發(fā)布時(shí)間：所屬分類：電工職稱論文瀏覽：1次
摘 要： 摘要：近年來(lái)社會(huì)用電需求的不斷增大，電力工程建設(shè)數(shù)量也逐漸增多。儲(chǔ)能是促進(jìn)可再生能源利用、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目(含物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能以及熔融鹽儲(chǔ)熱)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)183.1GW，同比增長(zhǎng)1.2%。儲(chǔ)能技術(shù)按
摘要：近年來(lái)社會(huì)用電需求的不斷增大，電力工程建設(shè)數(shù)量也逐漸增多。儲(chǔ)能是促進(jìn)可再生能源利用、保證電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行的有效手段。據(jù)統(tǒng)計(jì)，2019年全球已投運(yùn)儲(chǔ)能項(xiàng)目(含物理儲(chǔ)能、電化學(xué)儲(chǔ)能以及熔融鹽儲(chǔ)熱)累計(jì)裝機(jī)規(guī)模達(dá)183.1GW，同比增長(zhǎng)1.2%。儲(chǔ)能技術(shù)按照能量轉(zhuǎn)化機(jī)制可劃分為物理儲(chǔ)能、化學(xué)儲(chǔ)能、其他儲(chǔ)能等多種類型，各有不同的適合應(yīng)用領(lǐng)域。隨著新能源發(fā)電的迅猛發(fā)展，特高壓電網(wǎng)的加快建設(shè)，儲(chǔ)能市場(chǎng)將會(huì)迎來(lái)快速增長(zhǎng)。本文就電力儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀及走向展開(kāi)探討。
關(guān)鍵詞：新能源;電力系統(tǒng);儲(chǔ)能技術(shù)
引言
隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)不斷發(fā)展，市場(chǎng)上對(duì)電力能源的消耗量也逐漸增加，我國(guó)電力能源供應(yīng)不足問(wèn)題日益顯著。為了緩解電力能源壓力，將儲(chǔ)存技術(shù)合理應(yīng)用于新能源電力系統(tǒng)中，以能源儲(chǔ)存轉(zhuǎn)化的方式，控制電力系統(tǒng)的能源消耗量，實(shí)現(xiàn)對(duì)可再生能源的有效轉(zhuǎn)化，滿足電力系統(tǒng)的用電需求，保障電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性和安全性，促進(jìn)新能源電力系統(tǒng)可持續(xù)發(fā)展。
1電力儲(chǔ)能的基本概念
儲(chǔ)能即存儲(chǔ)能量，是指通過(guò)一種設(shè)備或者介質(zhì)，把一種能量形式用同一種或轉(zhuǎn)換成另一種能量形式存儲(chǔ)起來(lái)。儲(chǔ)能可以是指利用物理或者化學(xué)的方式將產(chǎn)生的能量存儲(chǔ)起來(lái)的技術(shù)和措施，狹義的儲(chǔ)能包括儲(chǔ)熱和儲(chǔ)電。儲(chǔ)電即電力儲(chǔ)能。
2新能源電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)
2.1物理儲(chǔ)能
物理儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)是大規(guī)模、低成本和周期長(zhǎng)，能夠?yàn)榇笠?guī)模大發(fā)電系統(tǒng)提供長(zhǎng)期的電力支撐。物理儲(chǔ)能方式主要利用空間中的的天然資源，具有綠色環(huán)保和持續(xù)的特點(diǎn)。但其缺點(diǎn)就在于建設(shè)的需求眾多，必須準(zhǔn)備專門(mén)的場(chǎng)地且有地理?xiàng)l件需求。常用的物理儲(chǔ)能方式有三種：抽水儲(chǔ)能、空氣壓縮和飛輪儲(chǔ)能。抽水儲(chǔ)能的能量轉(zhuǎn)換率較高，儲(chǔ)能容量大且運(yùn)行費(fèi)用低，需要在海水環(huán)境中進(jìn)行運(yùn)作。由于抽水儲(chǔ)能的運(yùn)營(yíng)方式靈活和供應(yīng)穩(wěn)定，抽水儲(chǔ)能不僅是一種基本的發(fā)電方式，還是備用電力的主要組成部分。空氣壓縮儲(chǔ)能的安全系數(shù)非常高，在解決大規(guī)模發(fā)電項(xiàng)目的平滑輸出問(wèn)題方面效果顯著，但空氣壓縮儲(chǔ)能的場(chǎng)地對(duì)地質(zhì)條件有著特殊的要求。在空氣壓縮儲(chǔ)能工作過(guò)程中，首先需要進(jìn)行儲(chǔ)能步驟。儲(chǔ)能工作就是壓縮機(jī)利用風(fēng)電機(jī)組多余的風(fēng)電進(jìn)行基本運(yùn)作，進(jìn)行空氣的壓縮和降溫工作。進(jìn)行壓縮和降溫處理后的空氣需存放在廢舊或新建的油氣礦井中，以備釋能工作使用。其后，釋能工作使用升溫裝置將高壓空氣升溫，借助升溫的氣體來(lái)進(jìn)行燃燒室物質(zhì)的助燃，燃燒后的氣體則會(huì)推動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)，最終由燃?xì)廨啓C(jī)來(lái)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)進(jìn)行最后的發(fā)電工作。飛輪儲(chǔ)能的主要運(yùn)作方式與空氣壓縮儲(chǔ)能相似，分為儲(chǔ)能和釋能兩個(gè)部分。其主要電力獲取方式是將飛輪旋轉(zhuǎn)的機(jī)械能轉(zhuǎn)化為可用的電能，具有清潔高效和能量獲取迅速的特點(diǎn)。
