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  • 光伏發(fā)電為什么要有儲能?

    添加時(shí)間:2022-07-08 10:42:33   瀏覽次數: 次    【 】   打印   關(guān)閉窗口

     從嚴格意義上講光伏發(fā)電是不需要配備儲能裝置。但是為了在新能源不斷發(fā)展,份額不斷增大的前提下,整個(gè)電力系統能穩定運行,儲能裝置便應運而生,它的主要作用就是在負荷低谷時(shí)段,不影響發(fā)電設備的出力,把這部分能量?jì)Υ嫫饋?lái),待到負荷高峰時(shí),再把儲存的能量釋放。

    儲能有哪些種類(lèi)又有哪些優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn)

    電類(lèi)儲能有多少種類(lèi)型?電氣類(lèi)儲能的應用形式只有超級電容器儲能和超導儲能。

    1、超級電容器儲能

    根據電化學(xué)雙電層理論研制而成的,又稱(chēng)雙電層電容器,兩電荷層的距離非常小(一般0.5mm以下),采用特殊電極結構,使電極表面積成萬(wàn)倍的增加,從而產(chǎn)生極大的電容量。

    超級電容器儲能開(kāi)發(fā)已有50多年的歷史,近二十年來(lái)技術(shù)進(jìn)步很快,使它的電容量與傳統電容相比大大增加,達到幾千法拉的量級,而且比功率密度可達到傳統電容的十倍。

    超級電容器儲能將電能直接儲存在電場(chǎng)中,無(wú)能量形式轉換,充放電時(shí)間快,適合用于改善電能質(zhì)量。由于能量密度較低,適合與其他儲能手段聯(lián)合使用。

    2、超導儲能

    超導儲能系統是由一個(gè)用超導材料制成的、放在一個(gè)低溫容器(cryogenicvessel)(杜瓦Dewar)中的線(xiàn)圈、功率調節系統(PCS)和低溫制冷系統等組成。

    能量以超導線(xiàn)圈中循環(huán)流動(dòng)的直流電流方式儲存在磁場(chǎng)中。

    超導儲能適合用于提高電能質(zhì)量,增加系統阻尼,改善系統穩定性能,特別是用于抑制低頻功率振蕩。

    但是由于其格昂貴和維護復雜,雖然已有商業(yè)性的低溫和高溫超導儲能產(chǎn)品可用,在電網(wǎng)中應用很少,大多是試驗性的。SMES在電力系統中的應用取決于超導技術(shù)的發(fā)展(特別是材料、低成本、制冷、電力電子等方面技術(shù)的發(fā)展)。

    3、鉛酸電池

    鉛酸電池是世界上應用最廣泛的電池之一。鉛酸電池內的陽(yáng)極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中,兩極間會(huì )產(chǎn)生2V的電勢,這就是鉛酸電池的原理。

    鉛酸電池常常用于電力系統的事故電源或備用電源,以往大多數獨立型光伏發(fā)電系統配備此類(lèi)電池。目前有逐漸被其他電池(如鋰離子電池)替代的趨勢。

    4、鋰離子電池

    鋰離子電池實(shí)際上是一個(gè)鋰離子濃差電池,正負電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物構。

    充電時(shí),Li+從正極脫嵌經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入負極,此時(shí)負極處于富鋰態(tài),正極處于貧鋰態(tài);放電時(shí)則相反,Li+從負極脫嵌,經(jīng)過(guò)電解質(zhì)嵌入正極,正極處于富鋰態(tài),負極處于貧鋰態(tài)。

    由于鋰離子電池在電動(dòng)汽車(chē)、計算機、手機等便攜式和移動(dòng)設備上的應用,所以它目前幾乎已成為世界上應用最為廣泛的電池。

    鋰離子電池的能量密度和功率密度都較高,這是它能得到廣泛應用和關(guān)注的主要原因。

    它的技術(shù)發(fā)展很快,近年來(lái),大規模生產(chǎn)和多場(chǎng)合應用使其價(jià)格急速下降,因而在電力系統中的應用也越來(lái)越多。

