浅谈几种风电蓄能的方法

《浅谈几种风电蓄能的方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在工程资料-天天文库。

1、浅谈几种风电蓄能的方法2014-05-23引言风能是一种大规模，清洁，无污染的可再生能源。根据当前在建建成的风力发电场项口资料显示［1］,与常规的火力发电相比其建设周期短，设计规模灵活，可依据场地，资金等条件来确定容量，总成本也与火电接近。随着风电技术的提高以及成本降低，风能的利用将继续扩大。但是风电存在发电不稳定，风能利用不受控的问题。从单FI周期来看，白天是屈民工业用电高峰期，夜晚最低负荷仅为白天的儿分之一；从年度周期来看，冬季是风力强盛时期，但冬季必须保证供热燃煤电厂的供热负荷，不得不放弃一部分风能。据统计，一般风电场上网电量仅有其发电能力的

2、40%。因此，必须找到方法能够在电网低谷时期吸收风电过剩发电能力，并在高峰期释放。本文研究了抽水蓄能，锂电池蓄电，电解氢联合燃料电池和压缩空气蓄能四种典型的蓄能方法加以比较，给将来能源规划和设计提供有益的参考。1、抽水蓄能抽水蓄能电站是水力发电站的一种特殊形式。它兼具有发电及蓄能功能。抽水蓄能电站有上、下两个水库（池）。当上库的水流向下库时，就如常规的水力发电站，消耗水的势能转换为电能；相反，将下库的水输到上库时就是抽水蓄能，消耗电能转换为水的势能。按水文条件来看，如果上库没有流域面积或流域面积甚小，没有天然入流量，则这一类抽水蓄能电站称为“纯抽水

3、蓄能电站”，厂房内安装流量基本相同的水轮机和（或）水泵。如果上库有天然入流量，则这一类抽水蓄能电站称为“混合式抽水蓄能电站”厂房内除安装抽水蓄能机组外，尚可增装常规的水轮发电机，其容量与来水量相匹配。水力电力转换装置是抽水蓄能电站的核心设备。早期的抽水蓄能电站分别选用水轮机,发电机组和水泵，电动机组。即所谓“四机式”这种方式设备投资大，厂房血积大。现今抽水蓄能电站的机电设备通常采用“二机式”，即可逆式水泵水轮机和与Z配套的可逆式电机［2］。止向旋转的时候为电动机，起到抽水蓄电的作用；另一个方向旋转的时候为发电机,将储存的水释放并做功。典型抽水蓄能电

4、站建设成木在每千瓦4000元〜5000元左右，建造规模灵活，可从10MW到4000MW以上。对电能的利用率为75%,技术先进，规模恰当的电站可以达到80%的利用率。2、锂电池蓄能锂离子电池是一种充电电池，它主耍依靠锂离子在正极和负极Z间移动来工作。在充放电过程中，Li+在两个电极之间往返嵌入和脱嵌：充电池吋，Li+从正极脱嵌，经过电解质嵌入负极，负极处于富锂状态；放电时则相反。锂电池是目前单位重量、体积电容量最人的化学电池，储电和放电能力是银氮电池和铅誉电池的一倍以上。一般储能用锂电池采用磷酸铁锂材料，容量人寿命长，是现代高性能电池的代表。锂电池储

5、能电站的关键设备主要包描电池管理系统(BMS)、站内监控系统、电力转换系统(PCS)和电池电堆四个部分。其中电池管理系统(BMS)的作用是管理控制大规模电池组，使之不至于因为单休电池性能之间的差异而导致电堆失控［3］。站内监控系统是在传统电站监控系统的基础上，增加对电堆的有效管理以及储能/释放能量的高级应用控制功能。电力转换系统(PCS)的功能是对电池进行充电和放电，并且为本地电网提供改善的供电质量、电压支持和频率控制。它有一个能进行复杂而快速地动作、多象限、动态的控制器(DSP),带有专用控制算法，能够在设备的整个范围内转换输出，即循环地从全功率

6、吸收到全功率输出。对无功功率以及有功与无功功率的任意需求组合，都需要它能正常工作锂电池储能系统建设成本在5000元/kWh,循环次数1000次以上。储能效率在90%左右。但是规模扩大较为困难，口前已经建成的最大达到32MWho3、电解氢联合燃料电池蓄能电能能够电解水产生氮气和氧气，氮氧燃料电池又能够通过电化学反应将氮气氧气还原成水和电能。因此通过这种电化学转变口J以将电能以氮气氧气的形式存储起來。电解水是以电解方式使水之pH值与氧化还原电位改变，并分解产生02及H2。一般來说，能让自由能壇加的化学反应是不存在的。因此水在自然状态下不可能分解产生02

7、及H2,但是若在水中加入阴极、阳极，通上电流，即能比照法拉第定律发生电解反应。目前水电解槽技术比较成熟，规模大小控制灵活，建造价格也相对低廉。燃料电池是一种将存在于燃料与氧化剂中的化学能直接转化为电能的发电装置。燃料和空气分别送进燃料电池，电生产出來。实质上它不是电池而是一个“发电厂”。燃料电池直接将燃料的化学能转化为电能，中间不经过燃烧过程，因而不受卡诺循环的限制［4］。燃料电池主要可分为碱性燃料电池(AFC)、磷酸型燃料电池(PAFC)、熔融碳酸盐燃料电池(MCFC)、固体氧化物燃料电池(S0FC)及质子交换膜燃料电池(PEMFC)等几种类型。

8、从规模发电角度来说，熔融碳酸盐和固体氧化物燃料电池比较合理，单机容量大，工作温度高，热电联产后效率理论上可达80%。但是这