2.2化學(xué)儲(chǔ)能
在新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行中，化學(xué)儲(chǔ)能是一種常見(jiàn)的新能源儲(chǔ)能技術(shù)，通過(guò)電池正負(fù)極的反應(yīng)作用，實(shí)現(xiàn)化學(xué)能量與電力能源的有效轉(zhuǎn)化，以此滿足電力系統(tǒng)的用電需求，在達(dá)到電力系統(tǒng)儲(chǔ)能要求的基礎(chǔ)上，提高能源的利用率，保證電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)能源儲(chǔ)存和轉(zhuǎn)化方面得以應(yīng)用。在應(yīng)用化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)時(shí)，要考慮到不同電池的屬性和類別，根據(jù)電池屬性特點(diǎn)，判斷電池的使用功能，確保選用的電池能夠達(dá)到電力系統(tǒng)內(nèi)部能源轉(zhuǎn)化的標(biāo)準(zhǔn)。如鋰電池不同于普通金屬電池的使用性能，在電力系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)化中，具有較高的能源轉(zhuǎn)化率，能夠在短時(shí)間完成化學(xué)能量的電力轉(zhuǎn)化。而金屬電池通過(guò)氧化還原反應(yīng)進(jìn)行能源轉(zhuǎn)換，有效節(jié)約了能源轉(zhuǎn)化成本，不僅解決了電力系統(tǒng)內(nèi)部能源儲(chǔ)存問(wèn)題，同時(shí)保障電力系統(tǒng)安全運(yùn)行。
2.3電磁儲(chǔ)能
電磁儲(chǔ)能的主要儲(chǔ)能方式是將電能轉(zhuǎn)化為電磁能，然后放置在電磁場(chǎng)容器的儲(chǔ)能方式，儲(chǔ)能效率較高。主要的電磁儲(chǔ)能方式為超導(dǎo)磁儲(chǔ)能和電容器儲(chǔ)能兩種。電容器儲(chǔ)能能夠直接儲(chǔ)存電能，適合短時(shí)間的電能儲(chǔ)存，相對(duì)來(lái)說(shuō)安全性和穩(wěn)定性較高。超導(dǎo)磁儲(chǔ)能方式利用超導(dǎo)線圈運(yùn)作過(guò)程中直流電產(chǎn)生的磁場(chǎng)來(lái)進(jìn)行電能的儲(chǔ)存，且儲(chǔ)能基本無(wú)損耗，適合長(zhǎng)期儲(chǔ)能。
3儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用
傳統(tǒng)電力系統(tǒng)的運(yùn)行必須時(shí)刻保持發(fā)電與負(fù)荷之間的動(dòng)態(tài)平衡，也就是“即發(fā)即用”。因此，電力系統(tǒng)的規(guī)劃、建設(shè)和運(yùn)行保障等都遵循“供需平衡”的基本原則。隨著社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展和人們生活水平的不斷提升，電力系統(tǒng)中的高峰負(fù)荷也在持續(xù)大幅增加。為了滿足這些短時(shí)間的高峰負(fù)荷，發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)公司只能不斷地增加投資發(fā)電、輸電、配電等電力設(shè)備，這又導(dǎo)致電力系統(tǒng)整體負(fù)荷率偏低，電力資產(chǎn)綜合利用率也較低。對(duì)電力系統(tǒng)應(yīng)用而言，儲(chǔ)能的作用主要體現(xiàn)在功率等級(jí)及其作用時(shí)間上。儲(chǔ)能的作用時(shí)間是區(qū)別傳統(tǒng)電力系統(tǒng)即發(fā)即用設(shè)備的最顯著的標(biāo)志，先進(jìn)、高效的大規(guī)模儲(chǔ)能系統(tǒng)能為這些問(wèn)題的解決和電力系統(tǒng)升級(jí)改造提供有效的手段。傳統(tǒng)化石能源的日益匱乏和環(huán)境的日趨惡化，驅(qū)使以火力發(fā)電為代表的傳統(tǒng)發(fā)電方式按照用電負(fù)荷進(jìn)行調(diào)度。以風(fēng)能、太陽(yáng)能為代表的可再生能源的發(fā)電方式則取決于自然資源條件，具有天生的波動(dòng)性和不確定性，調(diào)節(jié)控制難度較大。