    鋰離子電池技術(shù)仍然在不斷地開(kāi)發(fā)中,目前的研究集中在進(jìn)一步提高它的使用壽命和安全性,降低成本、以及新的正、負極材料的開(kāi)發(fā)上。

    5、鈉硫電池

    鈉硫電池的陽(yáng)極由液態(tài)的硫組成,陰極由液態(tài)的鈉組成,中間隔有陶瓷材料的貝塔鋁管。電池的運行溫度需保持在℃以上,以使電極處于熔融狀態(tài)。

    日本的NGK公司是世界上唯一能制造出高性能的鈉硫電池的廠(chǎng)家。目前采用的模塊,可由多個(gè)的模塊組成MW級的大容量的電池組件。

    在日本、德國、法國、美國等地已建有約多處此類(lèi)儲能電站,主要用于負荷調平、移峰、改善電能質(zhì)量和可再生能源發(fā)電,電池價(jià)格仍然較高。

    6、全釩液流電池

    在液流電池中,能量?jì)Υ嬖谌芙庥谝簯B(tài)電解質(zhì)的電活性物種中,而液態(tài)電解質(zhì)儲存在電池外部的罐中,用泵將儲存在罐中的電解質(zhì)打入電池堆棧,并通過(guò)電極和薄膜,將電能轉化為化學(xué)能,或將化學(xué)能轉化為電能。

    液流電池有多個(gè)體系,其中全釩氧化還原液流電池(vanadiumredoxflowbattery,VRFB)最受關(guān)注。

    這種電池技術(shù)最早為澳大利亞新南威爾士大學(xué)發(fā)明,后技術(shù)轉讓給加拿大的VRB公司。

    在年以后被中國的普能公司收購,中國的普能公司的產(chǎn)品在國內外一些試點(diǎn)工程項目中獲得了應用。

    電池的功率和能量是不相關(guān)的,儲存的能量取決于儲存罐的大小,因而可以?xún)Υ骈L(cháng)達數小時(shí)至數天的能量,容量也可達MW級,適合于應用在電力系統中。

    儲能優(yōu)點(diǎn)與缺點(diǎn):

    各種類(lèi)型的儲能系統中,鋰離子電池儲能是目前技術(shù)相對成熟的一種儲能方式。以橄欖石型磷酸鐵鋰為活性物質(zhì)的鋰離子二次電池,具有較高的能量密度、較低的生產(chǎn)制造成本以及使用壽命長(cháng)等諸多優(yōu)點(diǎn)。在電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的推動(dòng)下,與磷酸鐵鋰電池有關(guān)的荷電狀態(tài)估算、電池集成技術(shù)、管理系統等方面更是進(jìn)行了廣泛、深入的研究工作。然而,這些研究多數是在電動(dòng)汽車(chē)使用環(huán)境、運行工況和使用條件下進(jìn)行的,其研究成果和結論并不完全適用于以大規模能量輸入/輸出為特征的電網(wǎng)儲能系統。

    儲能定義:

    從廣義上講,儲能即能量存儲,是指通過(guò)一種介質(zhì)或者設備,把一種能量形式用同一種或者轉換成另一種能量形式存儲起來(lái),基于未來(lái)應用需要以特定能量形式釋放出來(lái)的循環(huán)過(guò)程。

    從狹義上講,針對電能的存儲,儲能是指利用化學(xué)或者物理的方法將產(chǎn)生的能量存儲起來(lái)并在需要時(shí)釋放的一系列技術(shù)和措施。

    九種儲能電池技術(shù)優(yōu)劣對比:

    一、鉛酸電池

    主要優(yōu)點(diǎn):

    1、原料易得,價(jià)格相對低廉;

    2、高倍率放電性能良好;

    3、溫度性能良好,可在-40~+60℃的環(huán)境下工作;

    4、適合于浮充電使用,使用壽命長(cháng),無(wú)記憶效應;

