儲能技術(shù)在分布式發(fā)電中的應(yīng)用

4.2 獨(dú)立運(yùn)行

鉛酸蓄電池技術(shù)成熟，構(gòu)造成本低，可靠性好，已廣泛應(yīng)用于電力系統(tǒng)。獨(dú)立運(yùn)行分布式發(fā)電系統(tǒng)中所采用的鉛酸蓄電池系統(tǒng)一般充電時間有限，充電功率有限，充電模式一般只限于恒流充電階段。

鈉硫電池儲能密度高達(dá)140kW·h/m3，單體壽命長，充放電效率高(>90%)，無記憶效應(yīng)，長期使用免維護(hù)，安裝容量的近2/3已用于平滑負(fù)荷，將其用于平滑DG輸出功率波動，技術(shù)已成熟。2009年10月，中科院上海硅酸鹽研究所與上海電力公司成功研制出具有自主知識產(chǎn)權(quán)的容量為650Ah的鈉硫儲能單體電池，并建成了一條2MW的中試生產(chǎn)示范線和一套10kW的儲能系統(tǒng)示范裝置。

超級電容器功率密度高，相當(dāng)于電池的5~10倍，響應(yīng)時間小于1s，放電深度深且沒有“記憶效應(yīng)”，長期使用免維護(hù)，溫度范圍寬達(dá)-40℃~+70℃，儲能量已達(dá)到1MW/5.7Wh。在小型獨(dú)立光伏發(fā)電和燃料電池發(fā)電系統(tǒng)中是理想的儲能裝置，且超級電容器與蓄電池在技術(shù)性能上具有較強(qiáng)的互補(bǔ)性，用于平滑功率波動時可利用超級電容器高功率密度特性，只需其存儲與尖峰負(fù)荷相當(dāng)?shù)哪芰?，而蓄電池存儲基荷時的能量。這將具有很好的負(fù)載適應(yīng)能力，能夠縮小裝置體積，提高供電可靠性和經(jīng)濟(jì)性[10]。

全釩液流電池可以100%深度放電，儲能壽命長，通過增加溶液量就可方便提高電池容量，隨著技術(shù)的日益成熟，有望在提高可再生能源系統(tǒng)的穩(wěn)定性方面發(fā)揮重要作用[13]。自1995年起，我國就開始了全釩液流電池的研究，國產(chǎn)化全氟磺酸離子膜有望取代進(jìn)口離子膜材料，現(xiàn)已成功開發(fā)出10kW級儲能系統(tǒng)，轉(zhuǎn)換效率大于80%，最大輸出功率超過25kW。

飛輪儲能密度高達(dá)108J/m3，充電快捷，循環(huán)使用壽命可達(dá)20年，工作溫區(qū)為-40℃~+50℃，維護(hù)簡單。文獻(xiàn)[22]在分析風(fēng)力發(fā)電對電力系統(tǒng)運(yùn)行影響的基礎(chǔ)上，提出了一種用飛輪輔助風(fēng)力發(fā)電的方案，研究了風(fēng)力發(fā)電–飛輪系統(tǒng)功率和頻率綜合控制方法。抽水蓄能和壓縮空氣儲能響應(yīng)時間一般都在分鐘級且用于分布式發(fā)電系統(tǒng)投資成本較高。SMES雖然具有ms級響應(yīng)速度，大容量能量/功率傳遞特性，用于解決功率波動問題技術(shù)優(yōu)勢明顯，但運(yùn)行和投資成本過高。

5 結(jié)論

本文綜述了各種儲能技術(shù)研究現(xiàn)狀，以及它們在分布式發(fā)電系統(tǒng)中的應(yīng)用前景。隨著儲能技術(shù)朝儲能方式混合化、轉(zhuǎn)換高效化、能量高密度化、應(yīng)用低成本化、環(huán)境友好方向發(fā)展，分布式發(fā)電與儲能技術(shù)的結(jié)合將大大提高系統(tǒng)的能源利用率和經(jīng)濟(jì)性。

參考文獻(xiàn)

[1] 王成山,王守相.分布式發(fā)電供能系統(tǒng)若干問題研究[J].電力系統(tǒng)自動化,2008,32(20):1-4.

