新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能技術(shù)現(xiàn)狀與分析

李云

國電電力山西新能源開發(fā)有限公司 山西大同 037000

飛速發(fā)展的儲(chǔ)能技術(shù)為解決以上問題提供了可行性。儲(chǔ)能技術(shù)可以在電力系統(tǒng)的發(fā)、輸、配、用各環(huán)節(jié)發(fā)揮相應(yīng)作用，增加電力輸送環(huán)節(jié)的柔性特性，使電能具備時(shí)間和空間轉(zhuǎn)移能力，對(duì)于保障電網(wǎng)安全、改善電能質(zhì)量、提高可再生能源比例、提高能源利用效率具有重要意義。

1 儲(chǔ)能技術(shù)簡介

1.1 自然界的儲(chǔ)能

當(dāng)前全球所有的能源都離不開太陽能的支持，人們在使用能源的過程其實(shí)也是對(duì)太陽能與風(fēng)能的一種轉(zhuǎn)化應(yīng)用。不管是煤炭資源、石油資源還是林木資源都是經(jīng)過太陽的照射或者自然界生物生長獲得的能源。因此太陽能是目前應(yīng)用的重點(diǎn)能源，也是未來發(fā)展的一種趨勢與方向。只有增加對(duì)太陽能的研發(fā)才可以獲得更多的高效能源，為社會(huì)的發(fā)展提供有力的支持[1]。

1.2 電力系統(tǒng)中儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

目前我國的高新技術(shù)發(fā)展水平不斷的提高，這也是促進(jìn)電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行的關(guān)鍵。很多儲(chǔ)能技術(shù)都是通過人工儲(chǔ)能的方法進(jìn)行，將電力系統(tǒng)的能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化，并且實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存的效果。這樣的儲(chǔ)存方式需要達(dá)到一定的要求與儲(chǔ)存標(biāo)準(zhǔn)，然后通過時(shí)間的轉(zhuǎn)化之后獲得需要的電力能源。這一儲(chǔ)能技術(shù)的使用具有清潔的、便利的作用，還可以促使電力系統(tǒng)運(yùn)行效率的提高。在進(jìn)行儲(chǔ)存技術(shù)發(fā)展的過程中，還要對(duì)一些化石能源進(jìn)行節(jié)約使用。之后再通過太陽能、風(fēng)能、地?zé)崮艿惹鍧嵞茉催M(jìn)行全面的應(yīng)用，逐漸地實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能系統(tǒng)中創(chuàng)新技術(shù)的合理利用。最后，還要利用高新的生產(chǎn)技術(shù)為出現(xiàn)的間歇性能源與特殊性能源進(jìn)行充分的挖掘，從而促進(jìn)儲(chǔ)能技術(shù)全面、高效地合理應(yīng)用。

2 現(xiàn)狀及優(yōu)缺點(diǎn)

目前，在新能源収電系統(tǒng)中常見的儲(chǔ)能技術(shù)主要有化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)、磁場儲(chǔ)能技術(shù)、電場儲(chǔ)能技術(shù)以及機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)等。其中，化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)以鋰離子電池、鉛酸蓄電池為主，液流、鈉硫、鎳氫電池等技術(shù)的研究也取得了極大的突破。磁場儲(chǔ)能技術(shù)主要是指超導(dǎo)儲(chǔ)能。電場儲(chǔ)能技術(shù)主要包括電解電容儲(chǔ)能和超級(jí)電容儲(chǔ)能。機(jī)械儲(chǔ)能技術(shù)則以抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能和飛輪儲(chǔ)能等為代表。我國在抽水蓄能這一傳統(tǒng)儲(chǔ)能技術(shù)中，擁有較大優(yōu)勢，按照總裝機(jī)容量來看，我國以32.0GW位列全球第一，日本和美國次之。但我國在新型儲(chǔ)能技術(shù)領(lǐng)域，和其他収達(dá)國家相比，起步較晚，目前仍處于積極探索和建設(shè)示范工程的刜級(jí)階段。根據(jù)美國能源部于2016年8月16日更新的全球儲(chǔ)能數(shù)據(jù)顯示，我國儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)總?cè)萘窟_(dá)到32.1GW，其中抽水蓄能裝機(jī)容量就高達(dá)32.0GW，電化學(xué)儲(chǔ)能和熱儲(chǔ)能裝機(jī)容量均為0.05GW，其余儲(chǔ)能項(xiàng)目數(shù)據(jù)未統(tǒng)計(jì)。從上述數(shù)據(jù)中，可以看出我國在新型儲(chǔ)能技術(shù)方面的劣勢[2]。

