大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景解析.pdf

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1、墊塹』塑墜壘塑墅塞篁』竺塞旦生遼酉建撾電氫王猩大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用前景解析■張麗霞囊國(guó)家新聞出版廣電總局七二五臺(tái)，山西晉中031308摘要：本文對(duì)各國(guó)關(guān)于儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用情況以及發(fā)展規(guī)劃進(jìn)行了調(diào)查和研究，明確了各個(gè)國(guó)家在蓄能技術(shù)方面的研究情況。綜述了當(dāng)前蓄能技術(shù)發(fā)展和應(yīng)用的問(wèn)題，同時(shí)分析了該技術(shù)的應(yīng)用前景。關(guān)鍵詞：大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)電力系統(tǒng)應(yīng)用前景薹1蓁}～I(xiàn)～萱。置I+量．-。I．i

2、

3、}妻妻曩!圖1各國(guó)電力生產(chǎn)的結(jié)構(gòu)我國(guó)電力結(jié)構(gòu)中，火力發(fā)電比例占據(jù)74％，其中煤電居多?。而發(fā)達(dá)國(guó)家電力架構(gòu)中，油、氣、核電比重較大。其中西班

4、牙風(fēng)力占17％的比重[2]。因?yàn)轱L(fēng)力反調(diào)節(jié)性以及有效性難以預(yù)測(cè)，電力系統(tǒng)的調(diào)峰難度較大，必須配備相應(yīng)的后備容量以及調(diào)峰電源。我國(guó)系統(tǒng)裝機(jī)容量以及總用電量大大超過(guò)美國(guó)等國(guó)家，負(fù)荷迅速發(fā)展。另外，西班牙呈現(xiàn)高達(dá)125％裝機(jī)冗，而我國(guó)呈現(xiàn)為66％，這體現(xiàn)了為滿足大規(guī)模負(fù)荷高峰供電、風(fēng)電并網(wǎng)安全、故障備用以及安全維修等，設(shè)置了數(shù)目眾多的調(diào)峰以及后備電源Ljj。1．2可再生能源發(fā)展以及規(guī)劃各個(gè)國(guó)家對(duì)于新能源發(fā)電進(jìn)行科學(xué)、長(zhǎng)遠(yuǎn)的規(guī)劃以及布置。預(yù)計(jì)在2020年，我國(guó)風(fēng)、水、太陽(yáng)能、生物質(zhì)發(fā)電等清潔能源消耗比重會(huì)到達(dá)16％，同時(shí)溫室氣體排放量會(huì)降低

5、65％。日本因?yàn)榈卣鹨约昂穗娬臼鹿实囊蛩兀茉匆?guī)劃并不明確；英國(guó)未來(lái)風(fēng)力發(fā)電會(huì)實(shí)現(xiàn)25％左右；美國(guó)到2026年風(fēng)力以及太陽(yáng)能裝機(jī)分別完成40GW、11GW。大規(guī)模風(fēng)力和太陽(yáng)能發(fā)電并網(wǎng)運(yùn)轉(zhuǎn)會(huì)極大的沖擊電網(wǎng)，嚴(yán)重影響電網(wǎng)的平穩(wěn)運(yùn)轉(zhuǎn)。儲(chǔ)能技術(shù)可以顯著提升電網(wǎng)柔性，也可以使地區(qū)電網(wǎng)對(duì)風(fēng)力以及光伏發(fā)電消納能力顯著提升，這項(xiàng)技術(shù)具備較高的自動(dòng)性、調(diào)能力、反應(yīng)速度以及便于電網(wǎng)進(jìn)行調(diào)速。儲(chǔ)能系統(tǒng)容量巨大，可以使循環(huán)能源發(fā)電更好的控制和調(diào)節(jié)，使電網(wǎng)的接納能力提升?？稍偕茉词褂弥饾u廣泛，蓄能技術(shù)的應(yīng)用也更加更加廣泛。2各種儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展以及成本2．1

6、儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展站在技術(shù)成熟角度分析，當(dāng)前應(yīng)用較為成熟的儲(chǔ)能技術(shù)有抽水蓄能以及鉛酸電池，而液流電池、鈉硫電池等技術(shù)相對(duì)成熟，但是依然處在產(chǎn)業(yè)化初始階段，并沒(méi)有進(jìn)行廣泛推行。需要進(jìn)一步檢驗(yàn)技術(shù)的穩(wěn)定性以及效益。關(guān)于能量以及功率密度，電池蓄能的密度較高，鈉硫電池密度達(dá)到·204·200W·h／kg；飛輪、抽水、超導(dǎo)瓷儲(chǔ)能基本都不足30Wh·kg。而后面幾種電池的功率密度較高，能夠進(jìn)行大功率供電，反應(yīng)迅速，可以電壓以及供電短暫下降或者停止的情況下應(yīng)用，提升電網(wǎng)的穩(wěn)定性。關(guān)于循環(huán)壽命，電磁儲(chǔ)能可以進(jìn)行數(shù)萬(wàn)次的循環(huán)；機(jī)械儲(chǔ)能的壽命基本由系統(tǒng)相關(guān)