    5、廢舊電池容易回收,有利于保護環(huán)境。

    主要缺點(diǎn):

    1、比能量低,一般30~/kg;

    2、使用壽命不及Cd/Ni電池;

    3、制造過(guò)程容易污染環(huán)境,必須配備三廢處理設備。

    二、鎳氫電池

    主要優(yōu)點(diǎn):

    1、與鉛酸電池比,能量密度有大幅度提高,重量能量密度/kg,體積能量密度都有所提高/L;

    2、功率密度高,可大電流充放電;

    3、低溫放電特性好;

    4、循環(huán)壽命(提高到次);

    5、環(huán)保無(wú)污染;

    6、技術(shù)比較鋰離子電池成熟。

    主要缺點(diǎn):

    1、正常工作溫度范圍-15~40℃,高溫性能較差;

    2、工作電壓低,工作電壓范圍1.0~1.4V;

    3、價(jià)格比鉛酸電池、鎳氫電池貴,但是性能比鋰離子電池差。

    三、鋰離子電池

    主要優(yōu)點(diǎn):

    1、比能量高;

    2、電壓平臺高;

    3、循環(huán)性能好;

    4、無(wú)記憶效應;

    5、環(huán)保,無(wú)污染;目前是最好潛力的電動(dòng)汽車(chē)動(dòng)力電池之一。

    四、超級電容

    主要優(yōu)點(diǎn):

    1、功率密度高;

    2、充電時(shí)間短。

    主要缺點(diǎn):能量密度低,僅1-/kg,超級電容續航里程太短,不能作為電動(dòng)汽車(chē)主流電源。

    五、燃料電池

    主要優(yōu)點(diǎn):

    1、比能量高,汽車(chē)行駛里程長(cháng);

    2、功率密度高,可大電流充放電;

    3、環(huán)保,無(wú)污染。

    主要缺點(diǎn):

    1、系統復雜,技術(shù)成熟度差;

    2、氫氣供應系統建設滯后;

    3、對空氣中二氧化硫等有很高要求。由于國內空氣污染嚴重,在國內的燃料電池車(chē)壽命較短。

    六、鈉硫電池1、高比能量(理論/kg;實(shí)際/kg);

    2、高功率(放電電流密度可達~/cm2);

    3、充電速度快(充滿(mǎn));

    4、長(cháng)壽命(15;~);

    5、無(wú)污染,可回收(Na,S回收率近%);6、無(wú)自放電現象,能量轉化率高;1、工作溫度高,其工作溫度在~度,電池工作時(shí)需要一定的加熱保溫,啟動(dòng)慢;

    2、價(jià)格昂貴,萬(wàn)元/每度;

    3、安全性差。

    七、液流電池(釩電池)1、安全、可深度放電;

    2、規模大,儲罐尺寸不限;

    3、有很大的充放電速率;

    4、壽命長(cháng),高可靠性;

    5、無(wú)排放,噪音小;

    6、充放電切換快,只需0.02;

    7、選址不受地域限制。1、正極、負極電解液交叉污染;

    2、有的要用價(jià)貴的離子交換膜;

    3、兩份溶液體積大,比能量低;

    4、能量轉換效率不高。

    八、鋰空氣電池

    致命缺陷:固體反應生成物氧化鋰()會(huì )在正極堆積,使電解液與空氣的接觸被阻斷,從而導致放電停止??茖W(xué)家認為,鋰空氣電池的性能是鋰離子電池的10倍,可以提供與汽油同等的能量。鋰空氣電池從空氣中吸收氧氣充電,因此這種電池可以更小、更輕。全球不少實(shí)驗室都在研究這種技術(shù),但如果沒(méi)有重大突破,要想實(shí)現商用可能還需要10年。

    九、鋰硫電池(鋰硫電池是一類(lèi)極具發(fā)展前景的高容量?jì)δ荏w系)1、能量密度高,理論能量密度可達/kg;

    2、原材料成本低;

    3、能源消耗少;

    4、低毒。


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