储能模式（共7篇）
储能模式 篇1
为了实现人类正常生产与保护野生动物的双重目标, 人们采用电围栏恐吓和威慑等方法驱赶动物, 这样既不伤害动物生命、不违反野生动物保护的相关法律, 又能保护庄稼不受毁坏[1]。电子围栏主要由周界围栏、高压脉冲发生器构成[2], 为了不伤害触及电子围栏的动物, 通常高压脉冲发生器产生脉冲幅度为3 k V~12 k V、作用时间小于0.1 s (释放的能量应小于5 J) 的高压脉冲, 并在围栏上传播[3]。
传统的电子围栏存在两个缺点:一是在升压电路上采用大容量电容充电后, 通过大体积铁芯变压器升压放电, 因此对大电容和开关管的电流冲击很大, 从而缩短器件的使用寿命;二是在放电模式上不管有无动物入侵总是定时放电, 浪费了能量, 降低了效率。
针对以上缺点, 提出了一种基于自适应储能模式的高效率、低功耗电子围栏的设计, 这种电子围栏改变了传统电子围栏工作时定放电的方法, 采用高压电容储能的方式, 根据电围栏的状态自动产生不同的高压, 从而达到了高效、节能的目的。
控制部分采用微功耗、高性价比的MK7A23P单片机, 可设置脉冲宽度和脉冲周期, 且待机功耗很小。
1 传统电围栏的工作方式
传统的电子围栏升压工作原理如图1所示, 工作模式如图2所示。通常在低压大电容上充电300 V左右的电压后, 控制可控硅在工频变压器的初级线圈上释放, 从而在次级线圈上获得高压脉冲。
这种电路易于实现, 但缺点是由于采用铁芯变压器, 工作频率不超过1 k Hz, 在升压比值较大时, 变压器的体积一般很大, 同时每次放电时对储能电容和可控硅的冲击较大[4], 容易损坏器件, 而且不论是否有动物触及都将定时放电产生高压脉冲, 系统工作效率低。
电容充电后其储存的能量由式 (1) 决定, 所以储存的5 J能量在0.5 s间隔内以0.1 s持续时间放电时, 瞬间功率为50 W, 平均损耗功率为10 W。
可见, 不管是否有动物入侵, 总是损耗10 W功率, 浪费了能量, 降低了效率。
2 储能模式电围栏的工作方式
2.1 储能模式电围栏的工作原理
储能模式电围栏整体框图如图3所示。
电围栏主要由反激式变换器、高压储能电容、高压干簧管、过流检测、高压检测等部分组成。图4为电围栏工作模式图, 为了减少平时的待机功耗, 高压平时保持在4 k V~4.5 k V, 当动物触及电围栏时, 高压迅速上升到7 k V以达到最大的电击效果。
变换器开始工作时, 储能电容的电压为0 V, 此时变换器满载工作则高压整流二极管承受的电流过大, 因此变换器轻载工作, 充电到4.5 k V后接通高压干簧管检测围栏状态。当无动物入侵时高压保持在4 k V以上 (图4中围栏检测中脉冲序列1、2状态, 此时高压电容通过高压平衡电阻放电, 放电速度较慢) ;当有动物入侵时高压迅速降低到2 k V以下, 此时变换器先满载工作, 迅速充电到7 k V, 然后转入轻载工作保持7 k V电压 (脉冲序列3、4状态) ;动物离开后高压通过平衡电阻放电, 一旦电压下降到4 k V以下, 则补充充电到4.5 k V以便检测围栏状态 (脉冲序列5、6、7状态) 。
2.2 高压升压电路工作原理
高压升压电路工作原理如图5所示。为了简化电路, 采用固定频率为60 k Hz的PWM电流型控制的开关电源专用芯片NCP1200, 该芯片的工作电压为16~450 V, 具有过载、短路以及过热关断保护功能, 利用CS端检测电流, 输入范围是0~1 V, 当电流采样电阻R2两端的电压超过1 V时, 芯片停止工作。控制FB端的输入电压, 可控制每个周期中装入变压器初级中的能量, 输入范围是0~5 V。
反激式变换器工作时, 每个周期装入电感的能量为WL, 当释放给高压储能电容CH时 (3个高压储能电容C4~C6的串联值) , 由于CH起始电压为0 V, 而电压越低电流越大, 因此通过高压整流二极管D1的电流很大。本文采用高压二极管的型号为2CL2G, 该二极管反向峰值电压为10 k V, 正向导通压降为12 V, 正向最大电流为100 m A。
每个周期CH获得的能量为:
CH两端电流与电压关系由式 (3) 决定:
由式 (2) 和式 (3) 可得出流过CH的电流:
CH两端电压与时间的关系由式 (2) 和式 (3) 可得出:
式中k为积分常数。
图6为高压二极管电流随充电电压变化的曲线图。由图可知2 k V以内电流很大, 因此为了减少电流, 2 k V电压以内使用较少的能量来充电 (轻载工作i=0.5 A) , 大于2 k V时用较大的能量来充电 (满载工作i=3 A) , 以提高充电速度。
图7为变换器能量调节模式图, 单片机输出的PWM波形输入到PA2, 经R1、C1滤波后提供1 V~5 V的控制电压, 从而实现能量控制。
为了减小过大的变压器变比 (过大的变比增加寄生电容使开关波形变坏, 降低效率) , 提高了反激电压约为400 V, 此时变比仅为1:20, 次级上能得到最大为8 k V的高压。图8所示为开关管通断时反激电压波形图。
变换器以轻载工作给CH充电到2 k V所需的时间为t1, 由式 (6) 可得式 (7) 。
式 (7) 中, 当取f=100 k Hz、U1=2 k V、CH=0.23μF、L=60μH、i=0.5 A时, t1=0.61 s。
变换器以满载工作给CH从2 k V充电到7 k V所需的时间为t2, 由式 (6) 可得式 (8) 。
式 (8) 中, 当取f=100 k Hz、U2=7 k V、U1=2 k V、CH=0.23μF、L=60μH、i=3 A时, t2=0.19 s。
2.3 高压检测电路工作原理
电子围栏高压检测电路中, 为了减少功耗, 通常采用高阻值的电阻和低阻值的电阻分压后, 利用光电隔离方式组成检测器[5], 电路如图9所示。
这种方法的缺点是:采用了一级分压电路, 从7 k V上得到5 V的采样电压, 分压比为7 000:5, 不宜精确控制。同时RH采用几十到几百兆欧的高阻很容易受环境湿度等因素的影响, 且RO通常采用几十千欧的低阻, 受环境影响很小, 因此分压比容易改变, 导致较大的控制误差。根据分压关系有:
由式 (9) 可知, 电压与阻值变化量x有关。图10为高压脉冲电压值随电阻值改变的变化曲线。
为了克服上述缺点, 本文采用两级分压方式, 如图11所示。
第一级分压中RH1~RH9采用6.8 MΩ的标称电阻, 分压比由式 (10) 决定。
由式 (10) 可知, 电压与阻值变化量无关, 克服了环境湿度等因素变化带来的影响。
第二级分压中为了减小分压比, 比较器U2A采用18 V的基准电压, 同时为了减小二级分压的功耗, R6、R7分别采用390 kΩ和20 kΩ的电阻, 但RH7~RH9的并联值为2.3 MΩ的高阻, 因此采用射极跟随器进行阻抗变换。跟随器所需的400 V电压利用反激电压经过D2、C4整流得到。
由式 (10) 可得一级分压比为K1=19, 由图11可知二级分压比为K2=20, 所以总的分压比为:
由式 (11) 可得A点、B点、C点电压分别为18 V、11 V、5 V。同时为了减少24 V检测电阻上的损耗, 比较器的分压电阻R8~R12分别取如图11所示的阻值, 此时功耗为0.01 W。
由于电围栏大部分时间都处于待机状态, 待机时高压为4 k V, 所以一级分压的待机功耗为0.37 W, 二级分压的待机功耗为0.11 W, 所以总的待机功耗为0.49 W。
2.4 过流保护电路工作原理
图12为过流保护电路工作波形。正常工作时R2两端的电压小于1 V, 当发生过流时R2两端的电压大于1 V, 比较器U2D的输出为高电平, 单片机控制PA2输出为0, 从而NCP1200停止输出脉冲。
2.5 高压脉冲控制电路
图13为产生高压脉冲的控制电路。为了实现对高压脉冲可靠的控制, 采用型号为HVR24-1A10-06的继电器K1, 该继电器工作电压为24 V, 最大开关电流为3 A。
采用高压电容储能的方法, 自动识别电子围栏的状态, 改变了传统电子围栏工作时定时放电的方法, 减少了能量的浪费, 传统电子围栏的待机功耗为10 W, 而本设计的待机功耗仅为0.49 W, 大大提高了系统的效率。同时本文采用分压比相对较小的两级分压方法, 降低了待机功耗, 提高了高压检测的精度。
摘要：提出了一种基于自适应储能模式的高效率、低功耗电子围栏的设计。这种电子围栏改变了传统电子围栏工作时定时放电的方式, 采用高压电容储能的方法, 可自动识别电子围栏的状态, 在围栏启动、检测、正常工作模式中产生不同的高压工作, 从而达到了高效、节能的目的。
关键词：储能模式,定时放电,高压检测,高效率
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储能模式 篇2
