超导技术及应用_储能技术综述

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1、储能技术综述储能装置快速的功率调节能力使其突破了传统电力系统主要依赖继电保护和自动装置的被动致稳框架，彻底改变传统电力系统中缺乏快速补偿不平衡功率的手段的状况，形成崭新的主动致稳新思想。在目前所提出的各种超导电力装置中，储能装置具有较大的技术可行性和经济价值，因此随着高温超导和电力电子技术的不断进步，开展储能装置的研制工作对各国电力事业具有深远的意义，而且也是各国经济战略发展的需要。储能技术在电力系统中的应用电网调峰系统备用容量调节电网中的过负荷冲击提高电力系统稳定性静止无功补偿改善电能品质分布式电源和可再

2、生能源的功率平滑装置传统电力系统的特点发电（稳定、可控）输配电用电（随机，不可控）发电侧输出功率稳定且可控，用电侧负荷随机性大：一组随机变量电能难以大规模存储：发－输－用三个环节功率实时平衡因故障导致系统功率严重失衡时，切机切负荷：被动致稳火电水电核电现代电力系统的新特点随着规模越来越大，出现新的现象和问题：超低频功率振荡；功率振荡的传播特性发电侧输出功率和用电侧负荷都存在随机性：两组独立随机变量电能难以大规模存储：功率失衡可能成为电网的一种常态发电（随机）输配电（规模大，特性复杂）用电（随机）火电水电核电

3、风电电网对大规模的风电接入持非常谨慎的态度！电网究竟能接纳多大比例的风电？可再生能源核心政策：总量目标，全额收购，能接纳多大比例的风电→在高比例风电条件下如何保证电力系统的安全运行建设大基地，融入大电网大型风电场并网技术已成为可再生能源规模利用的瓶颈！？大规模储能：抽水蓄能：核电安全，电网经济；5％～10％中小规模储能：蓄电池、飞轮、超导、超级电容器储能技术将在未来电力系统中占有重要地位电力系统：“发－输－用”→“发－输－用－储”火电水电核电风电储能储能储能到目前为止，人们已经探索和开发了多种形式的电能储能

4、方式，主要可分为：机械储能、化学储能和电磁储能等。主要储能技术机械储能：抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能化学储能：铅酸电池、氧化还原液流电池、钠流电池、锂离子电池电磁储能：超导储能、超级电容器储能主要储能技术机械储能－抽水蓄能广泛采用的大规模、集中式储能手段。利用自然界里数量最大的液体－水的势能进行储能。需要配备上、下游两个水库。在负荷低谷时段，抽水蓄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。负荷高峰时，工作在发电机状态，利用储存在上游水库中的发电。一些高坝水电站具有储水容量，可以将其用作抽水

5、蓄能电站进行电力调度。机械储能－抽水蓄能发展现状：19世纪90年代于意大利和瑞士得到应用，据统计目前全世界共有超过90GW的抽水蓄能机组投入运行。日、美、西欧等国20世纪60～70年代出现抽水蓄能电站的建设高峰。其中日本是世界上机组水平最高的国家，在技术方面引领世界潮流。我国上世纪90年代开始发展，有广州抽水蓄能1期，十三陵，浙江天荒坪等抽水蓄能电站。资料统计，已装机5.7GW，占全国装机容量的1.8%。机械储能－抽水蓄能优点：技术上成熟可靠，容量可以做的很大，受水库库容限制。缺点：建造受地理条件限制，需合

6、适落差的高低水库，远离负荷中心；抽水和发电中有相当数量的能量被损失，储能密度较差；建设周期长，投资大；机械储能－飞轮储能FlywheelEnergyStorage将能量以动能形式储存在高速旋转的飞轮中。由高强度合金和复合材料的转子、高速轴承、双馈电机，电力转换器和真空安全罩组成。电能驱动飞轮高速旋转，电能变飞轮动能储存，需要时，飞轮减速，电动机做发电机运行，飞轮的加速和减速实现了充电和放电。机械储能－飞轮储能特点：储能密度高、充放电速度快、效率高、寿命长、无污染、应用范围广、适应性强等特点。目前用于调峰、分

7、离发电，太阳能储能、电动汽车、UPS、低轨道卫星、电磁炮、鱼雷。国内相关单位：清华大学工程物理系飞轮储能实验室、华科大、华北电大、中科院电工所。2009年8月5日，国内最先进和可靠的两台250kVA移动式飞轮发电车落户北京电力公司，执行供电保障和应急供电任务。机械储能－压缩空气储能上世纪50年代提出，目的是削峰填谷。两个循环构成其储能过程：一是充气压缩循环；二是排气膨胀循环。压缩时，双馈电机做电动机工作，利用谷荷时的多余电力驱动压缩机，将高压空气压入地下储气洞；峰荷时，双馈电机做发电机工作，储存压缩空气先经

8、过回热器预热，再使用燃料在燃烧室内燃烧，进入膨胀系统中做工（如驱动燃汽轮机）发电。德国、美国、日本和以色列建成过示范性电站。化学储能－铅酸电池它是以二氧化碳和海绵状金属铅分别为正、负极活性物质，硫酸溶液为电解质的一种蓄电池，距今140年历史。优点：自放电小，25℃下自放电率小于2%/月；结构紧凑，密封好，抗振动，大电流性能好；工作温度范围宽，-40℃～50℃；价格低廉；制造维护成本低；无记忆效应（浅循环工作时容量