电力能源的储存技术.pdf

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1、第32卷第2期2011年4月电力与能源169电力能源转换与储存技术(2)电力能源的储存技术蒋心泽，董晓文，张宇，王佳斌(上海市电力公司技术与发展中心，上海200025)ApplicationofEnergyStorageTechnologiesinPowerGridsJIANGXinze，D0NGXiaowen，ZHANGYu，WANGJiabin(TechnologyandDevelopmentCenter，SMEPC。Shanghai200025，China)中图分类号：TK01文献标志码：C文章编号：2095—1256(2011)O2一O169一O

2、4受发电设备固有惯性和运行经济性限制，传水泵的方式运行，把下水库的水通过管道抽到上统电力供应(水电、火电、核电)自身具有大规模、水库，将电能转化成水的势能储存起来；当用电负连续性、同时性等特点；而用电负荷具有随机性和荷出现高峰时，抽水蓄能机组以发电机的方式运间断性，造成了二者间的矛盾，特别是随着风电、行，将上水库的水通过管道放下来推动水轮机，带光伏发电的大规模开发和利用，供电和用电的矛动发电机发电供用户使用。盾将进一步加剧。虽然这种矛盾可以通过加强电截止2008年年底，我国9个省、区、市已建源和电网建设进行解决，但是这将导致发电、输电l1座抽水蓄能电站，

3、装机容量约为5．7GW(其中和变电设备的利用效率大大降低，并严重影响一0．6GW供香港地区)，占全国装机容量的1．8。次能源利用的效率和电厂运行的经济性。充分利已建和“十一五”期间在建的抽水蓄能电站，待全用电力储能技术，可以提高一次能源和输变电设部电站投运后，除湖北、拉萨外，可调峰的水电(包备的利用效率，而大容量的电力储能技术，一直是括抽水蓄能电站在内)占电网总容量3～7。电力和电气行业长期以来深入研究和要解决的难1．2压缩空气储能题之一。电能可以转换为化学能、势能、动能、电压缩空气储能系统的运行方式，分为充气压磁能等形态加以存储，按照其存储方式可分为：

4、物缩循环和排气膨胀循环两种。当夜间低谷负荷理储能、电磁储能、化学储能等。在这些储能技术时，采用充气压缩循环运行方式，利用多余的电力中，抽水蓄能和压缩空气储能适用于电网调峰；电驱动压缩机，将高压空气压人地下储气洞里；当白池储能适用于中小规模储能和用户需求侧管理；天高峰负荷时，采用排气膨胀循环运行方式，储存超导电磁储能和飞轮储能适用于电网调频和电能的压缩空气经过热交换器预热后进入燃烧室补质量保障；超级电容器储能适用于电动汽车储能燃，膨胀后驱动燃气发电机组发电，见图1。和混合储能。另外，相变蓄热技术在空调中的应空气用，对于电网调峰也有很大作用。1物理储能技术物

5、理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等。1．1抽水蓄能抽水蓄能利用水的势能进行储能，是目前比较成熟的一种大规模集中式储能手段。抽水蓄能系统需要上下两个水库和抽水蓄能机组，其中抽图1压缩空气储能原理水蓄能机组兼具发电机和电动机两种功能。当用德国在1978年建成了世界上第1个压缩空电负荷处于低谷时，抽水蓄能机组以电动机带动气储能电站，压缩机的功率约为60Mw，发电时17O蒋心泽，等：电力能源的储存技术采用天然气为补燃燃料，输出功率为2．9Gwi储问题，因此设备寿命较长；储能密度高，可做成较能电站的压缩时间与发电时间之比为4：1(即压大功率的系统；响应速

6、度快(1～100ms)，调节电缩机每4h的压缩空气量可供1h发电用)，1次压和频率快速且容易。不过，目前的超导材料，特储能可连续发电2h。在1979—1991年间，机组别是高温超导材料的技术还不成熟，关键技术还共启动了5000多次，可靠率高达97．6，储存效有待于突破。率略高于抽水蓄能。建设压缩空气储能系统需要巨大的地下储气洞，因此受到地理条件的限制；压缩空气储能系统控制的运行还需配以天然气或油等燃料，因此储能系统和技术复杂，虽然德国、美国、日本和以色列都已建成示范性电站，但发展不快。1．3飞轮储能3超导储能器的一次系统现代的飞轮储能系统，大多由1个圆柱

7、形旋2．2超级电容器转质量块和通过磁悬浮轴承构成的支撑机构组电容储能用电荷的方式将电能直接储存在电成。采用磁悬浮轴承可以消除摩擦损耗，提高系容器的极板上，充放电快，能量密度高。由于一般统的运行效率和使用寿命。为了减少风阻损耗和的电容器的容量比较小，作为储能器件以前只能提高储能效率，飞轮系统通常运行于真空度较高用于间断性的高压脉冲电源。超级电容器是一种的环境中。飞轮与电动机／发电机组相连，通过电双电层电容器，采用极高的介电常数的电介质，而力电子装置调节飞轮转速，实现储能装置与电网且两电荷层的距离非常小(0．5mm以下)；采用之间的功率交换，参见图2。特殊的

8、电极结构，电极表面积成万倍的增加，因此可以用较小体积制成大容量电容器，电容器的容