可再生能源的开发利用是解决未来能源问题的重要方向[1,2,3,4,5,6]。其中最有效的开发利用技术就是微型电网,简称微网[7]。微网是一种小型发配电网络,它能够接纳由可再生能源转化而来的电能,并配发给用电客户[8]。由于可再生能源以及用电客户的投切负载行为具有很强的间隙性和随机性[9],给微网系统的稳定运行带来了极大威胁。微网的发展离不开储能系统的支持。储能系统能够起到削峰填谷、平抑功率波动的作用[10],对微网的稳定运行有重要的作用。
混合储能是储能系统普遍采用的方案,它使不同储能技术得到优势互补。本文采用蓄电池和超级电容的混合储能方式,二者从性能上相互补充。超级电容大功率密度性能可以弥补蓄电池功率密度低和充放电效率低的性能不足,并且通过减少蓄电池的大功率频繁充放电次数来保护其使用寿命[11]。另一方面,蓄电池较大的能量密度可以弥补超级电容容量小的不足,满足大规模的电力储能。因此混合储能方式可以大大提高储能系统的工作性能。目前混合储能方式在电动汽车、工程机械等诸多领域都有研究和应用。超级电容与蓄电池的混合储能方式在微网中有着巨大的作用和良好的前景,但目前关于混合储能在微网中的具体控制策略研究文献还很少见。
本文选用蓄电池和超级电容的混合储能方式来调节微网的运行,分析了混合储能装置的运行模式,并研究其控制策略,其中包括控制蓄电池和超级电容合理充放电策略以及储能系统整体的模式判别和切换。
1 直流微网系统简介
直流微网系统如图1所示,由以下几个部分组成:储能系统、分布式电源、相关负载以及经过双向变换器相连的交流电网。
储能系统经过直流变换器并接于直流母线上。储能系统有充电和放电2种状态。从能量传输的角度而言,充电状态时,能量由直流母线流向储能系统;放电状态时,能量从储能系统流向直流母线。因而能量在储能系统和直流母线间是双向流动的,直流变换器相应地也应该满足双向需求[9,10,11]。
双向直流变换器的结构如图2所示,变换器存在3种工作方式,即Buck模式、Boost模式和交错模式[9,10,11,12]。当电路工作于Buck模式时,电感电流iL始终为正,能量由V1端馈送到V2端;当电路工作于Boost模式时,电感电流i1始终为负,能量由V2端馈送到V1端;当电路工作于交替模式时,电感电流在一个Q1(Q2)开关周期内正负交替,能量在V1端和V2端之间来回流动。
2 混合储能系统的充放电策略
2.1 蓄电池
根据蓄电池的特性[13,14,15,16,17,18],充电方式采用恒电流、恒电压、分阶段和脉冲充电法;放电方式需要考虑直流母线电压、蓄电池的放电程度和深度,最大限度地保护蓄电池。为了实现充放电策略,控制系统采用电压外环电流内环的双闭环控制,如图3所示。
2.2 超级电容
超级电容器具有高功率密度、短充电时间、长储存寿命、高可靠性和灵活的充电方式的特点[19]。超级电容的充电控制策略分2阶段充电,即先进行恒流充电继而转到稳压充电控制,如图4所示。本文利用超级电容的放电特性来补偿瞬态能量,以稳定微网运行。检测高压侧直流母线的电压和电流,计算得到母线侧的功率,实现瞬态能量补偿的功能,如图5所
示。
3 并联模式的储能系统
并联模式的混合储能系统如图6所示,通过双向直流变换电路,超级电容和蓄电池分别单独连接在直流母线上。超级电容和蓄电池配备有独立的监测采集数据的模块,相互协调控制,利用超级电容平抑微网中的瞬时高频波动能量,利用蓄电池来平抑波动能量中的低频能量,混合储能系统具有高可靠性、高安全性和易维修性[11,12,13,14]。
4 混合储能系统的模式分析与切换
4.1 模式分析
应对不同工况下的微网,储能系统需要工作于不同的模式,以维持微型电网的稳定性[13,14,15]。根据微型电网的可能运行状态,储能系统可工作于保护模式、充电模式和放电模式,如图7所示。
(1)保护模式
保护模式是系统启动时或系统发生故障时强行切入的模式。它的主要内容是时刻监测系统的状态,包括直流母线的电压电流、蓄电池子系统电感电流、蓄电池电压、超级电容子系统电感电流和超级电容电压等,当出现过流、过压时,控制系统输出封锁驱动信号,保护储能系统不受损坏。
(2)充电模式
充电模式是指微网并网后储能系统接纳电能的工作模式。超级电容和蓄电池同时处于充电状态,即蓄电池进行恒流限压—恒压限流—涓流浮充的3阶段充电,超级电容进行恒流转恒压的2阶段充电
(3)放电模式
放电模式是微网系统遭遇负载冲击或扰动时储能系统释放电能的工作模式。超级电容瞬间放电或者吸收电能实现瞬态补偿功能,蓄电池双闭环稳压放电,提供稳态能量。
4.2 模式切换
混合储能系统正常工作的核心是根据微网系统运行状态进行模式判别和切换。微网系统启动,储能系统工作于保护模式,此后储能系统依据微网系统的状态和模式判别标准,在3种模式之间切换,如图8所示。
5 储能系统的仿真分析
本文针对储能系统控制策略搭建Matlab/Simulink仿真模型并给出分析结果。微网和储能系统的主要参数见表1[20,21,22,23,24,25,26,27,28,29]。
5.1 模式切换
微网系统在启动1 s后增加1 kW的电阻负载,超级电容和蓄电池工作于放电模式;微网系统运行至2 s时并网,电网用与0.1Ω电阻串接的223V直流源模拟等效,储能系统切换至充电模式。图9为储能系统运行时各个模式的控制指令信号图,其中1表示工作模式激活,0表示工作模式未激活。系统启动瞬间运行于保护模式,持续时间较短,而后系统处于放电模式,直到2 s系统并网时储能系统切换到充电模式。
5.2 微网直流母线
直流母线的电压曲线如图10所示,母线电压维持在220 V左右,1 s时负载投切引起母线的电压5 V跌落;2 s并网,母线电压大约为223 V,与电网电压等同。
5.3 蓄电池
蓄电池的电压电流变化情况如图1 1所示。初始时刻微网系统以恒定负载启动,储能系统工作于放电模式,蓄电池电压近似恒定,电流逐渐增加到稳定输出值。1 s时负载加载,蓄电池的端电压微微降落,放电电流经过短暂态重新达到稳态。2 s时并网,储能系统切换至充电模式。蓄电池开始以恒流15 A充电,电压上升直至达到72 V,转入恒压限流充电,充电电流开始逐渐减小,充电电压恒定为72 V。
5.4 超级电容器
超级电容的电压电流变化情况如图12所示。微网启动瞬间母线功率大幅波动,超级电容快速高功率地放电,因此尖峰电流出现,电压小幅跌落。1s时负载加载,储能系统工作于放电模式,超级电容进一步快速放电,电压下降直至稳态,电流随之逐渐趋于0。2 s时并网,储能系统切换到充电模式,超级电容接受恒流充电,电压线性上升直至稳压状态,电压恒定在55 V。
5.5 试验结果
微网启动和负载投切时,微网均受到冲击,直流母线上有较大的功率波动,超级电容通过快速放电补偿波动功率,体现了超级电容快速提供瞬态能量的功能。
6 结论
储能模式 篇3
随着磁悬浮技术的日益成熟、高强度碳纤维新型复合材料的逐渐开发成功, 飞轮储能系统在卫星储能、姿态控制等方面显示出强大地优势地位[1]。上世纪中后期, 对飞轮储能等新能源大规模开发利用就始于航空航天领域的军备竞赛[2,3], 资源的匮乏直接导致发达国家对这种清洁、无污染的储能方式的投入, 以美日英法等国的研究具有代表性[4]。我国向来重视新能源的开发利用, 飞轮储能作为可循环使用的绿色能源的重要形式, 已越来越受到我国政府和广大科研人员的关注[5], 逐渐利用到风能发电储能及电动汽车的能量转换领域。
卫星在日照区域内, 可充分吸收太阳能维持系统运转, 并完成能量存储。进入阴影区后, 由供能系统释放能量驱动控制系统, 完成对卫星的控制。储能飞轮系统不仅能完成能量储存, 还能通过平衡转矩来控制卫星姿态[6], 是卫星控制系统中重要的组成部分。高强度碳纤维复合材料以其优越的性能、独特的工艺方式和达到较高储能密度的特点, 成为制备飞轮的理想材料[7]。依据大量的文献及相关实验记载, 文献2中列出了复合材料飞轮技术指标, 代表了行业内不同国家达到的水平。国内对于飞轮系统的研究, 多集中的理论计算和实验分析, 量产及工业化应用尚不能普及。
储能密度是评价飞轮储能系统的主要指标, 选取高强度碳纤维复合材料, 为提高储能密度奠定了基础[8,9]。卫星储能/姿控飞轮需要具备两个功能, 储存能量和姿态控制, 提高储能密度是首要设计目标。目前卫星姿态控制多用滚珠轴承动量飞轮, 振动辐射及高能耗影响卫星稳定性[10], 选用磁悬浮飞轮系统, 可有效解决此类不足。本文主要针对碳纤维复合材料飞轮转子, 选用适当的优化设计方法, 在限定飞轮大小范围的基础上, 确定最佳尺寸, 使储能密度最大化。
2、飞轮储能密度影响因素
对飞轮储能系统而言, 单位质量的飞轮转子所储存的能量即为飞轮储能密度, 优化储能飞轮的宗旨是提高系统的储能量。在设计开发过程中由于客观因素诸多, 储能飞轮系统针对不同的应用环境, 整体所占空间也各不相同。因此, 选用高强度碳纤维复合材料制备飞轮, 辅以合理的结构设计, 对提高飞轮储能密度有直接的影响。
旋转体的动能表达式为:
针对飞轮转子, E为飞轮储能量, 也即最大动能, I为转动惯量, ω代表旋转角速度。则飞轮的储能密度为:
飞轮转动惯量为:
ir和or分别代表飞轮内外径, 设置飞轮轴向厚度h, 回代入式 (1) , 可得储能量为:
若定义转子内外半径比为转子的边缘线速度vo=rωo, 可求得系统的储能量和储能密度r为o:
从以上两式易知, 飞轮储能系统的储能密度和内外半径比及旋转角速度有直接关系, 其中角速度的影响更大。对飞轮转子的设计工作都是围绕提高转速进行的, 同时还要保证在极高转速下飞轮系统的安全性。不同复合材料其储能密度也有较大差别, 文献11及12的研究结果均证实高强度碳纤维/环氧树脂复合材料具有极高的储能密度, 本文的研究同样基于此类复合材料。
3、建立优化分析理论模型
3.1 确定优化设计模型
对飞轮系统储能密度优化, 首先简化设计变量, 置换成易于描述飞轮转子特点的要素, 采用周向缠绕工艺制备的飞轮体为环形或盘式飞轮, 对 (6) 式加以改进, 将内外半径比及外缘线速度变量替换后得:
此式即为优化问题的目标函数, 可描述为:
结合卫星飞轮系统实际, 磁悬浮技术有效保证了无阻力运转, 在飞轮正常工况下, 轴向应力相比环向应力和径向应力极其微小, 系统约束条件简化为二维应力状态下的Tsai-Hill强度准则[13]:
不等约束:gj (x) ≤0 (10)
其中:x= (x1, x2, L, xN) T
不等式 (10) 为约束条件, 因轴向应力及应变微小, 去除轴向应变等因素, 实为强度条件。约束条件简化为二维应力状态下的TsaiHill强度准则, 为寻求优化变量X的最优解, 只需在满足不等式 (11) 的条件下对目标函数做出非线性规划, 如果目标函数的最优解存在, 其最优解就在可行域边界的某一点上。
3.2 优化分析基本过程
复合形法基本思路是在可行域内构造一个具有k个顶点的初始复合形[14], 对该复合形各顶点的目标函数值进行比较, 去掉目标函数值最大的顶点 (最坏点) , 然后按一定的法则求出目标函数值有所下降的可行新点, 并用此点代替最坏点, 构成新的复合形。复合形每改变一次, 就向最优点移动一步, 直至逼近最优点。
可按以下步骤生成复合形:
选定一个可行点, 其余k-1个可行点随机产生, 使用下式确定顶点:
式中:xj——复合形中的第j个顶点;
a, b——设计变量的下限和上限;
rj——随机数, 在 (0, 1) 内。
计算所得到的k-1个随机点不一定全部都在可行域内, 要将这部分不可行点移到可行域内, 利用下式求出在可行域内的L个顶点的中心cx,
用中心点cx进行如下迭代可将不可行点向中心点移动:
直到将点移动到可行域内, 迭代结束。如此, 随机产1k-1个点将全部成为可行点, 并构成初始复合形。
在可行域内生成初始复合形后, 采用反射搜索方法来改变复合形的形状, 使复合形逐步向约束最优点趋近, 使收敛条件满足下式后, 计算终止, 可得约束条件最优解。
基于以上的目标函数模型, 设计最高旋转角速度, 依据整个卫星储能/姿控飞轮系统的体积大小, 可将外径固定, 对初始点的选取放在内径的搜索上, 设置搜索区间, 遵循复合形法的原理, 可有效而快速的计算出结果。
4、飞轮转子的储能密度优化
通过以上分析, 对飞轮系统储能密度优化的物理意义可描述为:在已知飞轮转速和满足约束条件的情况下, 寻求使优化目标函数有最大值的一组飞轮转子内外半径值。当限定搜索范围后, 优化变量只有内外半径尺寸, 即是确定飞轮的形状尺寸。选用碳纤维/环氧树脂复合材料作为飞轮转子制备材料, 建立飞轮模型, 采用复合形法编制优化程序, 以此确定储能密度的最佳值。
复合材料碳纤维/环氧树脂飞轮转子厚度设置h=20mm, 为建模及分析方便, 旋转角速度为ω=3×104 r/min, 材料密度值为ρ=1.75×103kg/m3, 其他性能参数如表1。
设置转子内外径及初始值如表2:
利用复合形法优化后所得到的飞轮内外径分别ri=80m, ro=228m, 内外半径比α=0.35, 储能密度优化值达U=2.89×105J/Kg, 飞轮储能密度优化后达到优化前的A=204.87%储能密度提高一倍。
利用有限元分析软件ANSYS建立飞轮转子模型, 在优化尺寸基础上分析飞轮转子应力应变的变化, 符合平面应力盘形飞轮的形要求, 有限元模型采用Shell (板壳单元) 弹性四节点63单元自底向上模, 得到飞轮单元及节点的变形及受力应力分布状况如图1所
飞轮总体位移变化由内到外逐步增大, 在旋转角速ω=30000r/min的载荷下, 最小值在内径处为umin=.2169mm, 最值出现在外径处为umax=7.28mm。 (如图2)
径向应力在半径r=146.6mm处达到最大值σrmax=73.069MPa, 向内外半径处逐渐减小, 最小值。 (如图3)
飞轮总体位移沿半径由内向外逐渐增大, 外经处位移越大, 说明发生应变的几率就越大, 飞轮轮体在这一部位极易发生失效, 是需要注意的重点部位。
5、结语
本文通过分析影响飞轮储能密度的各种因素, 建立了碳纤维/复合材料储能飞轮转子的储能密度优化模型, 选用优化设计方法中的复合形法设置搜索路径, 建立系统的优化设计模型。
以储能密度为目标函数, 设置蔡-希尔强度准则为主要约束条件, 限定一定的转子结构尺寸, 在一定旋转速度条件下进行优化, 得出一组最优的内外半径值, 使得储能密度相比优化前增加一倍, 并编写出解答类似储能密度优化问题的通用程序, 大大缩短了计算时间, 对储能系统优化问题有重要的现实意义。
摘要：卫星在工作过程中需要不断调整飞行姿势, 并在阴影区利用自身能量提供工作能源, 储能/姿控卫星飞轮储能系统可以较好的完成这一使命。本文依据旋转体运动的基本规律, 通过动能转换得到飞轮转子储能密度的一般表达形式, 以此作为储能密度优化的基础, 建立优化分析的理论模型, 选用复合形法编制优化程序, 得到储能/姿控卫星飞轮储能密度优化问题的一般分析方法, 具有普遍的理论意义。
关键词：储能密度,储能/姿控卫星飞轮,复合形法,应力应变分布
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储能模式 篇4
大规模电力储能技术是能够解决可再生能源大规模并网的有效途径, 而压缩空气储能系统 (compressed air energy storage, CAES) 被认为是最有发展前景的大规模电力储能技术之一[7—11]。图1是一种典型结构的压缩空气储能系统, 储能时, 利用可再生能源电力将环境大气通过压缩机压缩后存储到储气装置中, 将电能转化为高压空气内能;释能时, 高压空气从储气装置中释放, 与燃烧室中的燃料燃烧后通过膨胀机膨胀做功, 从而将高压空气内能转变为稳定的电能。压缩空气储能系统具有储能容量大、储能周期长、储能效率高和投资相对较少等优点[6], 目前世界上已经有两座大型CAES商业化电站正在运行[12—16], 分别是1978年建设的德国Huntorf电站和1991年建设的美国Mc Intosh电站。
但是, 依赖大型储气装置、受地理条件限制是传统CAES系统规模化推广应用的技术瓶颈之一, 例如:德国Huntorf电站使用位于地下600 m深3.1×105m3的盐岩洞存储压缩空气[12,13];美国Mc Intosh电站使用450 m深5.6×105m3的盐岩洞存储压缩空气[14—16]。如何摆脱地下岩洞、盐洞等大型天然洞穴, 不受地理条件限制是储气装置发展的重点, 所以地面储气装置是发展方向之一, 选择经济、合理、安全的储气装置对压缩空气储能系统的推广应用具有重要意义。
本文首先对压缩空气储能储气装置的发展及应用现状进行综述, 包括储气装置的分类、不同类型储气装置的技术特点和应用情况。然后以一种典型结构的CAES系统为研究对象, 分析储气装置的储能特性, 得出不同储气压力和储气温度下的性能变化曲线。
1 CAES储气装置发展及应用现状
1.1 储气装置的分类
自1949年Stal Laval提出压缩空气储能的概念以来[12], 人们对压缩空气储能系统的研究投入了大量精力[17—24], 并先后研究和开发出多种形式的压缩空气储能系统, 包括先进绝热压缩空气储能系统、压缩空气储能—燃气蒸汽联合循环耦合系统、压缩空气储能—内燃机耦合系统、冷热电联供的新型压缩空气储能系统等[25—38], 这些压缩空气储能系统都通过储存高压空气实现电力储能, 因而都需要大型储气装置。目前所研究的储气装置可总结为以下几类:
(1) 根据储气压力的不同, 可分为低压 (0.1 MPa≤P<1.6 MPa) 储气装置、中压 (1.6 MPa≤P<10 MPa) 储气装置、高压 (10 MPa≤P<100MPa) 储气装置和超高压 (P≥100 MPa) 储气装置。在综合考虑投资成本、安全性和系统效率的前提下, 通常大型CAES系统会选择中压储气装置或者高压储气装置, 而低压和超高压储气装置应用很少[39,40]。
(2) 根据储气装置是否可以移动, 可以分为固定式储气装置和可移动式储气装置。固定式储气装置通常容积和重量较大, 因此对地基要求较高, 建设时需要充分考虑地质条件和气候条件, 保证系统的安全性。可移动式储气装置可以是车载式结构或者瓶装结构, 多用于储气压力较低或者规模较小的场合, 其优点是使用灵活。
