有功储能设备 下载本文

网。在这一过程中飞轮转速下降,直到它的最高转速的一半左右。由于采用变速恒频的电力电子技术,输出电能的频率可保持不变。

目前,大多数现代飞轮储能系统都是由一个圆柱形旋转质量块和通过磁悬浮轴承组成的支撑机构组成。采用磁悬浮轴承的目的是消除摩擦损耗,提高系统的寿命。为了保证足够高的储能效率,飞轮系统应该运行于真空度较高的环境中,以减少风阻损耗。飞轮与电动机或者发电机相连,通过某种形式的电力电子装置,可进行飞轮转速的调节,实现储能装置与电网之间的功率交换。飞轮储能的一个突出优点就是几乎不需要运行维护、设备寿命长且对环境没有不良的影响。飞轮具有优秀的循环使用以及负荷跟踪性能,它可以用于那些在时间和容量方面介于短时储能应用和长时间储能应用之间的应用场合。

飞轮储能的主要优点有:(1)储能密度高;比超导磁储能、超级电容器储能和一般的蓄电池都要高。(2)充放电时间短,且无过充放电问题,寿命长;飞轮储能充电只需要几分钟,而不像化学电池需要几个小时的充电时间。飞轮储能系统的寿命主要取决于其电力电子的寿命,一般可达到 20 年左右。飞轮储能技术广泛应用的主要瓶颈有:(a) 技术成本相对于蓄电池来说比较高;(b) 轴承材料还有待进一步的突破;(c) 自放电现象很严重。

3.压缩空气储能

压缩空气储能是基于燃气锅轮机发展起来的技术,与燃气锅轮机不同的是压缩空气储能是在用电负荷处于低谷时,用电网多余的电能将空气压缩在密闭空间中,而并非消耗燃气。当负荷需要电能时再释放高压气体,经燃烧室膨胀后通过燃气锅轮机发电。

压缩空气储能方式中的存储介质是空气,容易获取而且成本较低;其存储容量大、持续时间长,同时使用寿命也很长,效率在70%左右。但这种储能方式只是用于大型系统,同时需要洞穴、矿井等特殊的地形条件来实现空气储能,这极大地限制了压缩空气储能的发展。压缩空气储能主要应用在削峰填谷、调频和系统备用电源方面。

德国的Huntorf电站是世界上第一座投入运行的压缩空气储能电站,其输出功率是110MW,于1991年投入运行。包括我国在内的许多国家都在对这种储能技术进行研究,其他一些国家也开始建造此类储能电站。液化空气和超临界空气储能系统是在原有的基础上提出的新型系统,母亲还在研究当中。

中国科学院院士卢强日前在接受中国证券报记者采访时

表示,压缩空气储能应用潜力巨大。从目前来看,仅在风电上的应用就可相当于整个三峡水电站的总装机容量。卢强认为,压缩空气储能优势明显,其应用具有非常广阔的前景。

首先,能有效解决风电存在的问题。风电最大的问题就是发电具有不稳定性,因此需要风电协同控制储能系统,而我国是世界上风电装机容量最多的国家,如果能通过压缩空气储能充分提高风电利用率,其经济效益非常巨大。其次,压缩空气储能装置使用寿命长,一座压缩空气储能站建成后可用30-40年,并且造价与一座同等功率的水电站相当,并且与水电站易受地理条件影响不同,压缩空气储能装置几乎可以在任何需要的地方建造。此外,由于压缩空气储能使用的原料是空气,因此不产生任何有毒有害气体,是真正的零污染。

二、化学储能

1.蓄电池储能

电池有多种类型:铅酸电池是人们最熟悉的一种可充电电池。现在密封型免维护的铅酸电池已成为这类电池的主流。碱性电池中的镉镍电池现在已被镍氢电池逐步取代。碱性电源比起铅酸电池有容量大,结构坚固,充放循环次数多等优点,但其价格也贵得多。这就限制了在能源领域中的应用。另一类性能优异的电池是锂离子二次电池。它彻底解决了充放电的记忆效应,大大方便了使用,在制造过程中基本上避免了对环境的污染,有绿色电池之称。主要缺点是价格太贵,目前它主要用于通信和信息设备中,但由于它的高储能密度,很有可能用在电动汽车等交通工具中。如果能进一步提高储能密度并降低成本,那么它将很有希望用于供电设

备的储能中。 2.锂离子电池

锂离子电池是一种充电电池,它主要依靠锂离子在正极和负极之间移动来工作。在充放电过程中,Li+ 在两个电极之间往返嵌入和脱嵌:充电池时,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。一般采用含有锂元素的材料作为电极的电池。是现代高性能电池的代表。锂离子电池是近年来兴起的新型高能量二次电池,由日本的索尼公司在1992年率先推出。其工作电压高、体积小、储能密度高(300-400kWh/m)、无污染、循环寿命长。但是锂离子电池要想大规模生产还有一定难度,因为它特殊的包装和内部过充电保护电路造成了锂离子电池的高成本。当前存在的最大难点是锂离子蓄电池所用隔离膜未能有实质性的突破。我国生产锂离子电池的各厂家均依赖于国外进口其售价甚而占了生产成本的20以上其实锂离子电池所用隔离膜并不是什么贵重材料只是我国迄今在规模化生产方面的技术仍未过关如果这一技术难点得以解决我国锂离子蓄电池的生产成本还能大幅度下降。 锂离子电池所用隔离膜为多孔膜锂离子从微孔中通过而燃料电池所用隔离膜为致密膜质子从聚合物的结构中通过。所以锂离子电池所用隔离膜将比氢燃料电池所用隔离膜容易解决。 随着科技的发展,相信锂离子电池在今后将会得到广泛的应用。

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