儲能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用-文庫吧
2025-06-29 15:04 本頁面
【正文】 學(xué)、華北電力 大學(xué)等都在開展超導(dǎo)儲能裝置的研究。 文獻[5]采用電壓偏差作為 SMES 有功控制信號，在改善風(fēng)電場穩(wěn)定性方面具有優(yōu)良的性能。 SMES 的發(fā)展重點：基于高溫超導(dǎo)涂層導(dǎo)體，研發(fā)適于液氮溫區(qū)運行的 MJ 級系統(tǒng)； 解決高場磁體繞組力 學(xué)支撐問題；與柔性輸電技術(shù)相結(jié)合，進一步降低投資和運行成本； 結(jié)合實際系統(tǒng)探討分布式 SMES 及其 有效控制和保護策略。 蓄電池儲能技術(shù) 蓄電池儲能系統(tǒng)（Battery Energy Storage System，BESS）主要是利用電池正負(fù)極的氧化還原反應(yīng)進行充 放電，一般由電池、直—交逆變器、控制裝置和輔助設(shè)備（安全、環(huán)境保護設(shè)備）等組成。目前， 蓄電池 儲能系統(tǒng)在小型分布式發(fā)電中應(yīng)用最為廣泛。根據(jù)所使用化學(xué)物質(zhì)的不同，蓄電池可以分為鉛酸電池、鎳 鎘電池、鎳氫電池、鋰離子電池、鈉硫（NaS）電池、液流電池等[8]，[9]。 （1）鉛酸電池 鉛酸電池應(yīng)用在儲能方面的歷史較早， 技術(shù)較為成熟，并逐漸以密封型免維護產(chǎn)品為主，目前儲能容量已 達 20 MW。鉛酸電池的能量密度適中，價格便宜，構(gòu)造成本低，可靠性好，技術(shù)成熟，已廣泛應(yīng)用于電力 系統(tǒng)。基于密封閥控型的鉛酸電池具有較高的運行可靠性， 在環(huán)境影響上的劣勢已不甚明顯， 但運行數(shù) 年之后的報廢電池的無害化處理和不能深度放電的問題， 使其應(yīng)用受到一定限制。 （2）鎳氫電池 與鉛酸電池相比， 作為堿性電池的鎳氫電池具有容量大、 結(jié)構(gòu)堅固、 充放循環(huán)次數(shù)多的特點， 但價格較高。 鎳氫電池是密封免維護電池， 不含鉛、鉻、汞等有毒物質(zhì)，正常使用過程中不會產(chǎn)生任何有害物質(zhì)。北京 2008 年奧運會使用的混合電動車大都采用鎳氫蓄電池作為電源。鎳氫電池的自放電速度明顯大于鎳鎘電 池， 需要定期對它進行全充電。須注意的是，鎳氫電池只有在小電流放電時才具有 80~90 kWh/kg 的高比 能量輸出，在大電流放電高功率輸出時， 其能量密度會降至 40kWh/kg 或更低。 （3）鋰離子電池 鋰離子電池比能量/比功率高、自放電小、環(huán)境友好， 但由于工藝和環(huán)境溫度差異等因素的影響，系統(tǒng)指 標(biāo)往往達不到單體水平，使用壽命僅是單體電池的幾分之一，甚至十幾分之一。大容量集成的技術(shù)難度和 生產(chǎn)維護成本使這種電池在短期內(nèi)很難在電力系統(tǒng)中規(guī)模化應(yīng)用。磷酸亞鐵鋰電池是最有前途的鋰電池。 磷酸亞鐵鋰材料的單位價格不高， 其成本在幾種電池材料中是最低的，而且對環(huán)境無污染。磷酸亞鐵鋰比 其他材料的體積要大，成本低，適合大型儲能系統(tǒng)。 （4）鈉硫電池 鈉硫和液流電池被視為新興、高效、具廣闊發(fā)展前景的大容量電力儲能電池。目前鈉硫和液流電池均已實 現(xiàn)商業(yè)化運作，MW 級鈉硫和 100kW 級液流電池儲能系統(tǒng)己步入試驗示范階段[10]，[11]。 鈉硫儲能電池是在溫度 300 ℃左右充放電的高溫型儲能電池，負(fù)極活性物質(zhì)為金屬鈉，正極活性物質(zhì)為液 態(tài)硫。 迄今為止， 只有日本京瓷公司成功開發(fā)出鈉硫儲能電池系統(tǒng)。鈉硫電池系統(tǒng)在電力系統(tǒng)和負(fù)荷側(cè)成功應(yīng)用 100 余套，總?cè)萘砍^ 100 MW，其中近 2/3 用于平滑負(fù)荷。 日本 NEDO 支持的八仗島風(fēng)力發(fā)電機組采用鈉硫電池儲能來平滑和穩(wěn)定輸出功率。目前，鈉硫電池已被日 本列為政府資助的風(fēng)力發(fā)電儲能電源，并有具體的推進計劃。 上海電力公司正進行不同容量等級（10~1 000 kW） 的鈉硫電池系統(tǒng)的研制， 用于 UPS/EPS，力圖掌握核 心部件制備技術(shù)，建立標(biāo)準(zhǔn)和規(guī)范，并實現(xiàn)模塊化、規(guī)模化生產(chǎn)。 （5）全釩液流電池 液流電池分多種體系， 其中全釩電池是技術(shù)發(fā)展主流。全釩液流儲能電池（Vanadium RedoxFlow Battery， VRB）是將具有不同價態(tài)的釩離子溶液分別作為正極和負(fù)極的活性物質(zhì)， 分別儲存在各自的電解液儲罐中。 在對電池進行充、放電實驗時，電解液通過泵的作用，由外部貯液罐循環(huán)分別流經(jīng)電池的正極室和負(fù)極室， 并在電極表面發(fā)生氧化和還原反應(yīng)，實現(xiàn)對電池的充放電[12]，[13]。 液流電池的儲能容量取決于電解液容量和密度，配置上相當(dāng)靈活，只需增大電解液容積和濃度即可增大儲 能容量，并且可以進行深度充放電。 日本住友電氣、加拿大 VRB 等公司進行全釩液流電池儲能系統(tǒng)的商業(yè)化開發(fā)。在日本共有 15 套全釩液流 儲能電池系統(tǒng)進行示范運行， 其中北海道的一套功率為 6 MW
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