结合历史上多方位储能系统的优缺点

2019-08-24 14:14    浏览数:
在储能方面,人们很容易想到电池;户外电源;移动电源;充电宝等,但现有的电池技术很难满足电网级储能的要求。事实上,储能市场潜力巨大。据市场研究公司派克研究公司(Pike Research)称,2011年至2021年的10年内,全球储能项目将投资1220亿美元。在大型储能系统中,传统的抽水蓄能、压缩空气蓄能等储能方式得到了广泛的应用,也在不断的改进和创新。今天,财新能源推荐了一篇文章,分析了当前全球储能技术及其对电网的影响。
现有的储能系统主要分为五类:机械储能、电储能、电化学储能、热能储能和化学储能。目前,抽水蓄能电站在世界上所占比例最高。总装机容量达到127GW,占总储能容量的99%,其次是压缩空气储能,总装机容量440兆瓦,其次是钠硫电池,总容量316兆瓦。
现有全球储能系统
1。机械储能
机械储能主要包括泵送储能、压缩空气储能和飞轮储能。
(1)抽水蓄能:当电网电压较低时,将多余的电能作为液体能源介质,将低洼水库的水抽至低洼水库。当电网为高峰负荷时,高水位水库中的水返回低水位水库,驱动涡轮发电机发电。效率一般在75%左右,通称为“出4-3”,具有日调节能力,用于调节。峰值和备用。
不足之处:选址困难及其对地形的依赖性;投资周期大,损失高,包括抽水蓄能损失+线路损失;现阶段,我国电价政策也受到制约,去年我国80%以上的抽水蓄能都是阳光明媚的,是最后的征兆。T、发改委出台了抽水蓄能价格政策,今后可能会更好,但也愿意。它一定不是储能的趋势。
(2)压缩空气储能(CAES):压缩空气储能(CAES)是一种储能系统,它利用电力系统在低负荷时的剩余电能,通过电机驱动空气压缩机。压缩空气作为储气室被压缩进地下大洞室。当系统发电能力不足时,通过换热器将压缩空气与油或天然气混合,燃烧后进入洞室。燃气轮机发电。国外研究比较多,技术比较成熟,我国起步较晚,就好像鲁强院士在这方面做了更多的研究,什么样的热电联产等等。
压缩空气储能还具有调峰功能,适用于大型风场,因为风能产生的机械功直接驱动压缩机旋转,减少了中间向电环节的转换,从而提高了效率。
缺点:主要缺点之一是效率低。其原因是当空气被压缩时,温度会升高,在空气释放和膨胀过程中温度会降低。在压缩空气过程中,部分能量以热能的形式损失,在膨胀前必须重新加热。天然气通常作为加热空气的热源,降低了储能效率。也可以想象,需要大型的气体储存装置、特定的地质条件和对燃烧化石燃料的依赖。

(3)飞轮储能:高速旋转飞轮以动能的形式储存能量。当需要能量时,飞轮会减速并释放储存的能量。我国飞轮储能的单一技术基本上已经存在(但与国外相比差距超过10年)。困难在于为不同的目的开发不同功能的新产品。因此,飞轮储能电源是一种高新技术产品,但其原有的创新不足,使我国难以获得科研经费的支持。
缺点:能量密度不够高,自放电率高。如果停止充电,能量将在几到几十小时内耗尽。它只适用于一些市场领域,如高质量的不间断电源。

2。电能储存
(1)超级电容器的储能:超级电容器是由活性炭多孔电极和电解质组成的双层结构获得的。与使用化学反应的电池不同,超级电容器的充放电过程始终是一个物理过程。充电时间短,使用寿命长,温度特性好,节能环保。超级电容器没有什么太复杂的。这是电容器的充电。剩下的是物质问题。目前,研究方向是面积是否小,电容是否大。超级电容器的发展也很快。目前,基于石墨烯材料的新型超级电容器非常流行。
特斯拉首席执行官埃隆•马斯克(Elon Musk)2011年表示,传统电动汽车的电池已过时,由超级电容器供电的新车将在未来取代它们。

(二)超导储能装置:利用超导体的零电阻储存电能的装置。超导储能系统由超导线圈、低温系统、功率调节系统和监测系统四部分组成。超导材料技术的发展是超导储能技术的重要组成部分。超导材料大致可分为低温超导材料、高温超导材料和室温超导材料。
缺点:超导储能(材料和低温制冷系统)的高成本限制了其应用。由于可靠性和经济性的限制,商业应用还很遥远。 