(3) 根据储气装置内压力是否变化, 可以分为变压储气装置和恒压储气装置。由于储气装置的容积是固定不变的, 在不施加外界影响的情况下, 储气装置内部压力随着释能工作的进行不断降低, 是变压工作过程, 通常在膨胀机进口前安装恒压阀门 (或稳压阀门) 来控制进口压力, 但这会引起压力能损失。恒压储气装置可以保持内部压力稳定不变和膨胀机进口压力恒定。图2是一种恒压储气装置, 与常规储气装置相比增加了蓄水系统。蓄水系统由水泵、压力控制器、蓄水池、调节阀门等构成。当储气装置内压力降低时, 通过水泵从蓄水池中抽水注入储气装置内的储水容器, 以此来维持储气压力的基本稳定。除此之外, 也可以采取利用蓄水池和储气装置之间的高度落差所形成的水压头来调节储气压力, 或者在储气装置外部增加调节气泵等方式[18, 40—42]。研究表明, 相同条件下恒压储气装置的热效率和火用效率均高于变压储气装置, 而且储能密度相差较大。以压气机出口压力20 MPa为例, 恒压储气装置的储气密度是变压储气装置的 (1.8~4) 倍[43]。
(4) 根据存放位置的不同, 可以分为地下储气装置和地面储气装置。
下面按照存放位置的分类方式对储气装置进行分析。
1为压缩空气储能系统, 2为蓄水系统, 3为储气装置, 4为水泵, 5为压力控制器为, 6为蓄水池
1.2 地下储气装置
地下储气装置是应用较早并且使用广泛的储气装置, 通常选择地下的天然洞穴或者废弃的矿洞进行存储。它的优点是建设成本较低和不占空间, 缺点是需要满足特定的地质条件[9,10]。目前主要有以下几种形式:
1.2.1 天然的盐岩洞
盐岩洞存储的主要优点是可靠性高和造价低, 同时由于盐具有很好的弹塑性, 因此密封性较好[44—47]。这种方式被认为是比较经济的储气方式, 典型结构的估算成本最低可达2$/k W·h, 通常情况下的估计成本为6~10$/k W·h[48,49]。这种储气装置应用较早, 1978年德国Huntorf电站使用位于地下600 m深处的穹顶状盐岩洞存储压缩空气, 其设计储气压力为 (4.8~6.6) MPa;美国Mc Intosh压缩空气储能电站同样使用废弃的盐岩洞进行存储, 储气室位于地下450 m深处, 最高储气压力可达7.5 MPa。
1.2.2 硬岩层结构的矿井或洞穴
与盐岩洞结构相比, 硬岩层结构的矿井或洞穴抗压强度较高, 耐压能力强和安全性高是它的突出优点。缺点是由于岩石坚硬导致施工难度大和施工费用高[50—52]。研究表明, 建设全新的硬岩层结构储气装置的成本约为30$/ (k W·h) [48], 而使用废弃的硬岩层结构矿井, 成本约为10$/ (k W·h) [53—55], 但仍然略高于盐岩洞结构。美国Ohio州的Norton在建压缩空气储能项目使用位于地下670 m深处的废弃石灰岩矿井储存压缩空气, 洞穴容量为9.6×106m3, 储气压力为 (5.5~11) MPa。
1.2.3 地下含水层
地下含水层是除盐岩洞外另一种比较经济的储气方式, 甚至地质结构特性好的地区预期建设成本会接近或者低于盐岩洞方式[56]。并且增加附加储存容量的成本较为低廉, 在井坑足够的条件下, 增加的成本约为0.11$/ (k W·h) , 比盐岩洞方式低一个数量级, 比硬岩层方式低两个数量级以上[57—59]。它的主要缺点是选址困难和垫气层耗气较大。虽然目前还没有商业化的含水层储气项目, 但已经存在一些研究性项目或建设中的项目。如意大利Sesta的25MW多孔岩层压缩空气储能系统和美国Iowa州的IMAU (Iowa association of municipal utilities) 在建项目[48]。其中IMAU在建项目使用位于地下279m深度的多孔砂岩结构的斜背层储存压缩空气, 建成后将为风电资源丰富的达拉斯地区风力发电厂服务。
1.2.4 废弃的天然气储气室或者石油储气室
这种储存方式是对现有的储气室进行改造, 改造费用需要预先评估, 通常投资成本不高。但是存在一定的安全隐患, 因为原有储气室的保护层气体或者残余的气体可能会引起燃烧甚至爆炸。
尽管地下储气装置成本优势明显, 但面临着选址困难、建设工程量大、建设周期长甚至会引起生态移民等问题, 这些限制了它的广泛应用[60,61]。
1.3 地面储气装置
地面储气装置应用灵活, 适用于无法建设地下储气装置或者规模较小的压缩空气储气系统。根据结构形式的不同, 地面储气装置可以分为储气罐、钢瓶组和储气管道三种类型。
1.3.1 储气罐
储气罐是应用最广泛的地面储气装置[62,63], 目前常用的结构有圆筒形和球形两种。图3是一种典型的圆筒形储气罐, 由筒体、球形封头、法兰、密封元件、底座及安全附件等组成。优点是可以实现高压储气和长时间储气, 通常单台储气罐的设计直径小于3 m, 设计长度小于20 m。球形储气罐 (图4) 是另一种常用的储气罐, 相比于圆筒形储气罐, 球形储气罐具有单个罐体存储容量大和单位投资成本低的优点, 缺点是承压较低。由于单个罐体容积较大, 球形储气罐通常在用户现场进行组装[63—65]。
1为筒体, 2为球封头, 3为安全阀接口, 4为人孔法兰5为气体进口, 6为人口螺栓, 7为底座, 8为铭牌, 9为排污管, 10为气体出口, 11为压力表接口
1为罐体, 2为支撑柱, 3为人孔, 4为拉杆, 5为爬梯, 6为安全附件
1.3.2 钢瓶组
钢瓶组由数量较多的单个钢瓶以串联或者并联的方式组成。钢瓶是压力容器的一种, 也称为气瓶, 有焊接、无缝两种结构, 常规钢瓶的公称工作压力在 (8~30) MPa, 公称容积为 (0.4~80) L, 在CNG运输和储气领域应用较多[66—73]。市场上常用的钢瓶组分为立式和卧式两种, 通过专用钢瓶支架固定。一个完整的钢瓶组结构包括钢瓶、钢瓶支架、阀门、仪表和管路等部件。图5是一种卧式钢瓶组, 采用并联方式连接, 连接管路为高压不锈钢材质。钢瓶组的主要优点是使用灵活, 可以根据用户需要进行布置。缺点是进行大容量存储时的数量较多, 带来操作复杂和可靠性降低的问题。
1.3.3 管道
管道储气是使用若干根大口径、高强度的结构钢管按照一定间距布置来储存气体。图6是一种类似于气瓶组结构的管道布置, 管道首尾端通过变径和弯头与外部接口连接。这种储气方式的优点是能够高压、大容量储存, 布置灵活、施工方便, 采用通用规格的钢管则经济性更好, 若进行埋地放置, 则可以节省大量的地上空间。缺点是目前在储能领域的应用较少。管道储气方式的应用较早, 20世纪60年代, 美国建设了一条长度约5.28 km的储气管道, 储气压力6.26 MPa, 管道材料为X60系列钒钢管。由于当时结构钢管技术较为落后, 使储气管道的应用受到了技术限制, 尽管如此, 人们还是对这种储气方式投入了较多的科研精力[63, 65, 74—78]。文献[79]设计了一种直径6 m、总长25 km的储气管道, 能够满足8 GW·h的压缩空气储能电站使用。文献[80]设计了一种承压大于8.3 MPa的储气管道, 用于小规模CAES电站使用。目前, 随着大口径管线钢技术的快速发展, 钢管材料的屈服强度得到较大提升, 管材壁厚和单位用钢量减少, 工程建设成本不断降低, 这种类型的材料引起了人们的广泛关注。目前我国在长输管道末端和城市输气管网中使用X系列管线钢储存压缩天然气, 它具有强度高、韧性高和单位成本低等优点[80,81]。
2 CAES储气装置储能特性分析
对于图1所示的CAES系统, 其释能阶段的工作流程是:压缩空气从储气装置中释放, 经减压阀降压后进入燃烧室燃烧吸热, 然后进入膨胀机做功。在这个过程中, 储气装置内部压力从初始时刻的储气压力逐渐降低至终了时刻的膨胀机进口额定压力, 当储气压力低于膨胀机进口额定压力时, 储气装置停止输出气体, 此时释能过程结束。因此, 实际参与膨胀机做功的压缩空气只是储气装置中压缩空气的一部分, 即释能阶段初始时刻的压缩空气内能与终了时刻的压缩空气内能的差值最终参与到能量转换过程。
为方便计算, 不对释能阶段复杂的热力过程作深入研究, 视压缩气体为理想气体, 忽略管道、阀门处的气量损失, 不考虑储气装置降压膨胀过程中的温度变化 (由于释能过程中, 压缩空气与储气装置本体及环境存在较强的热交换, 因此忽略储气装置内部温度变化, 视为等温膨胀过程) 、减压阀前后的温度变化 (减压阀工作过程为等焓节流过程, 其相对温度降变化较小) 以及减压阀后压缩空气燃烧吸热的压力变化。储气装置的性能指标包括储气装置容积、储气量和储能密度, 本文重点研究在不同储气温度和储气压力条件下上述性能指标的变化规律。
2.1 储气装置容积
根据理想气体状态方程, 释能阶段储气装置初始时刻和终了时刻的状态参数关系为
式中:Vc表示储气装置容积, 单位m3;P、T、m分别表示压力、温度和质量, 单位分别为MPa、K和kg下标s0、s1分别表示释能初始时刻和终了时刻, Ts0与Ts1相等。
将式 (1) 、式 (2) 相减可以得到式 (3) 。
