鉛蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展
2011年09月28日 14:29 7431次瀏覽 來源: OFweek智能電網(wǎng) 分類: 鉛鋅資訊
全球儲(chǔ)能技術(shù)主要有物理儲(chǔ)能 (如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等)、化學(xué)儲(chǔ)能(如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等)和電磁儲(chǔ)能(如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能)等三大類。
中國科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所張華民教授說:“哪種技術(shù)更適合大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展,何種儲(chǔ)能技術(shù)最值得關(guān)注,都需要應(yīng)用和實(shí)驗(yàn)結(jié)果的檢驗(yàn)。就現(xiàn)在的發(fā)展趨勢來看,誰也取代不了誰,誰也不能獨(dú)霸天下。各自都有不同點(diǎn)和應(yīng)用的空間,各種技術(shù)占領(lǐng)在不同的位置。”在目前已經(jīng)獲得實(shí)際應(yīng)用或者第三方測試驗(yàn)證的各種大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)中,抽水蓄能和壓縮空氣技術(shù)相對成熟,適合100兆瓦以上級別儲(chǔ)能系統(tǒng);鈉硫電池、礬電池、鋰電池、鉛酸電池和飛輪儲(chǔ)能電池已經(jīng)開始運(yùn)用于兆瓦級別的項(xiàng)目中,而在百萬千瓦及以下級別的應(yīng)用中,大多數(shù)儲(chǔ)能技術(shù)都能夠滿足需求。
抽水儲(chǔ)能是目前電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種儲(chǔ)能技術(shù),一般工業(yè)國家抽水儲(chǔ)能裝機(jī)占比約在5%~10%的水平。其主要作用包括調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用、黑啟動(dòng)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(yùn)行效率。然而,大型抽蓄電站通常在山區(qū),通常離風(fēng)電場遠(yuǎn),大型抽蓄電站與風(fēng)電場的長距離意味著增加已經(jīng)過負(fù)荷電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)和輸電損失,為了補(bǔ)償非常不穩(wěn)定的風(fēng)能,水泵的入力應(yīng)當(dāng)連續(xù)變化。
為了解決上述問題,國際著名的安德里茨水電集團(tuán)就此研發(fā)了一個(gè)創(chuàng)新概念,小型、分布式抽水蓄能電站,采用標(biāo)準(zhǔn)變轉(zhuǎn)速水泵水輪機(jī),同步電動(dòng)發(fā)電機(jī)配全容量變頻器。這個(gè)新概念的要點(diǎn)是抽蓄電站可在當(dāng)?shù)亟ㄔO(shè),靠近風(fēng)電場,典型水頭范圍是在50米~200米。這一突破創(chuàng)新受到國內(nèi)外電力公司和專家的關(guān)注。
壓縮空氣技術(shù)可以用于冷啟動(dòng)、黑啟動(dòng),響應(yīng)速度快,主要用于峰谷電能回收調(diào)節(jié)、平衡負(fù)荷、頻率調(diào)制、分布式儲(chǔ)能和發(fā)電系統(tǒng)備用。2009年,壓縮空氣儲(chǔ)能被美國列入未來10大技術(shù),德、美等國有示范電站投入運(yùn)營。
總體而言,目前尚處于產(chǎn)業(yè)化初期,技術(shù)和經(jīng)濟(jì)性有待觀察。飛輪儲(chǔ)能利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn),將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)械能儲(chǔ)存起來,在需要時(shí)飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。飛輪儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)是效率可達(dá)90%以上,無噪聲、無污染、維護(hù)簡單,可連續(xù)工作。缺點(diǎn)是能量密度比較低,保證系統(tǒng)安全性方面的費(fèi)用很高,在小型場合還無法體現(xiàn)其優(yōu)勢。目前,飛輪儲(chǔ)能技術(shù)可用于不間斷電源、電網(wǎng)調(diào)峰和頻率控制,主要作為蓄電池系統(tǒng)作補(bǔ)充。隨著新材料的應(yīng)用和能量密度的提高,其下游應(yīng)用逐漸成長,處于產(chǎn)業(yè)化初期。
目前,鈉硫電池在國外已是發(fā)展相對成熟的儲(chǔ)能電池,其壽命可達(dá)10年~15年。日本在2002年就已進(jìn)入商業(yè)化實(shí)施階段,2007年日本年產(chǎn)鈉硫電池量已超過100兆瓦,并開始向海外輸出。在國內(nèi),國家電網(wǎng)公司同中國科學(xué)院上海硅酸鹽研究所合作,2008年完成了電池模塊研制,2009年度攻關(guān)百萬千瓦級儲(chǔ)能設(shè)備,2010年實(shí)現(xiàn)世博會(huì)示范應(yīng)用,到2011年進(jìn)入大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化階段。將來該項(xiàng)技術(shù)極有可能成為首批電化學(xué)儲(chǔ)能電站的應(yīng)用技術(shù)。
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