[2] 胡學(xué)浩. 分布式發(fā)電與微型電網(wǎng)技術(shù)[J]. 電氣時代,2008(12):77-78.

[3] 程時杰,李剛,孫海順.儲能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域中的應(yīng)用與展望[J].電網(wǎng)與清潔能源,2009,25(2):l-8.

[4] 張文亮,丘明,來小康.儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù),2008,32(7):1-9.

[5] 鄧自剛,王家素,王素玉.高溫超導(dǎo)飛輪儲能技術(shù)發(fā)展現(xiàn)狀[J].電工技術(shù)學(xué)報(bào),2008,23(12):1-10.

[6] Takahashi,R.Tamura,J.Frequency Stabilization of SmallPower System with Wind Farm by Using FlywheelEnergy Storage System[J].Diagnostics for ElectricMachines, IEEE International Symposium on PowerElectronics and Drives,2007:393-398.

[7] Dechanupaprittha,S.Sakamoto,N.Hongesombut,K.et al.Design and Analysis of Robust SMES Controller forStability Enhancement of Interconnected Power SystemTaking Coil Size Into Consideration[J].IEEE Trans onApplied Superconductivity,2009,19(3):2019-2022.

[8] Hee-Yeol Jung,A-Rong Kim,Jae-Ho Kim,et al.A Studyon the Operating characteristics of SMES for theDispersed Power Generation System[J].IEEE Trans onApplied Superconductivity,2009,19(3):2028-2031.

[9] Phatiphat Thounthong,St′ephane Ra¨el,Bernard Davat.Analysis of Supercapacitor as Second Source Based onFuel Cell Power Generation[J].IEEE Trans on EnergyCoversion,2009,24(1):247-255.

[10] 魯鴻毅,何奔騰.超級電容器在微型電網(wǎng)中的應(yīng)用[J].電力系統(tǒng)自動化,2009,33(2):87-91.

[11] Ramana C V,Kopec M,Mauger A.Structure andmagnetic properties of nanophase-LiFe1.5P2O7[J].Applied Physics,2009,106(6):064304-064306.

[12] Watanabe,S.Horiuchi,S.Iwamoto,S.NAS battery systemapplication for frequency ATC improvement[C].IEEE Powerand Energy Society General Meeting-Conversion andDelivery of Electrical Energy in the 21st Century,2008.

[13] Barote,L.Weissbach,R.Teodorescu,R.et al.Stand-alonewind system with Vanadium Redox Battery energystorage[C].11th International Conference on Optimizationof Electrical and Electronic Equipment,OPTIM.2008.

[14] 梅祖彥編著.抽水蓄能發(fā)電技術(shù)[M].北京:機(jī)械工業(yè)出版社,2000.

[15] Swider D J.Compressed air energy storage in an electricitysystem with significant wind power generation[J].IEEETrans on Energy Conversion, 2007, 22(1):95-102.

[16] 印佳敏,吳占松.目前可行的熱能儲存技術(shù)之比較[J].節(jié)能技術(shù),2005,23(133):444-464.

[17] 王健強(qiáng).第五講:并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)[J].電力電子,2009,4:45-49.

[18] 廖志凌,阮新波.獨(dú)立光伏發(fā)電系統(tǒng)能量管理控制策略[J].中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2009,29(21):46-52.

[19] 王一波,伍春生.大型并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)穩(wěn)態(tài)模型與潮流分析[J].清華大學(xué)學(xué)報(bào),2009,49(8):1093-1097.

[20] 陳新,趙文謙.風(fēng)光互補(bǔ)抽水蓄能電站系統(tǒng)配置研究[J].四川大學(xué)學(xué)報(bào),2007,39(1):53-57.

[21] 樊冬梅,雷金勇,甘德強(qiáng).超導(dǎo)儲能裝置在提高電力系統(tǒng)暫態(tài)穩(wěn)定性中的應(yīng)用[J].電網(wǎng)技術(shù),2008,32(18): 82-86.

[22] 孫春順,王耀南,李欣然.飛輪輔助的風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)功率和頻率綜合控制[J]. 中國電機(jī)工程學(xué)報(bào),2008,28(29): 111-116.

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