式 (3) 中:Δm为经过减压阀降压后最终参加膨胀机做功的压缩空气质量, 单位kg。
根据膨胀机额定工况下的质量流量和释能工作时间, 可以给出Δm的计算公式
式 (4) 中:m·为膨胀机额定工况下的压缩空气质量流量, 单位kg/s;t为膨胀机释能工作时间, 单位s。
2.2 储气量
储气量指储气装置在标准状况下的实际储气体积, 单位N·m3。根据质量守恒定律, 可以将储气装置中的压缩空气总量折算成标准状况下的储气量。
式 (6) 中:ρs0为ps0、Ts0条件下的密度, 由理想气体状态方程计算得出。
2.3 储能密度
储能密度是衡量储气装置储能能力的重要指标, 储能密度按照式 (7) 计算。
式 (7) 中:γ为储能密度 (k J/m3) ;E为储气装置中经过减压阀降压后的压缩空气可用能 (k J) ;
2.4 储气装置性能计算
根据2.1节~2.3节的分析结果, 通过计算分析储气装置的性能指标在不同工况下的变化规律。
CAES系统的技术参数如表1所示。
图7为储气装置容积随储气压力和储气温度的变化曲线。可以看出: (1) 储气装置容积受储气压力的影响较大。在储气温度一定的条件下, 随着储气压力的增加储气装置容积逐渐减小。 (2) 在储气压力 (10~20) MPa范围内, 储气装置容积减小的速度相对较快, 20 MPa之后减小的速度变缓;以储气温度293 K为例, 储气压力20 MPa时的储气装置容积比10 MPa时减小约320 m3, 而30 MPa时比20 MPa时减小约53 m3。 (3) 在储气压力一定的条件下, 储气装置容积随储气温度的升高而增大, 但影响程度没有储气压力大。 (4) 随着储气压力的增加, 储气温度对储气装置容积的影响逐渐减小;以储气压力10MPa为例, 储气温度353 K时的储气装置容积比293 K时约增加92 m3, 而当储气压力达到40 MPa时, 储气温度353 K时的储气装置容积比293K时约增加11 m3。
图8为储气量随储气压力和储气温度的变化曲线。可以看出: (1) 储气量同时随储气压力和储气温度的升高而减小。 (2) 储气压力对储气量的影响较大, 以储气温度293 K为例, 储气压力10 MPa时约是40 MPa时的2.6倍。 (3) 随着储气压力的升高, 储气温度对储气量的影响逐渐减小, 以储气压力10MPa为例, 储气温度293K时比353K时约增加6 217N·m3, 而储气压力40 MPa时, 储气温度293 K时的储气量比353 K时约增加1 841 N·m3。
图9为储能密度随储气压力和储气温度的变化曲线。可以看出: (1) 在储气温度一定的条件下, 储能密度随储气压力的升高而增大。 (2) 在储气压力一定的条件下, 储能密度随储气温度的升高而减小。 (3) 随着储气压力的增大, 储气温度对储能密度的影响程度逐渐增大, 对比储气温度293 K和353 K两条曲线, 储气压力10 MPa时的储能密度相差约336k J/m3, 而储气压力40 MPa时的储能密度相差约10 958 k J/m3。 (4) 储能密度最大值出现在储气温度293 K、储气压力40 MPa时, 而最小值出现在储气温度353 K、储气压力10 MPa时。
从以上分析可以看出, 储气压力和储气温度对储气装置性能指标都具有较大影响, 相比之下, 储气压力影响更大。对于系统参数一定的CAES系统, 提高储气压力并降低储气温度, 能够显著减小储气装置的容积和增大储能密度, 从而可以解决储气装置占地面积大、单位存储能量低的问题。但是, 储气压力的选择要合理, 并不是越高越好。由于膨胀机进气压力受到透平设备的设计、加工等因素影响较大, 通常不会很高, 若储气压力和膨胀机进气压力之间的压差过大, 会对CAES系统的总体性能产生较大影响。研究表明, 两者的压差越大, 释能过程中损失的压力能越多, 系统的热效率和火用效率越低[43]。因此, 在进行储气装置的设计计算时, 不仅需要综合考虑储气压力和储气温度的影响, 还要考虑储气压力与膨胀机进气压力之间的压差对系统效率的影响。
3 结论
本文综述了CAES储气装置的发展及应用现状, 并深入研究了储气装置的储能特性, 得出如下结论:
(1) 依据存放位置的不同, 储气装置可以分为地下储气装置和地面储气装置。地下储气装置具有存储容量大和储气成本低的突出优点, 但对地质条件的过度依赖限制了它的广泛应用。地面储气装置能够摆脱地质条件的限制, 具有广阔的应用前景;
(2) 衡量CAES储气装置储能特性的指标为储气装置容积、储气量和储能密度, 对这三个指标的主要影响因素为储气压力和储气温度;
我国储能产业发展现状 篇5
前瞻产业研究院《2016-2021 年中国储能行业市场前瞻与投资预测分析报告》指出:制约储能行业发展的原因主要是3 个方面。
首先,新技术,特别是新能源的发展周期一般都比较长,在发展初期,通常需要国家的产业政策给予扶持。 像风能发电、太阳能光伏电池及电动汽车的发展都是如此。尽管党和国家高度重视储能产业发展,2015 年10 月, 党的第十八届五中全会上通过的《中共中央关于制定国民经济和社会发展第十三个五年规划的建议》中明确指出,“推动低碳循环发展。推进能源革命,加快能源技术创新,建设清洁低碳、安全高效的现代能源体系。 加强储能和智能电网建设,发展分布式能源,推行节能低碳电力调度。 ” 2014 年11 月19 日,国务院办公厅发布的《 能源发展战略行动计划(2014-2020 年)》 确立了储能为9 个重点创新领域之一, 大容量储能为20个重点创新方向之一。但由于没有颁布产业界期望的储能产业扶持政策,储能产业始终不温不火。
其次,社会对储能产业的战略意义和社会效益的认识有待提高。美国、德国、日本等工业先进国家都在大幅削减对环境造成严重污染的化石能源发电,普及应用风能、太阳能等可再生能源发电,储能技术是可再生能源普及应用的瓶颈技术。 所以,把储能定位为战略新兴产业加大支持力度。但我国煤炭消费量大,在造成了环境污染的同时,也造成大量的弃风、弃光。为治理雾霾,需要支付巨额环境成本,但治标不治本。 所以,储能必须从国家能源资源、能源安全和环境健康的战略高度去综合考虑。
再次,从电力市场化角度看,我国电力市场开放程度不高,储能的价值收益无法体现,储能的买单机制尚未形成,严重阻碍了储能产业的发展。 例如,储能在调峰和调频方面相比传统的水电、火电有明显的技术优势,但是目前从国家电网两个细则上看,没有将储能纳入到调峰、调频等辅助服务中并给予一定的经济补偿。
行业普遍认为现在储能技术不成熟且成本较高,难以形成规模化。 应该如何破局?其实任何新兴产业的建立和发展, 都要经过技术不断地提升、成本不断下降、产业规模不断扩大的过程。 储能是普及应用可再生能源的瓶颈技术,像液流电池等一些电池储能技术,其技术成熟度已经达到产业化应用的需要。其技术成熟度远高于当初国家制定产业化政策支持太阳能光伏电池、风能发电和电动汽车产业时的技术成熟度。
储能作为一种新兴产业, 正处于市场应用初期,处于技术、应用和市场机制都有待进一步创新、有待突破的焦灼时期。这一方面要求储能企业立足技术提升,降低成本,保障产品质量,练好“内功”;另一方面要求政府部门抓紧建立起有效的市场机制,营造出外部市场环境。因此,这个阶段的关键不是普遍全面开花, 而是要进行有目的的应用推广,即通过一定数量、规模的典型性项目实施,不仅达到技术验证与提升的目的,更重要的是验证储能价值、体现收益,探索政策支持方式,探索商业模式,最终形成可推广的技术、商业、政策模式。特别是可再生能源发电集中、储能产业基础好的地区,可以开展复制性强、具备推广意义的储能“先试先行”,利用地方政策和资源先行推进。
大型储能从未享受到政策和补贴。大型储能是解决弃风、弃光问题,实现可再生能源大规模发展的重要支撑技术,是涉及能源资源和能源安全的重大战略性技术。 并且大型储能投资大、效益惠及面更广,更需要国家政策和补贴的支持。
大规模储能也是可再生能源和电网发展到一定阶段客观需求的技术,从目前我国发展来看(可再生能源装机规模、并网情况以及电源结构),这种需求也日益迫切。 而且大规模储能从技术、应用角度也逐渐可以达到市场的要求,政策的引导和实施有利于加快这个产业的产业化进程。
新能源材料:储能材料 篇6
储能技术是智能电网的重要支撑。随着世界电力需求和生产持续增长,电网负荷峰谷差不断扩大,迫切需要这样的电力储能系统与之相配套,平滑电力负荷,提高设备运行效率和经济性。在资源和能源日益紧迫的今天,这对于提高能源的使用效率,实现可持续发展具有重要意义。
储能技术的意义在于,当分布式电站和可再生能源大量接入电网后,用户可通过储能系统灵活控制用电量,以此减小对电网的波动影响。
人类面临的资源、能源和环境问题日益迫切,化石能源的日益短缺是人类不得不面对的现实,发展新型的绝色能源,成为许多国家或地区的能源发展战略的重要组成部分。资料显示2012年全球可再生能源投资额为2444亿美元,较201 1年的纪录额2790亿美元减少12%。可再生能源投资热潮开始向发展中国家转移,其中,我国投资额达到677亿美元,重新超越美国成为世界最大的可再生能源投资国,表明我国发展新能源的战略是坚定不移的。
