剖析:電網(wǎng)儲能的五種技術(shù)路線(xiàn)


電能貯存技能分為五大類(lèi):機械儲能、電氣類(lèi)儲能技能、電化學(xué)類(lèi)儲能技能、熱儲能 技能以及化學(xué)類(lèi)儲能技能,F在國際電網(wǎng)中電能貯存容量占比最高的是抽水蓄能,其總裝機容量規模到達了127GW,占總儲能容量的99%,其次是壓縮空氣儲能,總裝機容量為440MW,排名第三的是鈉硫電池,總容量規模為316MW。

1、機械儲能

機械儲能首要包含抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等,其間抽水蓄能需求將電網(wǎng) 低谷時(shí)運用過(guò)剩電力作為液態(tài)能量媒體的水從地勢低的水庫抽到地勢高的水庫,電網(wǎng)峰荷時(shí)高地勢水庫中的水回流到下水庫推動(dòng)水輪機發(fā)電機發(fā)電,所以,抽水蓄能對地勢環(huán)境有 必定的依靠,功率一般在 65%-75%,最高可到達 80%-85%,但它具有日調理才能,適合配合核電站、大規模風(fēng)力發(fā)電、超大規模太陽(yáng)能光伏發(fā)電等。

2、電氣儲能

電氣類(lèi)儲能技能首要包含了超級電容器儲能和超導儲能,其間超級電容器儲能由于其能量密度低等特色,一般適合和其他儲能手法聯(lián)合運用,能夠在微電網(wǎng)中和儲能蓄電池結合運用,也可用于電動(dòng)汽車(chē)的發(fā)動(dòng)加速等;超導儲能現在大多是試驗性的,技能還需求進(jìn) 一步突破。

3、電化學(xué)儲能

電化學(xué)儲能首要包含鉛酸電池、鋰離子電池、鈉硫電池和液流電池等等。

(1)鉛酸電池現在在國際上應用最廣泛,循環(huán)壽數可達 1000 次左右,功率能到達 80%-90%,性?xún)r(jià)比高,常用于電力系統的事故電源或備用電源,但假如深度、快速大功率 放電時(shí),可用容量會(huì )下降。其特色是能量密度低,壽數短。鉛酸電池本年經(jīng)過(guò)將具有超級活性的炭資料添加到鉛酸電池的負極板上,能將其循環(huán)壽數提高許多。

(2)鋰電池首要應用于便攜式的移動(dòng)設備中,其功率可達 95%以上,放電時(shí)刻可達 數小時(shí),循環(huán)次數可達 5000 次或更多,呼應快速,他是電池中能量最高的實(shí)用性電池, 近年來(lái)技能也在不斷進(jìn)行升級,正負極資料也有多種應用,但存在價(jià)格高(4 元/wh)、過(guò)充會(huì )導致發(fā)熱、燃燒等安全性問(wèn)題,需求進(jìn)行充電保護。跟著(zhù)國內外對于鋰電的研制,其性能不斷提高,本錢(qián)也在較大起伏下降,未來(lái)有望更廣泛應用。

(3)鈉硫電池,陽(yáng)極由液體硫組成,陰極由液態(tài)鈉組成,中間有陶瓷資料的貝塔鋁管隔離,電池運營(yíng)溫度需求保持在 300 攝氏度以上,以保障電極處于熔融狀況,循環(huán)周期 可到達 4500 次,放電時(shí)刻 6-7 小時(shí),周期往復功率 75%,能量密度高,呼應時(shí)刻快。目 前在日本、德國、法國、美國等地已建有 200 多處此類(lèi)儲能電站,首要用于負荷調平,移 峰和改善電能質(zhì)量。但由于運用液態(tài)鈉,運轉于高溫下,容易燃燒。

(4)液流電池的能連貯存在溶解于液態(tài)電解質(zhì)的電活性物種中,而液態(tài)電解質(zhì)貯存在電池外部的罐中,用泵將貯存在罐中的電解質(zhì)打入電池倉庫,并經(jīng)過(guò)電極和薄膜,將電能轉化為電化學(xué)能,或將電化學(xué)能轉化為電能。電池的功率和能量是不相關(guān)的,貯存的能量取決于貯存罐的巨細,因而能夠貯存長(cháng)達數小時(shí)至數天的能量,容量可達 MW 級。這個(gè)電池有多個(gè)系統,如鐵鉻系統,鋅溴系統、多硫化鈉溴系統以及全釩系統,其間全釩氧 化還原液流電池最受關(guān)注,是首要的技能發(fā)展方向,其特色是技能成熟,壽數長(cháng),循環(huán)次 數可超過(guò)10000 次以上,但能量密度和功率密度比鋰電池要低,呼應時(shí)刻也不快。

4、熱儲能

熱儲能系統中,熱能被貯存在隔熱容器的媒介中,需求的時(shí)分轉化回電能,也可直接 運用而不再轉化回電能。熱儲能又分為顯熱儲能和潛熱儲能。熱儲能貯存的熱量能夠很大, 所以可運用在可再生能源發(fā)電上。

5、化學(xué)類(lèi)儲能

化學(xué)類(lèi)儲能是運用氫或組成天然氣作為二次能源的載體,運用剩余的電制氫,能夠直 接用氫作為能量的載體,也能夠將其與二氧化碳反響成為組成天然氣(甲烷),由于氫或 者甲烷作為能量載體可貯存的能量很大,可達 TWh 級,而且貯存的時(shí)刻也很長(cháng),氫或者 組成天然氣除了可用于發(fā)電外,還有其他運用方法如交通等。德國熱衷于推動(dòng)此項技能, 并有演示項目投入運轉;瘜W(xué)類(lèi)儲能的缺點(diǎn)是它的全周期功率較低,制氫功率僅 40%,合 成天然氣的功率不到 35%。

五類(lèi)電能貯存技能中,一般會(huì )根據各種儲能技能的特色,進(jìn)行綜合比較來(lái)挑選恰當的 技能,可供挑選的目標首要包含:能量密度、功率密度、呼應時(shí)刻、儲能功率、設備壽數 (年)或充放電次數、技能成熟度、經(jīng)濟因素(出資本錢(qián)、運轉和維護費用)以及安全和 環(huán)境方面的考慮,再根據應用的意圖和需求,挑選儲能種類(lèi)、裝置地點(diǎn)、容量以及各種技 術(shù)的配合。在這五類(lèi)儲能方法中,其間電化學(xué)儲能的電池發(fā)展十分迅速。

 


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