先進(jìn)、高效的大規(guī)模儲(chǔ)能可在很大程度上緩解可再生能源發(fā)電的不確定性和波動(dòng)性，使間歇性、低能源密度的可再生能源得到更廣泛的利用。規(guī)模化儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用貫穿于電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電和用電各個(gè)環(huán)節(jié)可滿足高峰負(fù)荷的供電需求，有效減少發(fā)電廠和電網(wǎng)不必要的重復(fù)建設(shè)，提高現(xiàn)有發(fā)電裝機(jī)容量的利用率和電網(wǎng)運(yùn)行效率，可有效應(yīng)對(duì)電網(wǎng)故障，提升用電可靠性。實(shí)施削峰填谷、計(jì)劃跟蹤、平滑輸出等策略，可有效降低可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性和不確定性，減少棄風(fēng)、棄光造成的浪費(fèi)，實(shí)現(xiàn)電動(dòng)汽車(chē)規(guī)模化使用，并通過(guò)“梯次利用”等技術(shù)實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的有效配合。總上所述，規(guī)模化儲(chǔ)能技術(shù)能改變現(xiàn)有電力系統(tǒng)必須供需瞬時(shí)平衡的傳統(tǒng)模式，在未來(lái)的能源革命中將發(fā)揮越來(lái)越重要的作用。
4提高儲(chǔ)能技術(shù)運(yùn)行效率的措施
4.1儲(chǔ)能吸引要確保優(yōu)化的配置
針對(duì)于我國(guó)當(dāng)前的儲(chǔ)能系統(tǒng)來(lái)講，在實(shí)現(xiàn)優(yōu)化配置的過(guò)程中還要注重高質(zhì)量以及電能的穩(wěn)定性，從而提高整個(gè)功率在波動(dòng)的過(guò)程中保持平穩(wěn)性，然后充分的結(jié)合經(jīng)濟(jì)與技術(shù)的要求，實(shí)現(xiàn)內(nèi)部容量的不斷提高。為電能的儲(chǔ)存提供很大的幫助。在新能源的開(kāi)發(fā)過(guò)程中還要結(jié)合運(yùn)行的特點(diǎn)，實(shí)施曲線的分析，完善電力系統(tǒng)的優(yōu)化設(shè)計(jì)。最終新能源的電力系統(tǒng)中更加的科學(xué)與完善。
4.2提高儲(chǔ)能效率
在儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)過(guò)程中，提高儲(chǔ)能效率是第一要?jiǎng)?wù)。相關(guān)工作人員的研發(fā)工作要以提高儲(chǔ)能效率為目標(biāo)，對(duì)新能源進(jìn)行開(kāi)采和利用，不斷創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展模式，對(duì)現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合考量，向儲(chǔ)能技術(shù)效率、性能和技術(shù)同步的方向發(fā)展。
結(jié)語(yǔ)
壽命長(zhǎng)和成本低是儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的方向，目前儲(chǔ)能技術(shù)研發(fā)不斷革新和儲(chǔ)能體系加速開(kāi)發(fā)構(gòu)建。各類儲(chǔ)能技術(shù)保持多元發(fā)展的格局，并且多數(shù)技術(shù)仍處在技術(shù)完善和技術(shù)驗(yàn)證階段，安全性好、成本低、循環(huán)壽命長(zhǎng)、效率高將是未來(lái)儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的方向和技術(shù)挑戰(zhàn)。針對(duì)不同的應(yīng)用領(lǐng)域，儲(chǔ)能技術(shù)將不斷的在示范仙姑應(yīng)用中得到驗(yàn)證和提升，逐步發(fā)揮各自的優(yōu)勢(shì)并逐步走向成熟和商業(yè)化大規(guī)模運(yùn)營(yíng)。——論文作者：曹軍太
相關(guān)期刊推薦：《熱力發(fā)電》(月刊)1972年創(chuàng)刊，為我國(guó)熱能動(dòng)力學(xué)科和熱力發(fā)電技術(shù)重要刊物，主要報(bào)道國(guó)內(nèi)熱能動(dòng)力技術(shù)科學(xué)的基礎(chǔ)研究和熱力發(fā)電(火力、核能、地?zé)峒捌渌稍偕茉窗l(fā)電)技術(shù)的開(kāi)發(fā)利用，包括：化石燃料及其清潔燃燒、熱力設(shè)備及熱力系統(tǒng)、電站輔機(jī)、電站自動(dòng)控制、電廠化學(xué)、電廠金屬材料、電力環(huán)境保護(hù)及綜合利用，以及電廠信息化、狀態(tài)評(píng)價(jià)、技術(shù)監(jiān)督、啟動(dòng)調(diào)試、設(shè)備性能鑒定等，并適時(shí)報(bào)道國(guó)外熱能動(dòng)力科學(xué)技術(shù)的發(fā)展動(dòng)態(tài)。