儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用狀況

近年來風電、太陽能等可再生能源發(fā)展迅速，因其清潔性、無排放、可再生等優(yōu)點受到推崇;但另一方面由于風、陽光受氣候條件左右，不可控，波動、間歇，甚至被有的觀點稱為垃圾電而被排斥，棄風現(xiàn)象大受垢病。因此在風電、太陽能發(fā)電場中引入儲能裝置，以改善電網(wǎng)穩(wěn)定狀況、減少棄風現(xiàn)象，越來越受到重視。既使是在常規(guī)燃煤發(fā)電廠，為保證礦山、數(shù)據(jù)庫等特殊要求的穩(wěn)定供電，提高電廠運營效率，也有引入儲能裝置的情況。

隨著智能電網(wǎng)、分布式供電等新技術的推廣應用，儲能的作用進一步突現(xiàn)出來。我國也在張家口搞了風光儲示范，遼寧法庫風電場也建設了5MW全礬液流電池儲能裝置。在電網(wǎng)中建設儲能裝置可簡單比喻為電路中如只有電源、電阻(用戶)，電路不夠穩(wěn)定，加上電容后電路穩(wěn)定性大大提高。為深入了解國際儲能技術現(xiàn)狀和發(fā)展趨勢，為我國儲能行業(yè)的快速發(fā)展參考，現(xiàn)整理匯總儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用、定位和價值分析、國內(nèi)外儲能應用現(xiàn)狀及產(chǎn)業(yè)政策等相關情況。

關于各種儲能技術

按照電力系統(tǒng)應用領域劃分，儲能可分為功率型儲能和能量型儲能兩種，能量型儲能主要用于高能量(電能)的調(diào)配和管理，典型應用如調(diào)峰電站;功率型儲能主要用于瞬間高功率輸入和輸出場合，典型應用如用于電網(wǎng)調(diào)頻。

按照技術類型劃分，儲能技術主要包括物理儲能和化學儲能。物理儲能主要包括抽水儲能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。前兩種儲能系統(tǒng)具有規(guī)模大、壽命長、安全可靠、運行費用低的優(yōu)點，建設規(guī)模一般在百兆瓦級以上，儲能時長從幾小時到幾天，適用于電力系統(tǒng)的削峰填谷、緊急事故備用容量等應用。其中抽水儲能是目前在電力系統(tǒng)中應用最為廣泛的儲能方式，全球總裝機容量達127GW，占儲能總裝機容量的99%。但兩種儲能技術也都有建設的局限性。飛輪儲能具有響應速度快、轉(zhuǎn)換效率高、比功率大等優(yōu)點，可以實現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實時高功率補償，特別適合電力系統(tǒng)用功率型儲能技術，但目前技術未達到實用化要求，尚需要技術積累和產(chǎn)業(yè)配套發(fā)展。

化學儲能包括鉛酸電池、鉛炭電池、液流電池、鈉硫電池、鋰電池和金屬空氣電池等，相比于物理儲能技術具備系統(tǒng)簡單、安裝便捷以及運行方式靈活等優(yōu)點，建設規(guī)模一般在千瓦至百兆瓦級別，適用于電力系統(tǒng)分散式的儲能設備，是目前電力儲能在風電、太陽能等領域應用發(fā)展的重點。(見表1)

在化學儲能技術中，鉛酸電池是比較成熟的技術，具有價格低廉、安全可靠等優(yōu)點，但其循環(huán)壽命短、不可深度放電、運行和維護費用高等問題，使鉛酸電池只能運行在淺充淺放或備用的工況，主要作為電力系統(tǒng)備用電源使用。鉛炭電池是對傳統(tǒng)鉛酸的電極進行改良，一定程度提高了電池充放電壽命，用于電力系統(tǒng)備用和短時功率型工況。鈉硫電池是以金屬鈉和液態(tài)硫為活性物質(zhì)，工作在300℃的高溫型蓄電池，具有儲能密度高、轉(zhuǎn)化效率高等優(yōu)點，適用于電力系統(tǒng)調(diào)峰和調(diào)頻應用。目前鈉硫電池累計裝機約304MW，但2011年兩起著火爆炸事件使用戶關注其安全性的隱患。鋰電池具有高比功率和高轉(zhuǎn)化效率的優(yōu)點，特別適用于電動汽車等移動式儲能方式，近年來在電力系統(tǒng)備用電源及電網(wǎng)調(diào)頻等方面的應用也備受關注。液流電池近些年發(fā)展迅速，其安全性好、壽命長、系統(tǒng)設計靈活等優(yōu)點使其作為 電力系統(tǒng)調(diào)峰、調(diào)頻、可再生能源并網(wǎng)、分布式供能等儲能裝置有廣闊的空間。

化學儲能技術適合于電力系統(tǒng)分散、靈活的儲能布局，目前技術的發(fā)展呈百花齊放局面，液流電池、鋰電池、鈉硫電池、鉛炭電池是目前電力系統(tǒng)用儲能的主流技術。高安全性、高可靠性、高性價比、高能量效率、長壽命是儲能技術的發(fā)展方向。