剖析:电网储能的五种技术路线


电能贮存技能分为五大类:机械储能、电气类储能技能、电化学类储能技能、热储能 技能以及化学类储能技能。现在国际电网中电能贮存容量占比最高的是抽水蓄能,其总装机容量规模到达了127GW,占总储能容量的99%,其次是压缩空气储能,总装机容量为440MW,排名第三的是钠硫电池,总容量规模为316MW。

1、机械储能

机械储能首要包含抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能等,其间抽水蓄能需求将电网 低谷时运用过剩电力作为液态能量媒体的水从地势低的水库抽到地势高的水库,电网峰荷时高地势水库中的水回流到下水库推动水轮机发电机发电,所以,抽水蓄能对地势环境有 必定的依靠,功率一般在 65%-75%,最高可到达 80%-85%,但它具有日调理才能,适合配合核电站、大规模风力发电、超大规模太阳能光伏发电等。

2、电气储能

电气类储能技能首要包含了超级电容器储能和超导储能,其间超级电容器储能由于其能量密度低等特色,一般适合和其他储能手法联合运用,能够在微电网中和储能蓄电池结合运用,也可用于电动汽车的发动加速等;超导储能现在大多是试验性的,技能还需求进 一步突破。

3、电化学储能

电化学储能首要包含铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流电池等等。

(1)铅酸电池现在在国际上应用最广泛,循环寿数可达 1000 次左右,功率能到达 80%-90%,性价比高,常用于电力系统的事故电源或备用电源,但假如深度、快速大功率 放电时,可用容量会下降。其特色是能量密度低,寿数短。铅酸电池本年经过将具有超级活性的炭资料添加到铅酸电池的负极板上,能将其循环寿数提高许多。

(2)锂电池首要应用于便携式的移动设备中,其功率可达 95%以上,放电时刻可达 数小时,循环次数可达 5000 次或更多,呼应快速,他是电池中能量最高的实用性电池, 近年来技能也在不断进行升级,正负极资料也有多种应用,但存在价格高(4 元/wh)、过充会导致发热、燃烧等安全性问题,需求进行充电保护。跟着国内外对于锂电的研制,其性能不断提高,本钱也在较大起伏下降,未来有望更广泛应用。

(3)钠硫电池,阳极由液体硫组成,阴极由液态钠组成,中间有陶瓷资料的贝塔铝管隔离,电池运营温度需求保持在 300 摄氏度以上,以保障电极处于熔融状况,循环周期 可到达 4500 次,放电时刻 6-7 小时,周期往复功率 75%,能量密度高,呼应时刻快。目 前在日本、德国、法国、美国等地已建有 200 多处此类储能电站,首要用于负荷调平,移 峰和改善电能质量。但由于运用液态钠,运转于高温下,容易燃烧。

(4)液流电池的能连贮存在溶解于液态电解质的电活性物种中,而液态电解质贮存在电池外部的罐中,用泵将贮存在罐中的电解质打入电池仓库,并经过电极和薄膜,将电能转化为电化学能,或将电化学能转化为电能。电池的功率和能量是不相关的,贮存的能量取决于贮存罐的巨细,因而能够贮存长达数小时至数天的能量,容量可达 MW 级。这个电池有多个系统,如铁铬系统,锌溴系统、多硫化钠溴系统以及全钒系统,其间全钒氧 化还原液流电池最受关注,是首要的技能发展方向,其特色是技能成熟,寿数长,循环次 数可超过10000 次以上,但能量密度和功率密度比锂电池要低,呼应时刻也不快。

4、热储能

热储能系统中,热能被贮存在隔热容器的媒介中,需求的时分转化回电能,也可直接 运用而不再转化回电能。热储能又分为显热储能和潜热储能。热储能贮存的热量能够很大, 所以可运用在可再生能源发电上。

5、化学类储能

化学类储能是运用氢或组成天然气作为二次能源的载体,运用剩余的电制氢,能够直 接用氢作为能量的载体,也能够将其与二氧化碳反响成为组成天然气(甲烷),由于氢或 者甲烷作为能量载体可贮存的能量很大,可达 TWh 级,而且贮存的时刻也很长,氢或者 组成天然气除了可用于发电外,还有其他运用方法如交通等。德国热衷于推动此项技能, 并有演示项目投入运转。化学类储能的缺点是它的全周期功率较低,制氢功率仅 40%,合 成天然气的功率不到 35%。

五类电能贮存技能中,一般会根据各种储能技能的特色,进行综合比较来挑选恰当的 技能,可供挑选的目标首要包含:能量密度、功率密度、呼应时刻、储能功率、设备寿数 (年)或充放电次数、技能成熟度、经济因素(出资本钱、运转和维护费用)以及安全和 环境方面的考虑,再根据应用的意图和需求,挑选储能种类、装置地点、容量以及各种技 术的配合。在这五类储能方法中,其间电化学储能的电池发展十分迅速。

 


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