儲能技術(shù)在新能源領(lǐng)域中的應(yīng)用研究

謝秋

（山東魯電國際貿(mào)易有限公司，山東濟南 250199）

0.引言

新能源雖然對環(huán)境污染小但受氣候環(huán)境影響大，應(yīng)用效能難以持續(xù)平穩(wěn)問題是直接影響其快速發(fā)展的主要因素。儲能技術(shù)是解決新能源發(fā)電量和電能消耗供需矛盾的關(guān)鍵技術(shù)。本文對儲能技術(shù)進行分析，探討如何在新能源領(lǐng)域加快儲能技術(shù)應(yīng)用，提出了應(yīng)用的有效對策和建議，旨在找到儲能技術(shù)在新能源領(lǐng)域應(yīng)用的路徑方向，促進新能源快速進入社會生活的方方面面。

1.新能源技術(shù)種類及特點

第一，太陽能。對太陽內(nèi)部連續(xù)核聚變產(chǎn)生的能量進行利用，是一種取之不盡用之不竭的清潔能源。太陽能發(fā)電原理是利用光照產(chǎn)生電動勢之后輸出電能，實現(xiàn)光能向電能轉(zhuǎn)化，也被稱之為光伏發(fā)電。太陽能發(fā)電不受能源限制，只要有光照就可以發(fā)電，但會因光照強度或者天氣氣候造成間歇發(fā)電；發(fā)電過程不需要消耗額外能源和燃料，對大氣環(huán)境不會帶來污染；發(fā)電裝置結(jié)構(gòu)簡單不需要人值守和管理維護。

第二，風能。風力發(fā)電產(chǎn)生的電能，是利用風產(chǎn)生的能量吹動風輪，在風輪機械轉(zhuǎn)動驅(qū)動下讓發(fā)電機產(chǎn)生電能。風能也是可以再生的清潔能源，其發(fā)電不需要消耗燃料驅(qū)動，不會產(chǎn)生環(huán)境污染，發(fā)電裝置建設(shè)周期較短，是目前世界上技術(shù)最成熟、商用程度最高的新能源。

第三，生物質(zhì)能。利用綠色植物把太陽能轉(zhuǎn)換為化學能，再存儲在生物內(nèi)部的一種能量，產(chǎn)生能量的資源非常豐富，如城市垃圾、農(nóng)林廢棄物、沼氣等發(fā)電都是生物質(zhì)能發(fā)電。我國生物質(zhì)能發(fā)電起步較晚，技術(shù)不夠成熟。

第四，地熱。是將地球內(nèi)部蘊含的熱能利用裝置轉(zhuǎn)化為機械能、電能的技術(shù)。發(fā)電原理和火力發(fā)電原理相同。

第五，潮汐發(fā)電。主要是利用海水漲落造成的水位差來發(fā)電，和傳統(tǒng)水力發(fā)電原理相同，缺點是會受到海洋潮汐的影響間歇發(fā)電。

2.新能源儲能技術(shù)

2.1 新能源儲能技術(shù)的重要性

目前，很多新能源發(fā)電技術(shù)難以得到廣泛應(yīng)用的主要原因是，風能、太陽能和潮汐發(fā)電中的海洋能都會受到氣候和天氣的間歇變化影響，發(fā)電功率不夠持續(xù)平穩(wěn)，難以滿足電力系統(tǒng)供需一致、平穩(wěn)持續(xù)供電的需要。這種電能消耗和發(fā)電量不對等、不平衡的狀態(tài)，很容易引發(fā)電能質(zhì)量下降，造成電力系統(tǒng)電壓不穩(wěn)定，甚至出現(xiàn)停電事故。新能源儲能技術(shù)是解決這一難題的關(guān)鍵技術(shù)。儲能技術(shù)的工作原理是，在新能源電力比較充足時，將多余電力利用儲能技術(shù)儲存起來，在新能源受到外界環(huán)境變化影響，出現(xiàn)發(fā)電機組停運或者發(fā)電能力不足時，釋放儲能設(shè)備中的電能，以促進電力系統(tǒng)供需一致，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定持續(xù)可靠運行[1]。

