储能技术促进智能电网快速发展

    当前我国电网运营的情况面临着超负荷用电量、调峰手段有限、间歇式能源接入占比扩大等诸多挑战.储能技术在推动低碳能源发展、可再生能源规模化利用、确保区域能源安全,尤其是智能电网建设与运营上有着极其重要的作用.因此可以这么说,储能是构造智能电网和实现现代化低碳能源发展和利用不可或缺的重要环节.

 

    世界储能技术发展各不相同

 

    储能技术一般包括物理储能和化学储能.其中,物理储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能、相变储能等.化学储能包括铅酸电池、锂系电池、液流电池、钠硫电池等.此外,还有电磁储能,如超导储能等.

 

    抽水蓄能技术相对成熟,功率和储能容量规模可以做得很大,对于控制电网的稳定性和安全性、调峰、调频以及接纳可再生风电都可以发挥巨大作用,在中国,抽水蓄能还有相当大的发展前景,尤其是我国的南方省份,根据已有的资源考察结果,至少有1亿千瓦以上的建设空间.但蓄水储能也存在一定缺点,比如受地势的影响较大,另外响应速度还比较慢,还不能做到暂态响应.此外,欧洲出于对环境保护的考虑,已经不再实施抽水蓄能项目.

 

    压缩空气方面,全世界已经有3个较大的压缩空气储能示范工程,主要存在于美国和欧洲一些国家.但压缩空气储能技术在安全可靠性方面还需进行验证.

 

    在大规模熔盐技术方面,中国、日本、韩国还没有进行相关技术研发.而在美国和欧洲主要应用场合是太阳能热发电,熔盐技术减少了中间环节,能提高太阳能利用率,其输出可以实现可控制、可跳读,不会对电力系统造成冲击,但该技术还没有实现大规模应用.

 

    美国已经走在了电化学储能技术的前列,有很多原始性的专利掌握,美国在锂离子电池制造及系统集成方面处于领先地位.日本、韩国在一些高端电池技术方面也有了很多的突破,尤其是日本,已经在钠硫电池、液流电池和铅酸电池储能技术方面处于国际领先水平.

 

    智能电网发展需要多种储能技术

 

    电力系统中的储能系统根据应用情况可以分为两类:大规模集中式储能系统和大规模分布式储能系统.集中式储能系统以能量转换和电力系统削峰填谷功能为主,比如抽水蓄能、压缩空气储能.分布式储能系统以平抑电源功率随机波动、维持局部电网安全稳定运行为主,经常与可再生能源配合使用.

 

    现在来看,没有任何一种储能技术能全面满足智能电网接纳分布式能源的需要,因此,发展多种储能技术,是适应智能电网建设的需要.

 

    在我国,由于电动汽车产业的快速发展,锂离子电池产业也得到了很大的促进与提升,预计5年内,国内锂离子电池产业实现大规模产业化大发展的可能性较大.

 

    这个结论来源于以下几个基础,一是锂离子电池在能效转换效率上是最高的,它具有其他化学电池所无法比拟的优势.其次,锂离子电池寿命长的特点,较适用于电力储能.此外,锂离子电池在国内外都有很好的产业链,全世界对锂离子电池技术研发的投入和技术储备都非常丰厚.而且,由于锂离子电池的原材料资源丰富,且材料即不耗能又不用借助稀有金属,这在成本方面存在较大优势.锂离子电池集成技术门槛也较低,更为其大规模推广提供了保障.

 

    专家预测,液流电池、钠硫电池需要8年或者更长的时间来实现大规模发展,因为现在这两类电池的研发起点还较低,参与研发设计的人员也很少,市场层面投入力量的厂家也少,未来实现大幅度跨越可能性较小,但值得期待的是,这两种储能技术的发展,将会在一定时间内保持现有性能的基础上大幅度降低价格.

 

    以我国刚刚投运的张北国家风光储输示范工程为例,目前,位于张北的国家风光储输示范工程已连续安全运行100多天,累计发电超亿千瓦时.这是目前世界上规模最大的集风力发电、光伏发电、储能系统、智能输电于一体的新能源综合利用示范工程.而张北示范工程的成功,也为储能技术发展方向提供了一定的参考与借鉴.

 

    张北储能电站是以"化学储能以锂电池为主、钠硫电池和液流电池为辅"为原则,同时综合考虑系统集成技术,如接线方式和方案,对电池应用的特征,包括电池装置控制,以及监控技术和监控系统开发,它的顺利运行标志着我国新能源综合利用技术取得重大突破.

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