超導(dǎo)技術(shù)及應(yīng)用_儲能技術(shù)綜述

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1、儲能技術(shù)綜述儲能裝置快速的功率調(diào)節(jié)能力使其突破了傳統(tǒng)電力系統(tǒng)主要依賴?yán)^電保護(hù)和自動(dòng)裝置的被動(dòng)致穩(wěn)框架，徹底改變傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中缺乏快速補(bǔ)償不平衡功率的手段的狀況，形成嶄新的主動(dòng)致穩(wěn)新思想。在目前所提出的各種超導(dǎo)電力裝置中，儲能裝置具有較大的技術(shù)可行性和經(jīng)濟(jì)價(jià)值，因此隨著高溫超導(dǎo)和電力電子技術(shù)的不斷進(jìn)步，開展儲能裝置的研制工作對各國電力事業(yè)具有深遠(yuǎn)的意義，而且也是各國經(jīng)濟(jì)戰(zhàn)略發(fā)展的需要。儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用電網(wǎng)調(diào)峰系統(tǒng)備用容量調(diào)節(jié)電網(wǎng)中的過負(fù)荷沖擊提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性靜止無功補(bǔ)償改善電能品質(zhì)分布式電源和可再

2、生能源的功率平滑裝置傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的特點(diǎn)發(fā)電（穩(wěn)定、可控）輸配電用電（隨機(jī)，不可控）發(fā)電側(cè)輸出功率穩(wěn)定且可控，用電側(cè)負(fù)荷隨機(jī)性大：一組隨機(jī)變量電能難以大規(guī)模存儲：發(fā)－輸－用三個(gè)環(huán)節(jié)功率實(shí)時(shí)平衡因故障導(dǎo)致系統(tǒng)功率嚴(yán)重失衡時(shí)，切機(jī)切負(fù)荷：被動(dòng)致穩(wěn)火電水電核電現(xiàn)代電力系統(tǒng)的新特點(diǎn)隨著規(guī)模越來越大，出現(xiàn)新的現(xiàn)象和問題：超低頻功率振蕩；功率振蕩的傳播特性發(fā)電側(cè)輸出功率和用電側(cè)負(fù)荷都存在隨機(jī)性：兩組獨(dú)立隨機(jī)變量電能難以大規(guī)模存儲：功率失衡可能成為電網(wǎng)的一種常態(tài)發(fā)電（隨機(jī)）輸配電（規(guī)模大，特性復(fù)雜）用電（隨機(jī)）火電水電核電

3、風(fēng)電電網(wǎng)對大規(guī)模的風(fēng)電接入持非常謹(jǐn)慎的態(tài)度！電網(wǎng)究竟能接納多大比例的風(fēng)電？可再生能源核心政策：總量目標(biāo)，全額收購，能接納多大比例的風(fēng)電→在高比例風(fēng)電條件下如何保證電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行建設(shè)大基地，融入大電網(wǎng)大型風(fēng)電場并網(wǎng)技術(shù)已成為可再生能源規(guī)模利用的瓶頸！？大規(guī)模儲能：抽水蓄能：核電安全，電網(wǎng)經(jīng)濟(jì)；5％～10％中小規(guī)模儲能：蓄電池、飛輪、超導(dǎo)、超級電容器儲能技術(shù)將在未來電力系統(tǒng)中占有重要地位電力系統(tǒng)：“發(fā)－輸－用”→“發(fā)－輸－用－儲”火電水電核電風(fēng)電儲能儲能儲能到目前為止，人們已經(jīng)探索和開發(fā)了多種形式的電能儲能

4、方式，主要可分為：機(jī)械儲能、化學(xué)儲能和電磁儲能等。主要儲能技術(shù)機(jī)械儲能：抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能化學(xué)儲能：鉛酸電池、氧化還原液流電池、鈉流電池、鋰離子電池電磁儲能：超導(dǎo)儲能、超級電容器儲能主要儲能技術(shù)機(jī)械儲能－抽水蓄能廣泛采用的大規(guī)模、集中式儲能手段。利用自然界里數(shù)量最大的液體－水的勢能進(jìn)行儲能。需要配備上、下游兩個(gè)水庫。在負(fù)荷低谷時(shí)段，抽水蓄能設(shè)備工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將下游水庫的水抽到上游水庫保存。負(fù)荷高峰時(shí)，工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，利用儲存在上游水庫中的發(fā)電。一些高壩水電站具有儲水容量，可以將其用作抽水

