儲能技術促進智能電網(wǎng)快速發(fā)展

    當前我國電網(wǎng)運營的情況面臨著超負荷用電量、調(diào)峰手段有限、間歇式能源接入占比擴大等諸多挑戰(zhàn).儲能技術在推動低碳能源發(fā)展、可再生能源規(guī)模化利用、確保區(qū)域能源安全,尤其是智能電網(wǎng)建設與運營上有著極其重要的作用.因此可以這么說,儲能是構造智能電網(wǎng)和實現(xiàn)現(xiàn)代化低碳能源發(fā)展和利用不可或缺的重要環(huán)節(jié).

 

    世界儲能技術發(fā)展各不相同

 

    儲能技術一般包括物理儲能和化學儲能.其中,物理儲能包括抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、相變儲能等.化學儲能包括鉛酸電池、鋰系電池、液流電池、鈉硫電池等.此外,還有電磁儲能,如超導儲能等.

 

    抽水蓄能技術相對成熟,功率和儲能容量規(guī)模可以做得很大,對于控制電網(wǎng)的穩(wěn)定性和安全性、調(diào)峰、調(diào)頻以及接納可再生風電都可以發(fā)揮巨大作用,在中國,抽水蓄能還有相當大的發(fā)展前景,尤其是我國的南方省份,根據(jù)已有的資源考察結果,至少有1億千瓦以上的建設空間.但蓄水儲能也存在一定缺點,比如受地勢的影響較大,另外響應速度還比較慢,還不能做到暫態(tài)響應.此外,歐洲出于對環(huán)境保護的考慮,已經(jīng)不再實施抽水蓄能項目.

 

    壓縮空氣方面,全世界已經(jīng)有3個較大的壓縮空氣儲能示范工程,主要存在于美國和歐洲一些國家.但壓縮空氣儲能技術在安全可靠性方面還需進行驗證.

 

    在大規(guī)模熔鹽技術方面,中國、日本、韓國還沒有進行相關技術研發(fā).而在美國和歐洲主要應用場合是太陽能熱發(fā)電,熔鹽技術減少了中間環(huán)節(jié),能提高太陽能利用率,其輸出可以實現(xiàn)可控制、可跳讀,不會對電力系統(tǒng)造成沖擊,但該技術還沒有實現(xiàn)大規(guī)模應用.

 

    美國已經(jīng)走在了電化學儲能技術的前列,有很多原始性的專利掌握,美國在鋰離子電池制造及系統(tǒng)集成方面處于領先地位.日本、韓國在一些高端電池技術方面也有了很多的突破,尤其是日本,已經(jīng)在鈉硫電池、液流電池和鉛酸電池儲能技術方面處于國際領先水平.

 

    智能電網(wǎng)發(fā)展需要多種儲能技術

 

    電力系統(tǒng)中的儲能系統(tǒng)根據(jù)應用情況可以分為兩類:大規(guī)模集中式儲能系統(tǒng)和大規(guī)模分布式儲能系統(tǒng).集中式儲能系統(tǒng)以能量轉換和電力系統(tǒng)削峰填谷功能為主,比如抽水蓄能、壓縮空氣儲能.分布式儲能系統(tǒng)以平抑電源功率隨機波動、維持局部電網(wǎng)安全穩(wěn)定運行為主,經(jīng)常與可再生能源配合使用.

 

    現(xiàn)在來看,沒有任何一種儲能技術能全面滿足智能電網(wǎng)接納分布式能源的需要,因此,發(fā)展多種儲能技術,是適應智能電網(wǎng)建設的需要.

 

    在我國,由于電動汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,鋰離子電池產(chǎn)業(yè)也得到了很大的促進與提升,預計5年內(nèi),國內(nèi)鋰離子電池產(chǎn)業(yè)實現(xiàn)大規(guī)模產(chǎn)業(yè)化大發(fā)展的可能性較大.

 

    這個結論來源于以下幾個基礎,一是鋰離子電池在能效轉換效率上是最高的,它具有其他化學電池所無法比擬的優(yōu)勢.其次,鋰離子電池壽命長的特點,較適用于電力儲能.此外,鋰離子電池在國內(nèi)外都有很好的產(chǎn)業(yè)鏈,全世界對鋰離子電池技術研發(fā)的投入和技術儲備都非常豐厚.而且,由于鋰離子電池的原材料資源豐富,且材料即不耗能又不用借助稀有金屬,這在成本方面存在較大優(yōu)勢.鋰離子電池集成技術門檻也較低,更為其大規(guī)模推廣提供了保障.

 

    專家預測,液流電池、鈉硫電池需要8年或者更長的時間來實現(xiàn)大規(guī)模發(fā)展,因為現(xiàn)在這兩類電池的研發(fā)起點還較低,參與研發(fā)設計的人員也很少,市場層面投入力量的廠家也少,未來實現(xiàn)大幅度跨越可能性較小,但值得期待的是,這兩種儲能技術的發(fā)展,將會在一定時間內(nèi)保持現(xiàn)有性能的基礎上大幅度降低價格.

 

    以我國剛剛投運的張北國家風光儲輸示范工程為例,目前,位于張北的國家風光儲輸示范工程已連續(xù)安全運行100多天,累計發(fā)電超億千瓦時.這是目前世界上規(guī)模最大的集風力發(fā)電、光伏發(fā)電、儲能系統(tǒng)、智能輸電于一體的新能源綜合利用示范工程.而張北示范工程的成功,也為儲能技術發(fā)展方向提供了一定的參考與借鑒.

 

    張北儲能電站是以"化學儲能以鋰電池為主、鈉硫電池和液流電池為輔"為原則,同時綜合考慮系統(tǒng)集成技術,如接線方式和方案,對電池應用的特征,包括電池裝置控制,以及監(jiān)控技術和監(jiān)控系統(tǒng)開發(fā),它的順利運行標志著我國新能源綜合利用技術取得重大突破.

標簽： 智能電網(wǎng)