儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用(編輯修改稿)
2025-08-10 15:04 本頁(yè)面
【文章內(nèi)容簡(jiǎn)介】 的全釩液流儲(chǔ)能電池用于對(duì) 30 MW 風(fēng)電場(chǎng)的 調(diào)頻和調(diào)峰。 “十五”期間，中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所開發(fā)出 10 kW 全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)。2008 年， 中國(guó)電 力科學(xué)研究院研發(fā)用于風(fēng)電場(chǎng)的 100kW 級(jí)儲(chǔ)能系統(tǒng)， 并考核其運(yùn)行的可靠性和耐久性。表 1 列出了幾種 主要蓄電池的基本特性。 超級(jí)電容器儲(chǔ)能技術(shù) 超級(jí)電容器（Supercapacitor）是根據(jù)電化學(xué)雙電層理論研制而成，可提供強(qiáng)大的脈沖功率，充電時(shí)處于 理想極化狀態(tài)的電極表面， 電荷將吸引周圍電解質(zhì)溶液中的異性離子， 使其附于電極表面， 形成雙電荷層， 構(gòu)成雙電層電容。 超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)(SCES) 歷經(jīng) 3 代及數(shù) 10 年的發(fā)展，已形成電容量 ~1 000 F、工作電壓 12~400 V、 最大放電電流 400~2 000 A 的系列產(chǎn)品，儲(chǔ)能系統(tǒng)的最大儲(chǔ)能量達(dá)到了 30 MJ。在電力系統(tǒng)中多用于短時(shí) 間、 大功率的負(fù)載平滑和電能質(zhì)量高峰值功率場(chǎng)合， 在電壓跌落和瞬態(tài)干擾期間提高供電水平[14]， [15]。 日本松下、EPCOS、NEC，美國(guó) Maxwell、Powerstor、Evans，法國(guó) SAFT，澳大利亞 Capxx 和韓國(guó) NESS 等 公司的產(chǎn)品， 幾乎占據(jù)了整個(gè)超級(jí)電容器市場(chǎng)。 2005 年， 美國(guó)加利福尼亞州建造了 1 臺(tái) 450kW 的超級(jí)電容器儲(chǔ)能裝置，用以減輕 950 kW 風(fēng)力發(fā)電機(jī)組 向電網(wǎng)輸送功率的波動(dòng)。 2005 年， 由中國(guó)科學(xué)院電工所承擔(dān)的“863”項(xiàng)目， 完成了用于光伏發(fā)電系統(tǒng)的 300 Wh/1 kW 超級(jí)電容 器儲(chǔ)能系統(tǒng)的研究開發(fā)工作。 文獻(xiàn)[16]提出了一種將串、并聯(lián)型超級(jí)電容器儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用于基于異步發(fā)電機(jī)的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的新思路， 該儲(chǔ)能系統(tǒng)可同時(shí)雙向、 大范圍、 快速調(diào)節(jié)有功功率和無(wú)功功率， 很好地改善了風(fēng)電的電能質(zhì)量和穩(wěn)定性。 其它儲(chǔ)能形式 除了上述的幾種儲(chǔ)能方式外, 在電力系統(tǒng)中還應(yīng)用較多的儲(chǔ)能方式，有抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和氫燃料 電池儲(chǔ)能等。 抽水蓄能裝置（Pumped Hydro Storage）在現(xiàn)代電網(wǎng)中大多用來(lái)調(diào)峰， 在集中式發(fā)電中應(yīng)用較多。受地理 條件限制，絕大多數(shù)風(fēng)電場(chǎng)不具備建抽水蓄能電站的條件。 壓縮空氣儲(chǔ)能（CAES）是一種調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)，對(duì)于同樣的電力輸出，它所消耗的燃?xì)庖瘸Ｒ?guī)燃?xì)廨啓C(jī) 少 40%。100 MW 級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)成熟， 利用渠式超導(dǎo)熱管技術(shù)可使系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換效率達(dá)到 90%。大容量 和復(fù)合化發(fā)電將進(jìn)一步降低成本。 隨著分布式能量系統(tǒng)的發(fā)展以及減小儲(chǔ)氣庫(kù)容積和提高儲(chǔ)氣壓力至 10~14 MPa 的需要，8~12 MW 微型壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)（microCAES）已成為研究熱點(diǎn)[17]。 美國(guó)愛(ài)荷華州的 CAES 蓄能項(xiàng)目采用風(fēng)能和低谷電組合來(lái)驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī)組， 將空氣壓縮至地下含水層，發(fā)電 裝機(jī)容量為 200 MW，風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)容量為 100 MW。 氫燃料電池是將燃料的化學(xué)能直接轉(zhuǎn)化為電能的裝置。為了實(shí)現(xiàn)氫氣作為能源載體的應(yīng)用，必須解決氫的 廉價(jià)制取、安全高效儲(chǔ)運(yùn)以及大規(guī)模應(yīng)用這 3 個(gè)問(wèn)題。未來(lái)氫能的廣泛應(yīng)用很可能改變風(fēng)電場(chǎng)的職能， 風(fēng) 電場(chǎng)可能成為大型的氫制造廠，為氫燃料電池電站及氫燃料電池汽車提供氫。目前，燃料電池價(jià)格還很昂 貴，距離大規(guī)模應(yīng)用還有很長(zhǎng)的路要走。 2 各種儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中的應(yīng)用前景分析 在各種儲(chǔ)能技術(shù)中， 抽水蓄能和壓縮空氣儲(chǔ)能比較適用于電網(wǎng)調(diào)峰； 電池儲(chǔ)能和相變儲(chǔ)能比較適用于中 小規(guī)模儲(chǔ)能和用戶需求側(cè)管理； 超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能比較適用于電網(wǎng)調(diào)頻和電能質(zhì)量保障； 超級(jí)電 容器儲(chǔ)能比較適用于電動(dòng)汽車儲(chǔ)能和混合儲(chǔ)能。圖 圖 2 是根據(jù)美國(guó)電力儲(chǔ)能協(xié)會(huì)提供的資料給出的各 種儲(chǔ)能技術(shù)的功率、能量和成本比較。 成本過(guò)高是限制儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)力發(fā)電中大量推廣應(yīng)用的共同問(wèn)題， 提高能量轉(zhuǎn)換效率和降低成本是今后儲(chǔ) 能技術(shù)研究的重要方向。隨著風(fēng)力發(fā)電的不斷發(fā)展和普及， 各種儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展進(jìn)步， 儲(chǔ)能技術(shù)將在風(fēng) 力發(fā)電系統(tǒng)中得到更加廣泛的應(yīng)用。 在風(fēng)力發(fā)電中， 儲(chǔ)能方式的選擇需考慮額定功率、橋接時(shí)間、技術(shù)成熟度、系統(tǒng)成本、環(huán)境條件等多種因 素。風(fēng)電場(chǎng)的儲(chǔ)能首先要實(shí)現(xiàn)電能質(zhì)量管理功能，超級(jí)電容器、高速飛輪、超導(dǎo)、鈉硫和液流電池儲(chǔ)能系 統(tǒng)能使風(fēng)電場(chǎng)的輸出功率平滑，在外部電網(wǎng)故障時(shí)能夠提供電壓支撐， 維護(hù)電網(wǎng)
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