7、零件使用周期所決定，一般壽命在15年以上；電池儲(chǔ)能壽命和電機(jī)材料相關(guān)機(jī)能以及失效機(jī)理息息相關(guān)，而鈉硫電池可以進(jìn)行高達(dá)4500次的循環(huán)，較之鋰離子電池，速度要高出很多。2．2儲(chǔ)能技術(shù)的成本現(xiàn)階段，儲(chǔ)能技術(shù)最為實(shí)惠的有抽水以及空氣儲(chǔ)能，進(jìn)行大規(guī)模推廣時(shí)展現(xiàn)較為顯著的優(yōu)勢(shì)，短時(shí)間可以開(kāi)展廣泛的運(yùn)用。電池儲(chǔ)能現(xiàn)階段的經(jīng)濟(jì)性依然不足，而且成本無(wú)法縮減至抽水蓄能水準(zhǔn)之下，短時(shí)間內(nèi)無(wú)法進(jìn)行大規(guī)模的推廣。電池儲(chǔ)能缺乏一定的成本優(yōu)勢(shì)，但是具有設(shè)置靈活、反應(yīng)迅速的優(yōu)點(diǎn)。所以，應(yīng)當(dāng)結(jié)合實(shí)際需要，綜合利用各種儲(chǔ)能有效體現(xiàn)相關(guān)技術(shù)優(yōu)勢(shì)；合理設(shè)置儲(chǔ)能系統(tǒng)，進(jìn)而

8、促進(jìn)該系統(tǒng)成本的降低。3儲(chǔ)能在國(guó)內(nèi)外電力系統(tǒng)中的前景解析3．1儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用結(jié)合相關(guān)電力統(tǒng)計(jì)，儲(chǔ)水蓄能相關(guān)裝機(jī)容量最多。當(dāng)前世界中，日本的抽水蓄能發(fā)展速度最快、裝機(jī)容量最大，直到2012年實(shí)現(xiàn)了25GW的裝機(jī)容量；緊接著是美、意德、法等國(guó)家。我國(guó)到2015年達(dá)到了30GW，發(fā)展成就顯著。在電力系統(tǒng)中，抽水蓄能具有調(diào)峰、調(diào)頻、消峰等作用。因?yàn)椴煌膰?guó)家電力結(jié)構(gòu)存在差異，抽水蓄能電價(jià)體系以及運(yùn)行管理也不同。比如，日本定價(jià)使用方式是租賃以及內(nèi)部核算制度；英國(guó)使用競(jìng)價(jià)以及電價(jià)體系；我國(guó)現(xiàn)行的抽水蓄能建立以及管理機(jī)制，由電網(wǎng)運(yùn)營(yíng)單

9、位管理，電網(wǎng)單位吸收一半的建設(shè)成本，用戶以及發(fā)電單位分別負(fù)擔(dān)四分之一?，F(xiàn)階段，壓縮空氣儲(chǔ)能在美、德兩國(guó)形成商業(yè)化發(fā)展，分別實(shí)現(xiàn)了290MW、110MW裝機(jī)容量，主要用于調(diào)峰以及替換成本高的電廠。電池儲(chǔ)備技術(shù)在各國(guó)發(fā)展均較快。特別是鈉硫以及鋰離子電池儲(chǔ)能系統(tǒng)逐步投入建設(shè)運(yùn)行中，主要用于新能源以及調(diào)頻領(lǐng)域。3．2儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)前景預(yù)測(cè)根據(jù)相關(guān)調(diào)研可知，中、日、美等多國(guó)對(duì)風(fēng)能、太陽(yáng)能等各項(xiàng)資源進(jìn)行長(zhǎng)遠(yuǎn)規(guī)劃，同時(shí)按照自身國(guó)情執(zhí)行。在電網(wǎng)和新能源快速發(fā)展的情況下，各個(gè)國(guó)家進(jìn)行了未來(lái)二十年的儲(chǔ)能規(guī)劃探究，同時(shí)深入分析驗(yàn)證了相關(guān)儲(chǔ)能技術(shù)，對(duì)技術(shù)的

10、應(yīng)用進(jìn)行大力的推廣，多數(shù)國(guó)家的儲(chǔ)能主要用于快速應(yīng)急響應(yīng)。大規(guī)?？稍偕Y源的使用有利于消峰填谷、延長(zhǎng)建設(shè)投資以及確保電力系統(tǒng)安全，在此過(guò)程中提供了發(fā)展機(jī)遇。根據(jù)相關(guān)預(yù)測(cè)，世界儲(chǔ)能市價(jià)在未來(lái)會(huì)以26％增長(zhǎng)率逐年上漲，直到2020年將達(dá)到1