可再生能源主要包括太阳能、风能、生物质能等,是新能源的发展重点。
但是,可再生能源受天气及时间段的影响较大,具有明显的不稳定、不连续、和不可控性。需要开发配套的电能储存装置,来保证发电、供电的连续性和稳定性。国外有关研究表明,如果风电装机占装机总量的比例在10%以内,依靠传统电网技术以及增加水电、燃气机组等手段基本可以保证电网安全。但如果所占比例达到20%甚至更高,电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题,可以实现新能源发电的平滑输出,能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化,使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并入常规电网。
利用储能技术,减小电网峰谷差,能提高设备资源利用率。由于负荷曲线峰谷差比较大,致使现实电网的利用系数很低,据美国统计,约为55%。一年内只有少数时间资产是被完全使用的。解决办法是缩小负荷曲线峰谷差。
另一方面由于是未来发展趋势。未来三大新兴产业新能源、智能电网和电动汽车的发展瓶颈都指向了同一项技术:储能材料(储能电池)技术。目前储能技术的发展相对落后。许多国家都将大规模储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术。在此背影下,世界储能材料的技术发展十分迅猛,无论在储能材料技术发展层面上还是在成果转化发展形成优势产业层面上,发展都十分迅速。
中国新能源发展迅速,对储能产业有更急迫的现实需求。预计到2020年风电和太阳能发电装机会突破1.7亿千瓦,占全国发电装机总量的比例会超过15%。但由于目前我国电力系统煤电比例较高,在部分地区又主要是调峰能力差的供热机组,核电发展很快但却不能参与调峰,水电、燃气发电等调峰性能优越的电源所占比例过低,导致现有电力系统接纳新能源的能力很弱。再加上我国能源资源所在地多远离负荷地,不得不实施风电、光电的“大规模集中开发、远距离输送”,这更进一步加大了电网运行和控制风险。随着国内新能源发电规模的快速扩大,电网与新能源的矛盾越来越突出,对储能的需求更为迫切。
储能产业作为新兴战略性产业,已被列入“十二五”规划纲要,储能是推进智能电网建设、加强城乡电网建设和增强电网优化配置的依托技术。储能技术是新能源产业革命的核心。储能技术在很大程度上解决了新能源发电的随机性、波动性问题,可以实现新能源发电的平滑输出,能有效调节新能源发电引起的电网电压、频率及相位的变化,使大规模风电及光伏发电方便可靠地并入常规电网。同时,伴随新能源汽车特别是电动汽车的发展,高效储能电池必将逐步取代内燃机。储能产业的快速发展将极大促进新能源的规模化发展。预计到2020年,国内储能产业的市场规模至少可达6000亿元。
全球大容量储能技术呈多元化发展格局。电能可以转换为化学能、势能、动能、电磁能等形态存储,按照其具体方式主要分为物理、电磁、电化学及相变储能等几大类型。
物理储能是指将电能转换为动能或势能存储的方式,目前主要包括抽水蓄能、压缩空气储能和飞轮储能。
电磁储能是直接以电磁能的方式存储电能的技术,主要包括超导储能、超级电容储能等。
电化学储能是目前进步最快的储能技术之一,除铅酸、镍氢等常规电池技术外,还包括液流、钠硫、锂离子电池等大容量蓄电池储能技术,并在安全性、转换效率和经济性等方面取得重大突破,生产水平显著提高,产业化发展迅速。
相变储能是利用某些材料在其物相变化过程中,可以与外界环境进行能量交换的特性,即从外界环境吸收热量或者向外界环境放出热量,从而达到控制环境温度和能量利用目的。一般有蓄热和蓄冷两种方式。就是在用电价格便宜时,依靠制冷或制热介质完成能源利用在时间上的转移,节省运行费用,降低运行成本。
从储能产业发展现状看,电化学储能是目前发展最快、应用最广泛的储能技术。电化学储能主要是电池储能技术,具有可控制性高、模块化程度高等特点,被应用于对供电质量要求较高的负荷区域的配电网络中。
电池储能系统主要是利用电池正负极的氧化还原反应进行充放电,因此电极材料成为发展储能电池产业的关键。
大规模储能电池有三个基本要求:高安全性、生命周期性价比高、生命周期环境友好。
储能材料的成本占到储能电池的成本约在40%～50%。因此在发展高性能储能材料同时,降低成本;发展关键材料批量化生产技术,加快高可靠性、低成本大规模电储能池的产业化技术,是发展电池储能材料的首要任务。
在电电池储能方面,目前以锂离子电池和镍氢电池为发展主流。
锂电池具有广阔发展前景。美国目前处于领先。美国电科院早在2008年就已经制定计划,开始锂离子电池系统用于电能储存的研究,同时开展了兆瓦级锂离子电池储能系统的示范应用,主要用于电力系统的调频、电压控制及用于与风电等。锂电池是迄今所有商业化使用的二次化学电源中性能最为优秀的电池,特点突出,如:比能量高:循环寿命长:具有较宽的充电功率范围:倍率放电性能好。但同时锂电池的发展也存在着以下障碍:锂元素资源紧缺:冶炼过程污染严重:安全问题,易发生爆炸事故:成本较高。
与锂电发展的相关材料有正极材料,目前主要是第三代磷酸铁锂正极材料,具有储能密度高、寿命长、使用安全、耐高温(350℃—500℃)等优点。石墨负极材料及电池隔膜、电解液等辅助材料。
镍氢电池是一种高能量、长寿命、无污染的新型绿色电池,成为世界各国竞相发展的高科技产品之一。镍氢动力电池已成为近、中期电动汽车的首选电池,目前混合动力汽车是镍氢电池的主要应用市场,2011年镍氢动力电池已占全部镍氢电池应用市场的58%。
镍氢电池的关键材料包括氢氧化镍正极活性材料和少量添加剂。负极活性材料为贮氢合金,电解液为氢氧化钾溶液。储氢合金是一种能与氢反应生成金属氢化物的物质,但是它与一般金属氢化物有明显的差异。即储氢合金必须具备高度的反应可逆性,而且,此可逆循环的次数必须足够多,循环次数超过5000次。实际上,它必须是能够在适当的温度、压力下大量可逆的吸收和释放氢的材料。
全世界已研究出的储氢合金,除钛锰合金外,还有镁镍合金、镁铜合金、铝锰合金、锆铬合金和各种含稀土的储氢合全。这些储氢合金吸收的氢气可以为不同的机械或电器提供能源,例如为汽车、热泵、空调设备、无噪声的动力转换设备、燃料电池等。
此外,电化学储能还包括:
钠硫电池具有能量密度高(储能密度可达140Wh/m3),体积少、充放电效率高、、储存寿命和循环寿命长、易于维护:环保、安全、价格低等优点。但是钠硫电池也有不足之处,那就是其工作温度需保持在300-350℃,电池工作时需要一定的加热保温措施。
液流电池已有钒-溴、全钒、多硫化钠/溴等多个体系,具有使用寿命长、规模大、安全可靠等突出的优势液流电池应用广泛,包括:电力公司电力储存和负载调峰、风能和太阳能发电储能、分布式供电系统或者大中型二次电池等。成为规模储能的首选技术之一。2012年,美国制定的储能技术发展规划已经将全钒液流电池列在首位。
超级电容器是从上世纪七、八十年代发展起来的通过极化电解质来储能的一种电化学元件。是一种介于传统电容器与电池之间、具有特殊性能的电源,主要依靠双电层和氧化还原假电容电荷储存电能。这种储能过程是可逆的,也正因为此超级电容器可以反复充放电数十万次。其基本原理和其它种类的双电层电容器一样,都是利用活性炭多孔电极和电解质组成的双电层结构获得超大的容量。
其突出优点是功率密度高、充放电时间短、循环寿命长、工作温度范围宽,是世界上已投入量产的双电层电容器中容量最大的一种。
二、全球大容量储能技术呈多元化发展格局,中国企业已掌握关键技术,拥有自主知识产权。
全球储能技术主要有化学储能(如钠硫电池、液流电池、铅酸电池、镍镉电池、超级电容器等)、物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)和电磁储能(如超导电磁储能等)三大类。目前技术进步最快的是化学储能,其中钠硫、液流及锂离子电池技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面取得重大突破,产业化应用的条件日趋成熟。钠硫电池的充电效率已可达到80%,能量密度是铅酸蓄电池的3倍,循环寿命更长。日本在此项技术上处于国际领先地位,2004年日本在本国Hitachi自动化工厂安装了当时世界上最大的钠硫电池系统,容量是9.6 MW/57.6 MW h。液流钒电池的基础材料是钒,该电池具有能量效率高、蓄电容量大、能够100%深度放电、寿命长等优点,已进入商业化阶段。锂离子电池的基础材料是锂,已开始在电动自行车、电动汽车等领域应用,近年来由于磷酸亚铁锂、纳米磷酸铁锂等新材料的开发与应用,大大改善了锂离子电池的安全性能和循环寿命,大容量锂电池储能电站正逐渐兴起。
储能电池类型很多,各自的优缺点都比较明显,那么是否有可能出现一种“完美的储能电池”,适应各种条件下的储能?
