　　一、抽水蓄能。抽水蓄能最早于19世紀90年代在意大利和瑞士得到應用，目前，全世界共有超過90GW的抽水蓄能機組投入運行。抽水蓄能電站的最大特點是儲存能量非常大，是電力系統(tǒng)中應用最為廣泛的一種儲能技術，儲存能量的釋放時間可以從幾小時到幾天，其主要應用領域包括調峰填谷、調頻、調相、緊急事故備用、黑啟動和提供系統(tǒng)的備用容量，還可以提高系統(tǒng)中火電站和核電站的運行效率。從技術層面講，抽水蓄能電站的關鍵在于如何實現(xiàn)電能與高水位勢能間的快速轉換，抽水蓄能機組的設計和制造是關鍵。

　　機組正向高水頭、高轉速、大容量方向發(fā)展，現(xiàn)已接近單級水泵水輪機和空氣冷卻發(fā)電電動機制造極限，今后的重點將立足于對振動、空蝕、變形、止水和磁特性的研究，著眼于運行的可靠性和穩(wěn)定性，在水頭變幅不大和供電質量要求較高的情況下使用連續(xù)調速機組，實現(xiàn)自動頻率控制。

　　二、壓縮空氣儲能。壓縮空氣儲能電站(CAES)是一種調峰用燃氣輪機發(fā)電廠，主要利用電網負荷低谷時的剩余電力壓縮空氣，并將其儲藏在典型壓力7.5MPa的高壓密封枋┠冢?謨玫綹叻迨頭懦隼辭??計?只?⒌紜６雜諭??氖涑觶???牡娜計??瘸９嬡計?只?�40%。壓縮空氣儲能電站建設投資和發(fā)電成本均低于抽水蓄能電站，但其能量密度低，并受巖層等地形條件的限制。壓縮空氣儲能電站可以冷啟動、黑啟動，響應速度快，主要用于峰谷電能回收調節(jié)、平衡負荷、頻率調制、分布式儲能和發(fā)電系統(tǒng)備用。

　　壓縮空氣常常儲存在合適的地下礦井或者巖洞下的洞穴中。第一個投入商業(yè)運行的壓縮空氣儲能是1978年建于德國Hundorf的一臺290MW 機組。目前美國GE公司正在開發(fā)容量為829MW的更為先進的壓縮空氣儲能電站，此外，俄、法、意、盧森堡、以色列和我國也在積極開發(fā)和建設這種電站。隨著分布式能量系統(tǒng)的發(fā)展以及減小儲氣庫容積和提高儲氣壓力至10-15MPa的需要，8-12MW微型壓縮空氣儲能系統(tǒng)稱為關注焦點。

　　三、飛輪儲能。大多數(shù)飛輪儲能系統(tǒng)是由一個圓柱形旋轉質量塊和通過磁懸浮軸承支撐的機構組成，飛輪系統(tǒng)運行于真空度較高的環(huán)境中，飛輪與電動機或發(fā)電機相連，其特點是沒有摩擦損耗、風阻小、壽命長、對環(huán)境沒有影響，幾乎不需要維護。谷值負荷時，飛輪儲能系統(tǒng)由工頻電網提供電能，帶動飛輪高速旋轉，以動能的形式儲存能量;峰值負荷時，高速旋轉的飛輪作為原動機拖動電動機發(fā)電，經功率變換器輸出電流和電壓，完成機械能-電能轉換。飛輪具有優(yōu)秀的循環(huán)使用以及負荷跟蹤性能，它主要用于不間斷電源/應急電源、電網調峰和頻率控制。機械式飛輪系統(tǒng)已成系列產品。

　　四、超導磁儲能。超導磁儲能系統(tǒng)(superconducting magneticEnergy storage，SMES)利用超導體制成的線圈儲存磁場能量，由于具有快速電磁響應特性和很高的儲能效率。超導磁儲能可以滿足輸配電網電壓支撐、功率補償、頻率調整、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率輸送能力等。和其他儲能技術相比，目前超導磁儲能仍很昂貴，除了超導本身的費用外，維持低溫所需要的費用也相當可觀。目前，在世界范圍內有許多超導磁儲能工程正在進行或者處于研制階段。

　　五、超級電容器儲能。與常規(guī)電容器相比，超級電容器具有更高的介電常數(shù)、更大的表面積或者更高的耐壓能力。超級電容器價格較為昂貴，在電力系統(tǒng)中多用于短時間、大功率的負載平滑和電能質量高峰值功率場合，如大功率直流電機的啟動支撐、動態(tài)電壓恢復器等，在電壓跌落和瞬態(tài)干擾期間提高供電水平。超級電容器歷經三代及數(shù)十年的發(fā)展，儲能系統(tǒng)最大儲能量達到30MJ。目前，基于活性碳雙層電極與鋰離子插入式電極的第四代超級電容器正在開發(fā)中。

　　六、電池儲能。電池儲能系統(tǒng)主要利用電池正負極的氧化還原反應進行充放電。主要包括鉛酸電池、鎳鎘電池、鋰離子電池、鈉硫電池、全礬液流電池等。鉛酸電池目前儲能容量已達20MW。鉛酸電池在電力系統(tǒng)正常運行時為斷路器提供合閘電源，在發(fā)電廠、變電所供電中斷時發(fā)揮獨立電源的作用，為繼電保護裝置、拖動電機、通信、事故照明提供動力。但其循環(huán)壽命較短，且在制造過程中存在一定環(huán)境污染。

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