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电网储能技术

        发布时间:2017-12-15        

储能对电力系统的作用,就如同硬盘对计算机一样重要,因此,储能技术素有“能源硬盘”的美誉。当前,电力系统要求更加高效清洁,可再生能源广泛利用,电动汽车发展备受期待,“能源硬盘”蓄势而发,应用更加多样,技术大放异彩。 

未来电网需要储能做哪些事儿?

电力发、输、配、用同时完成的运行模式需要得到根本性改变,储能技术可以承担起削峰填谷、迅速响应用户需求变化的责任。

改变即发即用模式

人们的作息习惯决定了电网负荷曲线的形态。早晨6点,人们开始了一天的活动,也就是从这个时间开始,电网负荷曲线开始向上扬起,直到10点到12点,形成一天中第一个用电高峰。电网负荷曲线第二个“小山坡”出现在晚间,电气化的现代生活方式让电力系统承受着不小的压力。随着夜深,世界渐趋安静,负荷曲线也渐渐“跌入谷底”,待到太阳升起,曲线又开始了新一天的爬坡。

“谷底”和“山坡”给电网增加了调度压力和管理成本。因为,传统电网的运行,时刻处于发电与负荷之间的动态平衡,发出的电力必须即时传输给用户。

  但这种模式越来越显现出缺陷和不足。随着经济和社会的发展,电网中的高峰负荷不断增加,这就意味着需要不断投资发电厂和输变电设备,才能避免因供电紧张而不得不轮流停电的窘境。我们使出浑身解数来保障这一尖峰时刻的用电安全,但这种行为却是不经济的——系统的整体利用率被拉低了。

  传统电力电网亟须变革,发、输、配、用同时完成的运行模式需要得到根本性改变。承担“削峰填谷”任务的传统办法是靠火电,但减排压力使得火电发展受到控制,那么谁来弥补这个空缺?

将电力变为可以存储的商品,先进高效的大规模储能技术为变革提供了全新的思路。

  实现电能大规模存储

  想当然的答案就是使用大型电池。但是,尽管电池能在短时间内供电,且响应速度快,却对电网大规模存储无能为力,因为只有电池集群应用才能发挥巨大的调峰能力,而目前储能电池价格昂贵,少量的电池无法应对高强度、大规模充放电。

  人们迫切需要其他技术。抽水蓄能逐渐受到重视,成为目前大规模储存电能的主要手段。它的运用原理很简单,在有高度落差的两个地点分别建造两座水库,用电量需求低时,开动水泵将水从位置低的水库(下水库)抽到位置高的水库(上水库),将剩余能量转换为重力势能储存;当用电量激增时,上水库放水,水借助地势差冲向下水库,推动发电机组发电。

  此方法运用广泛。资料显示,美国电能研究院对抽水蓄能电站做过相关研究,在全球范围内,超过99%的大型储能设施都以抽水蓄能为原理。

  但抽水蓄能并不完美。由于对地形有特殊要求以及对水资源的要求较高,在我国可再生能源丰富的“三北”地区很难推广使用。

大规模储能也有其他技术支持。中关村储能产业联盟发布的《储能产业研究白皮书2011》中指出,压缩空气储能是另一种利用重力差实现大能量储备的方式,已经在德国和美国投入商业运行。

  更快速地响应用户需求

  参与电力系统调频,是储能价值的另一个体现。如果用电与供电能够实现瞬时平衡,这自然是好,但用电是一直变化的,当供电与用电产生差异时,电网频率就会相应出现偏差,甚至会危及电网运行。

  这个时候,需要更多电源及时补上去或退下来。在我国,通常由火电厂承担调频任务,以保证电量的供求平衡。但一般情况下,火电厂设备反应速度并不那么快,分钟级的响应速度反应在瞬间响应的电网中,可能导致频率产生偏差,影响电网安全稳定运行。

  与大型火电设备响应速度慢、不精确且效率低的性能相比,储能电池具有快速响应能力,能在极短时间内充放电。

  如此优越的性能,必定要花费更多成本。中关村储能产业联盟储能专委会会长俞振华介绍,在美国的电力市场中,储能服务调峰调频是经常的事,相应的电价也会随之变动。例如:在一天中,当调峰容量资源紧张的时间段,电价会出现尖峰。这就不难解释,为什么美国加州夏季用电高峰时刻,电价会比低谷电价高百倍。

信息来源:《亮报》

 

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