温兆银:目前储能电池不太可能出现一种电池来“一统江山”,不同材料的电池都有各自的特点,用以适应不同条件的需要,如镍锌电池、锂电池适合手机等小型设备;钠硫电池、全钒液流电池等适合大型储能设备。电池未来储能电池的发展可能是百花齐放的局面。可以确定的是,储能技术的进步将深刻改变我们的生活。
2储能材料产业的国际发展现状及趋势
在现有储能技术中,电池是关键载体。市场上已有铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池等技术线路,但真正意义上的储能电池尚未实现商业化生产。
欧洲很多国家已经认识到储能的重要性,在法规法案中将储能技术的研发放到了重点位置,并有相应的产业政策予以支持。
欧盟在2007年制订的欧洲能源技术战略规划(European Strategic Energy Technology Plan,SET-Plan)中明确指出,要实现2050年战略目标,在接下来的10年内需要突破低成本、高效率储能技术。为此,欧盟委员会还鼓励欧洲工业和研究团队成立欧洲储能工作小组,并于2009年1 1月底,由1 1个国家的36个主要欧洲能源相关机构召开了欧洲储能专题讨论会,最终向欧盟委员会提交了储能领域研发和工业政策方面的若干发展建议,建议中指出:第一,对各种储能技术及其前景依据性能、成本和成熟度方面进行评定,确定潜在研发和示范需求,建立一个短、中、长期欧洲储能解决方案工业的发展规划。第二,在即将来临的欧洲框架计划中应包含的项目有:新能源存储解决方案及其组件的测试评价示范项目;用于评估使用储能技术的新商业模型的研究和示范项目;评估欧洲电力系统中柔性需求及其评价的研究和示范项目;开发下一代储能技术包括组件和材料的长期研究计划。第三,推动建立一个独立的产业主导的全欧储能信息平台。
德国政府支持本国参与者申请参加和实施SET-Plan,主要包括电网、可再生能源、储能系统、能源效率和CCS等研究。此外,德国从201 1年起开始实行第六能源研究计划,其中的5个优先主题中有两个与储能相关,分别是:储能方法和电网技术、可再生能源并网。
另外,德国联邦政府早在2006年通过的《国家技术创新计划》中给出了总共14亿欧元的预算来支持氢气与燃料电池技术的发展和商业化推广。目前,德国完成了至少20个燃料电池及其他形式的储能示范项目(包含部分蓄氢储能)。
在英国科学基金和国家项目中,有关电网的大部分支撑技术都是储能技术。同时,在英国电力市场中专门制定了抽水蓄能机组的竞价模式和电价机制,明确抽水蓄能电站收入由两部分组成(类似于我国的两部制电价):年度交易中的固定收入与竞价交易中的电量销售收入。此外英国还实行峰谷电价和季节性电价,一般的峰谷电价相差4倍以上,而在有些地区,冬季的峰谷差能达到10倍以上。
法国自1957年以来实行两部制电价、峰谷电价和季节性电价,且峰谷差不断增大,另外还实行可停电电价和高峰日让电制度。
峰谷电价、季节电价在欧洲很多国家已广泛推行。如意大利、挪威等国。实行财政补贴支持和峰谷电价电机制度,有利于提高已有储能系统的收益,同时推动了储能技术的示范和商业化发展。
除经济激励外,严格的技术标准和规范化管理,也是驱动储能产业发展的重要动力。如西班牙等国就规定,所有风电在上网前必须向电网提供风机出力曲线和发电短期预测曲线,误差不能超过一定比例,否则将受到惩罚。这也会倒逼发电商主动采用预测技术和储能技术,从而实现新能源发电与电网建设的良性发展。
3储能材料产业的国内发展现状及趋势
在新能源变革条件下,实现电力需求侧响应、分布式电源、储能装置等与电网有机融合,将大幅度提高终端能源利用效率。
然而我国储能仍处于初级发展阶段,无法大规模的投入应用,丁玉龙指出三大主要原因:一是各种储能技术繁多,多数人不知如何使用和选择,二是相关技术及性能不成熟,三是价格偏高。目前能源市场迫切需要储能技术,但市场上储能技术种类繁多,每种储能技术或多或少都存在问题。特别在研究层面仍存缺陷,不仅是技术方面,更重要的是在材料方面有很多关键性技术没有得到解决,材料本身的性能不过关。虽然我国锂电池、矾电池等领域与国际水平差距较小,但储能的关键技术还在国外。
与国际上较为先进的国家相比,我国储能市场没有建立起相关产业链,仍处于“一窝蜂”上马的状态。“从国家政策层面而言,在储能方面的投入有所不足。”丁玉龙对中电新闻网记者说出自己的看法,建议从发电、电网、厂商等不同方面着手,给予一定的政策扶持。同时,国家有关部门应在基础技术研究上加大投入,提升材料产业的发展水平,保护储能技术知识产权,出台相应的优惠政策,更重要的是制定明确的中长期产业发展规划。
从短期的发展来看,从储能材料本身还没有完美的答案,从电网的调度和储能来说,存在产能和储能地区问题。因此,需要在储能发展路线、材料、技术方面有所突破,需要在效率、成本和安全问题上有所突破。
丁玉龙认为,储能市场的应用是重大的。储能作为战略性领域,国家加重对其在能源方面的认知,十二五发展规划已把储能列入其中,要推动储能等先进技术的发展。可以预期,在未来的20-40年,储能技术将把发电与用电从时间和空间上分隔开来,其规模化应用也使可再生清洁能源得以广泛、有效的利用,并且逐步使之成为经济上有竞争力的能源,直至人类的主导能源。
中国储能产业的发展有四大“缺失”。一是技术缺失,国内仅对电池技术有所研究,对其他载体的研究不够,仅对材料和单一装置有所研究,对系统应用和管理的研究不够,没有或少有针对整个产业的一揽子解决方案,技术路线尚不清晰。二是标准缺失,个别产品有标准,但整个产业的标准化体系尚未建立,更谈不上根据标准对产品进行检测和认证;三是应用示范项目缺失;四是政策缺失,储能作为可再生能源应用的重要辅助环节,所受重视程度不足,尚没有专门的规划。
近年来,中国对储能产业的关注度明显提升,国家已经把储能写入了“十二五”规划,并提出要加强储能先进技术的应用,智能电网规划的六大方面中也有三个方面提到了储能应用。
各地陆续出台了一些储能鼓励政策,上海提出聚焦锂电池、钠硫电池和液流电池等领域,支持2-3家发电潜力大的企业发展储能业务;湖南省规划了具体的储能发展目标,重点支持全钒液流电池,明确指出“十二五”期间建设储能变电站500个;另外,河南、湖北、四川也都有各自重点发展的储能方向。
4发展我国储能材料产业的主要任务及存在主要问题
一、政府主导,凝聚能源材料产业链
四川在能源材料产业上下游具有较强的基础和优势,但产业上下游结合不紧密,产业集群效应和贯通效应不明显。应发挥政府的主导作用,引导和组织能源材料上下游单位及“产、学、研、用”单位之间的合作与联合,采取切实可行的具体措施凝聚四川能源材料产业链,壮大四川能源材料产业的整体实力,提升四川能源材料产业的整体竞争力。
储能技术是实现新能源如太阳能、风能、生物质能等储存和并网的关键技术,是新能源技术和产业发展的枢纽,其中储能材料起着至关重要的作用。在储能材料领域方面,四川在上游具有钒、锂稀有金属资源优势,在蓄能电池研究、石墨烯超级电容器研发、液流钒电池系统产业化等方面处于国际领先地位。建议政府以储能技术和储能材料为切入点,加大对储能技术和储能材料的支持和投入,带动和牵引光伏、风电、生物质能等新能源发电技术和材料产业发展,同时成立省级“能源材料”学会(协会),通过学会(协会)构建我省能源材料领域“政、产、学、研、用”创新联盟。
二、政策支持,发挥科技创新平台的作用
政府要对能源材料的发展给予积极地政策支持,政策配套,支持各级各类科技创新平台充分发挥作用,尤其是要充分发挥依托在川单位建设的国家能源研发(实验)中心的作用。建议充分发挥国家级和省级能源研发(实验)中心等科技创新平台的作用,借助国家大力发展能源材料的东风,为相关的能源材料科技创新平台发展提供建设资金支持,培育一批居于国际前沿的研发成果,加快能源材料科技创新的产业化进程,为新能源产业发展提供支撑。
三、资金支持,提升能源材料科技创新能力
建议给予有关单位项目和资金的重点支持,超前调整和布局四川能源材料研发方向与重点,为能源材料技术研发和产业化提供专项政策和资金支持,结合国家发展重点大力支持优势项目,比如超级电容器用石墨烯水凝胶基电极材料研发、硅基太阳能电池正面银浆产业化、液流钒电池系统示范工程建设、生物能源材料产业化开发、核能相关材料开发等,加快提升四川能源材料科技创新能力,加快提升在川从事能源材料单位的竞争力,从而在国内能源材料技术与产业发展中占得先机。
四、加大人才引进力度,吸引领军人才
在川从事能源材料单位在打造国际影响力的能源新材料科技创新平台和“产、学、研、用”合作中,急需引进高端科研人才、产业化人才、成果转化人才,需要开展频繁的国际交流工作,希望能够予以指导和帮助。
同时,希望积极配套落实人才引进政策,制定具有国际竞争力的关于待遇、技术职务评聘、科研条件提供、科研成果转化等方面的政策,吸引从事新能源和能源材料方面的领军人才落户四川,带动能源材料科技创新和产业发展。