5、蓄能電站進(jìn)行電力調(diào)度。機(jī)械儲能－抽水蓄能發(fā)展現(xiàn)狀：19世紀(jì)90年代于意大利和瑞士得到應(yīng)用，據(jù)統(tǒng)計(jì)目前全世界共有超過90GW的抽水蓄能機(jī)組投入運(yùn)行。日、美、西歐等國20世紀(jì)60～70年代出現(xiàn)抽水蓄能電站的建設(shè)高峰。其中日本是世界上機(jī)組水平最高的國家，在技術(shù)方面引領(lǐng)世界潮流。我國上世紀(jì)90年代開始發(fā)展，有廣州抽水蓄能1期，十三陵，浙江天荒坪等抽水蓄能電站。資料統(tǒng)計(jì)，已裝機(jī)5.7GW，占全國裝機(jī)容量的1.8%。機(jī)械儲能－抽水蓄能優(yōu)點(diǎn)：技術(shù)上成熟可靠，容量可以做的很大，受水庫庫容限制。缺點(diǎn)：建造受地理?xiàng)l件限制，需合

6、適落差的高低水庫，遠(yuǎn)離負(fù)荷中心；抽水和發(fā)電中有相當(dāng)數(shù)量的能量被損失，儲能密度較差；建設(shè)周期長，投資大；機(jī)械儲能－飛輪儲能FlywheelEnergyStorage將能量以動(dòng)能形式儲存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪中。由高強(qiáng)度合金和復(fù)合材料的轉(zhuǎn)子、高速軸承、雙饋電機(jī)，電力轉(zhuǎn)換器和真空安全罩組成。電能驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，電能變飛輪動(dòng)能儲存，需要時(shí)，飛輪減速，電動(dòng)機(jī)做發(fā)電機(jī)運(yùn)行，飛輪的加速和減速實(shí)現(xiàn)了充電和放電。機(jī)械儲能－飛輪儲能特點(diǎn)：儲能密度高、充放電速度快、效率高、壽命長、無污染、應(yīng)用范圍廣、適應(yīng)性強(qiáng)等特點(diǎn)。目前用于調(diào)峰、分

7、離發(fā)電，太陽能儲能、電動(dòng)汽車、UPS、低軌道衛(wèi)星、電磁炮、魚雷。國內(nèi)相關(guān)單位：清華大學(xué)工程物理系飛輪儲能實(shí)驗(yàn)室、華科大、華北電大、中科院電工所。2009年8月5日，國內(nèi)最先進(jìn)和可靠的兩臺250kVA移動(dòng)式飛輪發(fā)電車落戶北京電力公司，執(zhí)行供電保障和應(yīng)急供電任務(wù)。機(jī)械儲能－壓縮空氣儲能上世紀(jì)50年代提出，目的是削峰填谷。兩個(gè)循環(huán)構(gòu)成其儲能過程：一是充氣壓縮循環(huán)；二是排氣膨脹循環(huán)。壓縮時(shí)，雙饋電機(jī)做電動(dòng)機(jī)工作，利用谷荷時(shí)的多余電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)，將高壓空氣壓入地下儲氣洞；峰荷時(shí)，雙饋電機(jī)做發(fā)電機(jī)工作，儲存壓縮空氣先經(jīng)

8、過回?zé)崞黝A(yù)熱，再使用燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，進(jìn)入膨脹系統(tǒng)中做工（如驅(qū)動(dòng)燃汽輪機(jī)）發(fā)電。德國、美國、日本和以色列建成過示范性電站?；瘜W(xué)儲能－鉛酸電池它是以二氧化碳和海綿狀金屬鉛分別為正、負(fù)極活性物質(zhì)，硫酸溶液為電解質(zhì)的一種蓄電池，距今140年歷史。優(yōu)點(diǎn)：自放電小，25℃下自放電率小于2%/月；結(jié)構(gòu)緊湊，密封好，抗振動(dòng)，大電流性能好；工作溫度范圍寬，-40℃～50℃；價(jià)格低廉；制造維護(hù)成本低；無記憶效應(yīng)（淺循環(huán)工作時(shí)容量