儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用狀況

近年來(lái)風(fēng)電、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)展迅速，因其清潔性、無(wú)排放、可再生等優(yōu)點(diǎn)受到推崇;但另一方面由于風(fēng)、陽(yáng)光受氣候條件左右，不可控，波動(dòng)、間歇，甚至被有的觀點(diǎn)稱(chēng)為垃圾電而被排斥，棄風(fēng)現(xiàn)象大受垢病。因此在風(fēng)電、太陽(yáng)能發(fā)電場(chǎng)中引入儲(chǔ)能裝置，以改善電網(wǎng)穩(wěn)定狀況、減少棄風(fēng)現(xiàn)象，越來(lái)越受到重視。既使是在常規(guī)燃煤發(fā)電廠，為保證礦山、數(shù)據(jù)庫(kù)等特殊要求的穩(wěn)定供電，提高電廠運(yùn)營(yíng)效率，也有引入儲(chǔ)能裝置的情況。

隨著智能電網(wǎng)、分布式供電等新技術(shù)的推廣應(yīng)用，儲(chǔ)能的作用進(jìn)一步突現(xiàn)出來(lái)。我國(guó)也在張家口搞了風(fēng)光儲(chǔ)示范，遼寧法庫(kù)風(fēng)電場(chǎng)也建設(shè)了5MW全礬液流電池儲(chǔ)能裝置。在電網(wǎng)中建設(shè)儲(chǔ)能裝置可簡(jiǎn)單比喻為電路中如只有電源、電阻(用戶(hù))，電路不夠穩(wěn)定，加上電容后電路穩(wěn)定性大大提高。為深入了解國(guó)際儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢(shì)，為我國(guó)儲(chǔ)能行業(yè)的快速發(fā)展參考，現(xiàn)整理匯總儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用、定位和價(jià)值分析、國(guó)內(nèi)外儲(chǔ)能應(yīng)用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)政策等相關(guān)情況。

關(guān)于各種儲(chǔ)能技術(shù)

按照電力系統(tǒng)應(yīng)用領(lǐng)域劃分，儲(chǔ)能可分為功率型儲(chǔ)能和能量型儲(chǔ)能兩種，能量型儲(chǔ)能主要用于高能量(電能)的調(diào)配和管理，典型應(yīng)用如調(diào)峰電站;功率型儲(chǔ)能主要用于瞬間高功率輸入和輸出場(chǎng)合，典型應(yīng)用如用于電網(wǎng)調(diào)頻。

按照技術(shù)類(lèi)型劃分，儲(chǔ)能技術(shù)主要包括物理儲(chǔ)能和化學(xué)儲(chǔ)能。物理儲(chǔ)能主要包括抽水儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能。前兩種儲(chǔ)能系統(tǒng)具有規(guī)模大、壽命長(zhǎng)、安全可靠、運(yùn)行費(fèi)用低的優(yōu)點(diǎn)，建設(shè)規(guī)模一般在百兆瓦級(jí)以上，儲(chǔ)能時(shí)長(zhǎng)從幾小時(shí)到幾天，適用于電力系統(tǒng)的削峰填谷、緊急事故備用容量等應(yīng)用。其中抽水儲(chǔ)能是目前在電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的儲(chǔ)能方式，全球總裝機(jī)容量達(dá)127GW，占儲(chǔ)能總裝機(jī)容量的99%。但兩種儲(chǔ)能技術(shù)也都有建設(shè)的局限性。飛輪儲(chǔ)能具有響應(yīng)速度快、轉(zhuǎn)換效率高、比功率大等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)高功率補(bǔ)償，特別適合電力系統(tǒng)用功率型儲(chǔ)能技術(shù)，但目前技術(shù)未達(dá)到實(shí)用化要求，尚需要技術(shù)積累和產(chǎn)業(yè)配套發(fā)展。

化學(xué)儲(chǔ)能包括鉛酸電池、鉛炭電池、液流電池、鈉硫電池、鋰電池和金屬空氣電池等，相比于物理儲(chǔ)能技術(shù)具備系統(tǒng)簡(jiǎn)單、安裝便捷以及運(yùn)行方式靈活等優(yōu)點(diǎn)，建設(shè)規(guī)模一般在千瓦至百兆瓦級(jí)別，適用于電力系統(tǒng)分散式的儲(chǔ)能設(shè)備，是目前電力儲(chǔ)能在風(fēng)電、太陽(yáng)能等領(lǐng)域應(yīng)用發(fā)展的重點(diǎn)。(見(jiàn)表1)

在化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，鉛酸電池是比較成熟的技術(shù)，具有價(jià)格低廉、安全可靠等優(yōu)點(diǎn)，但其循環(huán)壽命短、不可深度放電、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用高等問(wèn)題，使鉛酸電池只能運(yùn)行在淺充淺放或備用的工況，主要作為電力系統(tǒng)備用電源使用。鉛炭電池是對(duì)傳統(tǒng)鉛酸的電極進(jìn)行改良，一定程度提高了電池充放電壽命，用于電力系統(tǒng)備用和短時(shí)功率型工況。鈉硫電池是以金屬鈉和液態(tài)硫?yàn)榛钚晕镔|(zhì)，工作在300℃的高溫型蓄電池，具有儲(chǔ)能密度高、轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點(diǎn)，適用于電力系統(tǒng)調(diào)峰和調(diào)頻應(yīng)用。目前鈉硫電池累計(jì)裝機(jī)約304MW，但2011年兩起著火爆炸事件使用戶(hù)關(guān)注其安全性的隱患。鋰電池具有高比功率和高轉(zhuǎn)化效率的優(yōu)點(diǎn)，特別適用于電動(dòng)汽車(chē)等移動(dòng)式儲(chǔ)能方式，近年來(lái)在電力系統(tǒng)備用電源及電網(wǎng)調(diào)頻等方面的應(yīng)用也備受關(guān)注。液流電池近些年發(fā)展迅速，其安全性好、壽命長(zhǎng)、系統(tǒng)設(shè)計(jì)靈活等優(yōu)點(diǎn)使其作為 電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、可再生能源并網(wǎng)、分布式供能等儲(chǔ)能裝置有廣闊的空間。

化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)適合于電力系統(tǒng)分散、靈活的儲(chǔ)能布局，目前技術(shù)的發(fā)展呈百花齊放局面，液流電池、鋰電池、鈉硫電池、鉛炭電池是目前電力系統(tǒng)用儲(chǔ)能的主流技術(shù)。高安全性、高可靠性、高性?xún)r(jià)比、高能量效率、長(zhǎng)壽命是儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展方向。