为提升四川在储能技术和储能材料领域的自主创新能力与竞争力,希望在储能技术和储能材料领域加强国际交流与合作。建议对这类项目的国际合作交流予以重点支持。并给予在川相关从事能源材料单位更多的国际合作交流项目支持。
为加快能源材料科技创新和产业发展,国家能源新材料技术研发中心等在川相关单位迫切需要引进高水平的领军人才,尤其是通过如“青年千人计划”等引进青年领军人才,需要对这些领军人才给予相应的优惠政策和待遇,为国际合作团队提供启动经费和项目支持,以吸引和聚集更多从事能源材料研究工作的领军人才来四川发展、创业,将四川打造成为西部能源材料产业基地和人才聚集高地。
5推动我国储能材料产业发展的对策和建议
日本
5.1资金投入与对技术研发的支持
日本自二十世纪90年代以来,投入大量资金进行大容量储能技术的研究和开发,尤其是对钠硫电池不仅在前期研发上给予无偿资金支持,扶持大量示范性项目,还在其投入商业化运作后,继续进行补贴。
5.2对资金、技术、市场、示范项目等方面的扶持
在NGK集团发展NAS电池的过程中,得到了TEPCO,NEDO等企业与机构的大力支持,提供包括资金、技术、市场、示范项目等方面的扶持,极大地促进了NAS电池的发展:
-NEDO资助NAS电池研发与应用:
Verification of Grid Stabilization with Large-scale PV Power Generation Systems,执行期2006-2010年,项目配置NAS电池1500KW-7.2h,06-2008年项目预算分别为6.7亿日元、35亿日元、35.8亿日元
Demonstrative Project of Regional Power Grids with Various New Energies,执行期2003-2007年,项目配置NAS电池500KW,2004—2007年预算为63.6亿日元、56.5亿日元、27.1亿日元、11.5亿日元。
美国
5.3立法支持
2007年美国颁布的“能源独立与安全法”明确将电力储能技术作为“智能电网”的一部分作为重点支持与鼓励发展的对象,由国家财政拨发研究经费进行研发与验证项目的实施;目前,有消息称美国奥巴马总统新颁布的新能源政策中要求所有新能源项目必须配备储能技术方案。
5.4财政扶持与激励机制
-2007年“储能技术促进法案”已经在众议院通过,每年由国家财政支出1.3亿美元用以支持能源存储项目;
-美国加利福尼亚州通过了补贴新型储能技术的政策(SGIP),以刺激可再生能源和先进储能系统的发展;
-2008年11月17日,钒电池在美国加州通过审核,获得新型储能系统资格(AES),加州政府出台奖励政策,对有AES认证的供应商提供每瓦2美元的补助;
6各国主要储能激励政策对中国的启示与参考
美日等国支持大容量储能技术研发和产业化应用的力度之大前所未有。其中,美国政府已将大规模储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术,并在政策制订、资金扶持、补贴机制、投资税收抵扣等方面提供强有力的支持。日本政府则除直接支持前期研发外,还扶持了大量示范性项目以鼓励大容量储能技术的推广应用。
而我国近年在大容量储能技术成果和人才上有相当积累,甚至相关企业的产品在国外市场得到认可,但政府对大容量储能技术的研发投入非常少,示范项目的推进也相对迟缓。基于对国外主要储能政策的研究,国内产业发展面临的问题与政策借鉴主要体现在:
6.1明确储能规划,并实现储能与新能源发展的同步进行
将电网规划与电源发展对接,储能规划与电网、电源发展的对接;在规划新能源发电与输送的同时,将与之相匹配的储能发展,纳入到整个规划当中。实现整个电力链条中,发、输、储的统一与融合
6.2价格政策、投资回报机制等激励性政策的制订
形成并实施峰谷电价、储能电价,用以补偿储能所产生的巨大经济效益和社会效益。在满足储能建设和运行成本的基础上,进一步形成对储能行业的激励环境,促进储能产业的健康、蓬勃发展
6.3技术标准、管理规则的配套与规范
建立相应的储能产业组织机构、管理机构、技术机构,对行业管理、市场规范、技术标准进行有效与正面的引导、扶持,实施对产业本身及其相关产业的深入研究,对行业的长期健康发展提供多方支持。
对于智能电网、新能源、电动汽车以及节能环保产业等多个战略性新兴行业来说,储能材料却成为制约各国新能源发展的技术瓶颈。无论是在容量上还是经济性上,现有储能技术距离其在电网大规模应用,还有相当远的距离。
因此,寻找新材料是储能电池发展关键。
材料是储能产业发展的先导和基础。掌握高性能、低成本、自主知识产权的关键材料技术,实现其国产化、批量生产是解决储能产业化面临的高成本问题的重要途径,也是突破国际技术壁垒、掌握世界储能市场竞争主动权的关键。
实际上,储能技术的进步将深刻改变我们的生活。日常生活中必备的手机、电脑、电动车,都离不开储能电池的应用,这种可循环使用的二次电池已成为当今便携式时代的主要工作电源。要实现储能规模应用,要降低储能成本,其关键在于破解储能电池的安全性、循环寿命等技术难题。这些技术的突破是储能实现产业化的前提。
有专家建议,在开发储能基础研发的同时,要不断的发掘和掌握国际先进技术,保持和提升国内储能厂商技术的竞争力。另外,还可以支持这些企业通过投资、合作、收购等方式整合国际上先进的储能技术,提升国内储能技术的成熟度。从原材料、生产工艺、管理系统等各个环节入手,促进国内储能技术的发展。
标准不完善是制约我国储能产业发展的一个瓶颈。可再生能源接入电网对用户端应用来说,储能技术可以起到调峰调频、调度预测、平滑等作用。目前,我国储能方面的技术和相关的政策机制都不完善,对用户端经济效益缺乏定量定性的研究,也没有统一的行业标准,因此就不好做成本的比较。企业无标准可循,用户无标准可参照,应尽快接入标准的制定,避免出现标准滞后于市场的现象,在国际标准中争取更多话语权。
显然,实现储能材料加工利用的技术突破、降低储能电池的成本,是储能实现产业化的关键。对此,有专家提出两点建议:一是相关研究机构和企业要重视储能材料关键性技术的研发,加强储能技术基础性研究,掌握核心技术;二是国家要加大储能技术知识产权的保护力度,出台相应的优惠政策,更重要的是制定明确的中长期产业发展规划。
目前,我国有待出台专门针对储能产业的具体政策。但在国外,具体的储能产业扶持政策的出台和有效实施,有力地促进了各种储能技术示范工程运行和商业化推广的实现。因此,为更好地促进我国储能产业发展,笔者有如下建议:
其一,完善政策体系,建立市场机制。可以借鉴美国的做法,为储能产业进行专门的立法,明确储能技术研发和应用以及产业发展规划制定的重要性和必要性、产业发展指导和技术支持政策、推广与应用政策、激励以及监督措施等方面内容。通过立法形成促进储能产业稳定、持续发展的长效机制。同时,能源主管部门应制订储能产业发展规划、项目执行规划等,明确储能产业发展规模和建设区域。此外,应明确储能产业利益分配机制,有利于增加产业融资手段,提高产业投资积极性,储能系统可以存在于电网“资源-发电-输电-配电-用电”的任一环节,其投资主体应多元化,鼓励发电商、电网公司、用户端以及第三方独立储能企业等投资方投资储能产业。
其二,推进储能技术的研发示范和产业化,大力推进储能技术的研发、示范和产业化进程,特别是适合大规模储能的抽水蓄能机组、压缩空气储能、大规模太阳能蓄热、大容量电池和超级电容等,通过技术研究、技术装备、示范工程和研发平台建设,争取在100MW级抽水蓄能机组、10MW级压缩空气储能、10MW级太阳能蓄热、MW级大容量电池和MW级超级电容等储能技术方面取得突破,通过智能电网系统、大规模间歇式电源接入系统、风/光/储互补发电系统、水/光/储互补发电系统、分布式冷热电联产示范系统等示范工程的建设和运行,为我国储能产业积累有关技术数据和运行经验,提高储能系统设备国产化水平,为储能的产业化发展打下良好基础。
其三,健全监管和标准体系。目前需要成立一个统筹管理储能事务的职能部门,能够有效监督、管理储能项目的企业配套规划执行情况和储能项目运行情况,审查项目资金使用情况。同时,也要建立评估、审查标准,真实体现储能系统的价值。储能系统评估、审查标准应包括能源效率节约、温室气体减排、投资成本降低、延缓电网升级、电力质量提高等标准,以便正确合理评估储能产业产生的经济效益、社会效益和环境效益。
电网级储能系统保持增长态势 篇7
目前, 储能行业关键性的设备提供商, 同时也是供应链上专门的主要系统集成商。Navigant Research的高级分析师Anissa Dehamna表示:“当前是先进储能行业十分关键的时刻。许多储能技术的市场已经开始快速增长, 但是, 为了该行业的持续增长, 将需要更多的系统集成商。”
在技术方面, 2013~2014年, 锂电池技术尤其活跃, 共计有168.6MW宣布开建。目前, 全球共计部署了236.3MW储能系统。得益于意大利和阿联酋的两个重大项目, 硫化钠电池成为第二活跃的储能技术。液流电池占据过去两年约6% 的新市场份额, 共计有21.8MW宣布开建。飞轮的市场活跃度也很高, 共计约15MW。