當前我國電網運營的情況面臨著超負荷用電量、調峰手段有限、間歇式能源接入占比擴大等諸多挑戰.儲能技術在推動低碳能源發展、可再生能源規模化利用、確保區域能源安全,尤其是智能電網建設與運營上有著極其重要的作用.因此可以這么說,儲能是構造智能電網和實現現代化低碳能源發展和利用不可或缺的重要環節.

 

    世界儲能技術發展各不相同

 

    儲能技術一般包括物理儲能和化學儲能.其中,物理儲能包括抽水儲能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能、相變儲能等.化學儲能包括鉛酸電池、鋰系電池、液流電池、鈉硫電池等.此外,還有電磁儲能,如超導儲能等.

 

    抽水蓄能技術相對成熟,功率和儲能容量規模可以做得很大,對于控制電網的穩定性和安全性、調峰、調頻以及接納可再生風電都可以發揮巨大作用,在中國,抽水蓄能還有相當大的發展前景,尤其是我國的南方省份,根據已有的資源考察結果,至少有1億千瓦以上的建設空間.但蓄水儲能也存在一定缺點,比如受地勢的影響較大,另外響應速度還比較慢,還不能做到暫態響應.此外,歐洲出于對環境保護的考慮,已經不再實施抽水蓄能項目.

 

    壓縮空氣方面,全世界已經有3個較大的壓縮空氣儲能示范工程,主要存在于美國和歐洲一些國家.但壓縮空氣儲能技術在安全可靠性方面還需進行驗證.

 

    在大規模熔鹽技術方面,中國、日本、韓國還沒有進行相關技術研發.而在美國和歐洲主要應用場合是太陽能熱發電,熔鹽技術減少了中間環節,能提高太陽能利用率,其輸出可以實現可控制、可跳讀,不會對電力系統造成沖擊,但該技術還沒有實現大規模應用.

 

    美國已經走在了電化學儲能技術的前列,有很多原始性的專利掌握,美國在鋰離子電池制造及系統集成方面處于領先地位.日本、韓國在一些高端電池技術方面也有了很多的突破,尤其是日本,已經在鈉硫電池、液流電池和鉛酸電池儲能技術方面處于國際領先水平.

 

    智能電網發展需要多種儲能技術

 

    電力系統中的儲能系統根據應用情況可以分為兩類:大規模集中式儲能系統和大規模分布式儲能系統.集中式儲能系統以能量轉換和電力系統削峰填谷功能為主,比如抽水蓄能、壓縮空氣儲能.分布式儲能系統以平抑電源功率隨機波動、維持局部電網安全穩定運行為主,經常與可再生能源配合使用.

 

    現在來看,沒有任何一種儲能技術能全面滿足智能電網接納分布式能源的需要,因此,發展多種儲能技術,是適應智能電網建設的需要.

 

    在我國,由于電動汽車產業的快速發展,鋰離子電池產業也得到了很大的促進與提升,預計5年內,國內鋰離子電池產業實現大規模產業化大發展的可能性較大.

 

    這個結論來源于以下幾個基礎,一是鋰離子電池在能效轉換效率上是最高的,它具有其他化學電池所無法比擬的優勢.其次,鋰離子電池壽命長的特點,較適用于電力儲能.此外,鋰離子電池在國內外都有很好的產業鏈,全世界對鋰離子電池技術研發的投入和技術儲備都非常豐厚.而且,由于鋰離子電池的原材料資源豐富,且材料即不耗能又不用借助稀有金屬,這在成本方面存在較大優勢.鋰離子電池集成技術門檻也較低,更為其大規模推廣提供了保障.

 

    專家預測,液流電池、鈉硫電池需要8年或者更長的時間來實現大規模發展,因為現在這兩類電池的研發起點還較低,參與研發設計的人員也很少,市場層面投入力量的廠家也少,未來實現大幅度跨越可能性較小,但值得期待的是,這兩種儲能技術的發展,將會在一定時間內保持現有性能的基礎上大幅度降低價格.

 

    以我國剛剛投運的張北國家風光儲輸示范工程為例,目前,位于張北的國家風光儲輸示范工程已連續安全運行100多天,累計發電超億千瓦時.這是目前世界上規模最大的集風力發電、光伏發電、儲能系統、智能輸電于一體的新能源綜合利用示范工程.而張北示范工程的成功,也為儲能技術發展方向提供了一定的參考與借鑒.

 

    張北儲能電站是以"化學儲能以鋰電池為主、鈉硫電池和液流電池為輔"為原則,同時綜合考慮系統集成技術,如接線方式和方案,對電池應用的特征,包括電池裝置控制,以及監控技術和監控系統開發,它的順利運行標志著我國新能源綜合利用技術取得重大突破.

標簽： 智能電網