2.2 新能源儲能技術(shù)的種類

（1）抽水儲能技術(shù)。該技術(shù)主要是配置在處于上下游的兩個水庫中。在電力系統(tǒng)負荷要求低時，利用電動機將下游水庫的水抽到上游水庫進行保存，以便電力負荷增加時，抽水儲能設(shè)備將上游水庫存儲的水進行發(fā)電，滿足電力系統(tǒng)需要。（2）飛輪儲能技術(shù)。該技術(shù)的工作原理是利用電能驅(qū)動飛輪以高速旋轉(zhuǎn)的過程將電能轉(zhuǎn)化存儲為飛輪的動能。在有電能需要時，飛輪降低速度，電動機發(fā)電將飛輪動能轉(zhuǎn)化為電能輸入到電力系統(tǒng)，這種利用飛輪的加減速來實現(xiàn)充放電的裝置是飛輪儲能技術(shù)的主要設(shè)備。（3）壓縮空氣儲能技術(shù)。該技術(shù)主要是利用對空氣的重啟壓縮和排序碰撞兩個循環(huán)過程實現(xiàn)對電能的發(fā)電和放電。在夜間電力系統(tǒng)負荷低時，利用多余電能驅(qū)動空氣壓縮機，把高壓空氣儲存到儲氣洞。在電力系統(tǒng)負荷增加時，存儲的壓縮空氣會在燃料燃燒作用下膨脹做功發(fā)電后輸入電力系統(tǒng)使用。（4）電池儲能技術(shù)。目前主流電池儲能技術(shù)應(yīng)用在電動車等設(shè)備上已經(jīng)比較成熟，常見的有兩種類型。其中釩液流電池，是利用化學能和電能進行轉(zhuǎn)化的儲能技術(shù)，通過不同階態(tài)的釩離子來存儲化學能，利用電解質(zhì)溶液產(chǎn)生的電化學反應(yīng)，采用雙電極板收集、傳遞產(chǎn)生的電流[2]。鈉硫電池是新型蓄電池的一種，其電解質(zhì)為固體，電極為熔融液態(tài)，正極活性物質(zhì)為硫化物和多硫化鈉熔鹽，該蓄電池的儲能密度和充電效率較高，電池使用壽面高達15年，能連續(xù)實現(xiàn)充放電6000次以上，具有良好的應(yīng)用價值。五是超導磁儲能技術(shù)。該技術(shù)是利用超導體的原理，將線圈放到超低溫環(huán)境，在-273℃左右線圈電阻會接近到零成為超導體。超導體線圈如果能始終處于超導狀態(tài)，線圈內(nèi)存儲的能量就能實現(xiàn)無損耗存儲，而且沒有時間限制進行長期保存。閉合超導線圈在輸入電流后因為沒有電阻會永久進行沒有損耗的循環(huán)流動、長時間流動。將這種技術(shù)儲存的電流輸入電力系統(tǒng)就是超導磁儲能轉(zhuǎn)化為電能。

3.儲能技術(shù)在新能源領(lǐng)域的應(yīng)用研究

3.1 儲能技術(shù)應(yīng)用方向研究

（1）利用儲能技術(shù)實現(xiàn)能源應(yīng)急，保證供電質(zhì)量和電力系統(tǒng)的可靠性。電力系統(tǒng)的平穩(wěn)連續(xù)運行是其可靠性的關(guān)鍵。但現(xiàn)實中突發(fā)的停電事件難以完全避免。這就會讓一些需要連續(xù)供電的通信、醫(yī)院和消防等工作受到直接影響，特別是在外界環(huán)境突發(fā)事件影響下，如出現(xiàn)暴雨、冰凍等自然災(zāi)害時。儲能技術(shù)存儲電能輸入到電力系統(tǒng)，為應(yīng)急救援提供電能，保證電網(wǎng)及時修復，能有效減少停電帶來的重要影響，減少停電造成的人身和財產(chǎn)損失。因此儲能技術(shù)要朝著高質(zhì)量的無功控制和無級調(diào)節(jié)有功功率控制方向發(fā)展，通過解決系能源因各種因素造成的功率不平衡問題，增加電子儲能技術(shù)的應(yīng)用空間，為供電系統(tǒng)和供電質(zhì)量提供有力保障。

（2）利用儲能技術(shù)的分布系統(tǒng)，實現(xiàn)復合儲能系統(tǒng)的經(jīng)濟穩(wěn)定性能。新能源儲能技術(shù)的單一應(yīng)用難以滿足電力系統(tǒng)對發(fā)電功率、能量密度、儲能效率等方面的指標要求，將多種儲能技術(shù)組合起來進行優(yōu)勢互補的負復合儲能技術(shù)，才能提高儲能技術(shù)穩(wěn)定性，實現(xiàn)最大的經(jīng)濟價值。如通過把儲能效率較高的飛輪儲能、超導儲能技術(shù)和能量密度較高的電池儲能技術(shù)結(jié)合起來應(yīng)用，能有效降低儲能的成本費用，提高儲能的質(zhì)量，為電力系統(tǒng)供應(yīng)更為經(jīng)濟、效率高的電能[3]。

3.2 儲能技術(shù)應(yīng)用挑戰(zhàn)分析

新能源儲能技術(shù)的應(yīng)用，不僅需要國家出臺專業(yè)政策加以應(yīng)用支持，更需要不斷深化研究，解決儲能技術(shù)的綠色、高效等問題，加快新能源配套產(chǎn)業(yè)建設(shè)，才能讓儲能技術(shù)應(yīng)用進入良性發(fā)展軌道。要圍繞儲能提高儲能技術(shù)的經(jīng)濟性，在降低儲能技術(shù)的投資成本方面進行深入研究，建立全國一體化的儲能投資回報體系，降低儲能系統(tǒng)的運行和管理成本，增強資本對儲能領(lǐng)域的投資信心和積極性。要加快儲能產(chǎn)業(yè)的規(guī)模化建設(shè)，進一步規(guī)范國內(nèi)現(xiàn)有的風能發(fā)電和光伏發(fā)電產(chǎn)業(yè)技術(shù)標準和管理規(guī)范，為大規(guī)模推廣應(yīng)用奠定基礎(chǔ)；為儲能技術(shù)可靠性研究提供良好工作環(huán)境，促進儲能設(shè)備的規(guī)?；a(chǎn)，縮短設(shè)備定型周期[4]。

4.結(jié)語

新能源領(lǐng)域儲能技術(shù)的成熟度和性能是影響其有效應(yīng)用的關(guān)鍵因素，本文針對儲能技術(shù)應(yīng)用遇到的問題進行分析，對儲能技術(shù)面對的挑戰(zhàn)提出了對策建議，以促進儲能技術(shù)高質(zhì)高效的推廣應(yīng)用。