為改善這一問題，我國政府部門也制訂了一系列的優(yōu)惠政策，包括降低稅收、提高補(bǔ)貼、減少審批流程、鼓勵(lì)科研立項(xiàng)等措施，尤其是在“十三五”規(guī)劃的百大工程項(xiàng)目中，就有多個(gè)與儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)的項(xiàng)目。

3 新能源發(fā)電系統(tǒng)中儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

3.1 電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)

電化學(xué)儲(chǔ)能電池種類繁多，應(yīng)基于具體應(yīng)用場景和功能需求，根據(jù)各電池技術(shù)的特點(diǎn)及對(duì)優(yōu)缺點(diǎn)進(jìn)行綜合比較來選擇適當(dāng)?shù)募夹g(shù)。供選擇的主要技術(shù)特征包括：能量密度、功率密度、響應(yīng)時(shí)間（ms，s，min）、儲(chǔ)能效率（充放電效率）、設(shè)備壽命（或充放電次數(shù)、循環(huán)壽命，年）、技術(shù)成熟度、自放電、經(jīng)濟(jì)因素（投資成本、運(yùn)行和維護(hù)費(fèi)用）、安全和環(huán)境方面等。從目前電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)在我國的應(yīng)用看，鋰離子電池和鉛酸電池占絕對(duì)比重，其余液流電池、鈉硫電池有小部分使用。從應(yīng)用領(lǐng)域分析，鋰離子電池主要應(yīng)用于可再生能源并網(wǎng)儲(chǔ)能、輔助服務(wù)領(lǐng)域。自2018年以來，大批電網(wǎng)側(cè)、發(fā)電側(cè)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目陸續(xù)建成并投運(yùn)。磷酸鐵鋰電池具有良好的結(jié)構(gòu)穩(wěn)定和熱穩(wěn)定特性，高溫循環(huán)性能優(yōu)異，經(jīng)過改進(jìn)的電池容量可達(dá)165mAh/g，因此應(yīng)用廣泛，但是磷酸鐵鋰生產(chǎn)技術(shù)要求高，批量生產(chǎn)一致性差；錳酸鋰電池高溫容量衰減嚴(yán)重，充放電過程結(jié)構(gòu)不穩(wěn)定，影響其廣泛使用；鈷酸鋰電池因?yàn)榭惯^充電安全性能差，限制了使用場合；三元材料集中了復(fù)合型材料各自的優(yōu)點(diǎn)，組合性能優(yōu)于單個(gè)化合物，在充放電過程中可保持穩(wěn)定的層狀結(jié)構(gòu)，容量更高，但其能量密度相對(duì)增大，帶來熱失控問題，給應(yīng)用帶來安全隱患；鈦酸鋰電池電子導(dǎo)電性差、價(jià)格高，無法實(shí)現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用。

3.2 電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能

前電網(wǎng)側(cè)儲(chǔ)能項(xiàng)目、儲(chǔ)能技術(shù)仍以磷酸鐵鋰電池為主。在儲(chǔ)能電站實(shí)際應(yīng)用中，容量密度和功率密度都要得到進(jìn)一步提升[3]。

儲(chǔ)能技術(shù)種類較多，物理、化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)都有各自優(yōu)缺點(diǎn)，電化學(xué)儲(chǔ)能不同電池的成本、荷電狀態(tài)等屬性都不相同，導(dǎo)致投資的差異較大、儲(chǔ)能效果不相同。政府對(duì)儲(chǔ)能補(bǔ)貼沒有統(tǒng)一的衡量標(biāo)準(zhǔn)。目前大規(guī)?；碾娀瘜W(xué)儲(chǔ)能接入，對(duì)電力系統(tǒng)的影響、對(duì)電網(wǎng)的適應(yīng)能力以及電網(wǎng)對(duì)其一些功率控制的要求、如何參與電網(wǎng)的輔助服務(wù)、如何進(jìn)行控制以及接入后儲(chǔ)能電站如何優(yōu)化調(diào)度等問題，都暫時(shí)沒有找到答案。行業(yè)還急需一批相對(duì)易于執(zhí)行的標(biāo)準(zhǔn)指導(dǎo)未來推廣與運(yùn)營。

4 結(jié)語

目前，國內(nèi)外學(xué)者已提出多種合理可行的儲(chǔ)能技術(shù)，其中大多數(shù)技術(shù)也已運(yùn)用到了工程實(shí)踐之中，但仍暴露出了不少問題。隨著新能源収電的規(guī)模不斷擴(kuò)大，為保證電網(wǎng)或負(fù)載的正常運(yùn)行，大力研究與収展儲(chǔ)能技術(shù)是勢在必行的方向[4]。