三.电化学储能
 
(1)铅酸蓄电池:以铅及其氧化物为主要电极,电解液为硫酸溶液的蓄电池。目前,它已被广泛应用于世界各地。其循环寿命可达1000倍左右,效率可达80%-90%,性价比高。通常用于电力系统事故电源或备用电源。
缺点:放电深度大,速度快,功率大,可用容量低。其特点是能量密度低,寿命短。今年,铅酸蓄电池在负极板上添加了超活性炭材料,大大提高了蓄电池的循环寿命。
(2)锂离子电池:以锂金属或锂合金为负极材料、非水电解质溶液的电池。主要用于便携式移动设备,其效率可达95%以上,放电时间可达数小时,循环次数可达5000次以上,响应快,是一种实用的高能电池,目前使用较多。近年来,技术不断升级,阴极和阴极材料也得到了广泛的应用。
市场上的主要动力锂电池分为三类:锂钴氧化物电池、锂锰酸盐电池和锂铁磷酸盐电池。前者能量密度高,但安全性稍差。相比之下,比亚迪等大多数家用电动汽车目前都使用锂铁磷酸盐电池。但是外国人似乎在玩锂三元电池和磷酸铁锂电池?

锂硫电池也很受欢迎。他们使用硫作为正极,锂金属作为负极。理论比能量密度可达2600Wh/kg,实际能量密度可达450Wh/kg。然而,如何提高电池的循环寿命和安全性也是一个大问题。
不足之处:存在价格高(4元/wh)、充电过度导致发热、燃烧等安全问题,需要充电保护。

(3)钠硫电池:是以金属钠为负极,硫为正极,陶瓷管为电解质隔膜的二次电池。循环周期可达4500次,放电时间6-7小时,循环往返效率75%,能量密度高,响应时间快。目前,日本、德国、法国、美国等地已建成此类储能电站200多座,主要用于调负荷、调峰和提高电能质量。
缺点:由于使用液态钠,它在高温下运行,容易燃烧。在电网耗尽的情况下,需要柴油发电机来帮助维持高温,或帮助满足电池的冷却条件。

(4)流式电池:一种高性能的电池,将正负电解质分开并分别回收。电池的功率和能量是独立的。储能的大小取决于储能罐的大小,因此储能时间可长达数小时至数天,储能能力可达到兆瓦级。电池有铁铬系、溴化锌系、多硫化钠系、钒系等系统。其中,钒电池更受欢迎。
缺点:电池太大;环境温度太高;价格昂贵(可能是短期现象);系统复杂(泵和管道,不像锂等非液流电池那么简单)。

电池储能或多或少有环境问题。
 
4。热能储存
 
热能储存:在热能储存系统中,热能储存在绝缘容器的电介质中,当需要时可以转换回电能,或直接利用,而不是转换回电能。热能储存可分为显热储存和潜热储存。热能储存可以储存大量的热量,因此可以用于可再生能源的生产。
 
缺点:热储能需要多种高温化学热工质,其使用受到限制。
 
5。化学储能
 
化学储能:氢气或合成天然气作为二次能源载体。氢气可以直接用作能量载体,也可以与二氧化碳反应生成合成天然气(甲烷)、氢气或合成气。HETIC天然气可用于发电和其他用途,如运输。等待。德国渴望推广这项技术,并正在实施示范项目。
 
缺点:总循环效率低,制氢效率仅为40%,合成天然气效率低于35%。
 
参考前辈摘要:

PHS抽水蓄能器;CAES压缩空气;铅酸:铅酸电池;镍镉:镍镉电池;北美:钠硫电池;斑马:镍氯电池;锂离子:锂电池;燃料电池;金属空气:金属空气电池;VRB:液流电池;ZNBBR:液流电池;PSB:液流B电池;太阳能燃料:太阳能燃料电池池;SME:超导储能;飞轮:飞轮;电容器/超级电容器:电容器/超级电容器;AL-TES:水/冰储热/冷却系统;CES:低温储能系统;HT-TES:储热系统。

总体而言,目前的研究和开发主要集中在超级电容器和电池(锂电池、流电池)。材料领域的突破是关键。
经过可靠的储能后,电网会是什么样子?
1。支持能源互联网和智能电网
储能是智能电网实现双向能量交互的重要设备。没有储能,一个完整的智能电网是不可能谈论的。

2。利用储能技术面对新能源的考验
主要目的是抑制、稳定风能、太阳能等间歇性可再生能源发电的输出功率,提高电网接受间歇性可再生能源的能力。

三。降低峰谷差提高设备利用率
在降低调峰和供电压力的同时,电网企业可以获得更多的调峰效益

4。提高电网安全可靠性和电能质量
提供应急电源,减少各种瞬时电能质量问题造成的损失。


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