大规模储能技术（共12篇）
大规模储能技术 篇1
一、项目概况
电力储能系统是可再生能源大规模利用、提高常规电力系统效率和安全性，以及建立智能电网和分布式能源系统的关键技术。预计到2020年，我国电力储能装机容量需要达到60 GW以上(新增50 GW)，占全国电力总装机容量的4.0%～4.5%;以2009年不变价格计算，我国储能系统的市场规模可达5000亿元，市场潜力巨大而紧迫。开展电力储能系统的研发与示范具有强烈的科技和产业化需求，在国内外有相当广泛的应用前景和市场需求，在科技应用方面有明确的工程背景和重要的研究价值。
压缩空气储能系统是最有发展潜力的大规模储能系统。但是传统的压缩空气储能系统存在两个主要问题：依赖化石燃料和大型储气洞穴。中国科学院工程热物理研究所在2009年提出并自主研发了大规模先进空气储能系统，该技术在传统的压缩空气储能系统中加入了蓄热装置，并将压缩空气的压力大幅提高，从而解决了传统压缩空气存在的主要问题。
本项目研发了具有完全自主知识产权的大规模先进空气储能系统的关键部件与系统集成技术;建立了大规模先进空气储能系统集成验证平台;完成了兆瓦级先进空气储能系统的样机研制与应用示范，形成了一定的产业化能力。由此推动了大规模电力储能技术的产业发展，并为实现电力峰谷调节、能源节约、电力安全、新能源和分布式能源大规模发展做出了贡献。
二、技术创新性
该新型大规模先进空气储能系统具有储能规模大、效率高、投资成本低、储能周期不受限制、适用于各种类型电站、运行安全和环境友好等优点，具有广阔发展前景。主要考核指标如下：
1. 关键部件研发
压气机总压比不小于200;压气机效率不低于72%;膨胀机效率不低于80%;换热器蓄热/换热效率不低于90%;
2. 系统集成
系统功率不低于1.0 MW，机组总效率不低于60%;系统热耗散损失不高于1.0%/天;
3. 工程示范
完成兆瓦级系统168小时示范运行;
三、技术研发及产业化发展方向
在1年内，完成具有完全自主知识产权的大规模先进空气储能系统设计;掌握超临界空气蓄热(冷)/换热器、超宽负荷压气机、高负荷多级向心透平等核心部件关键技术;在2年内，完成兆瓦级先进空气储能系统的集成验证实验;在3年内，完成兆瓦级先进空气储能系统应用示范;并初步实现兆瓦级先进空气储能系统的产业化。
四、社会经济效益
大规模先进空气储能系统的应用对国家电力系统的稳定运行具有至关重要的意义，对电网能源效率提升和风电、太阳能光伏发电等可再生能源高效利用和并网发电具有重要的作用，可以为分布式能源系统与电力系统的对接提供支撑。在促进可再生能源利用的同时，可以实现我国“十二五”期间乃至2020年的能源利用目标和环境保护目标，是实现我国建设资源节约型社会和环境友好型社会的重要途径，是落实科学发展观的重要措施。同时，对于作为终端能源使用者的公众，由于采用储能装置调节了峰谷电能，可以提供更为合理的能源使用价格，对促进国民经济和社会良性发展起到了重要作用。在此大环境下，本项目的实施具有较高的社会效益。
大规模储能技术 篇2
在这一框架的设计与实现当中，对Hadoop分布式开源计算机框架进行了应用，对其中的HDFS分布式文件系统，以及Map Reduce进行应用，从而对大规模数据处理业务进行处理和协调。在计算节点当中，对放置在Map Reduce任务进行映射，对大规模数据进行划分，使之形成若干子块，并对数据块的数量、规格等参数加以掌握。通过HDFS功能，可以在每一个计算节点当中，对数据块副块进行智能的放置，同时针对各个节点，对具体的角色进行设计。在大规模数据处理的过程当中，需要利用Reduce函数、Map函数、以及相关的程序进行分布化处理。在Hadoop当中，为了对Map Reduce进行运行，提供了一个API进行支持。
3结论
大规模储能技术 篇3
新中国成立以来，中国工业建设用短短60余年的时间走过了发达国家长达数百年的历程。总体而言，中国工业经历了三个重要的发展阶段：从一穷二白起步，通过苏联援建的156个项目，中国建立起门类齐全的工业基础，此为第一阶段；而始于1964年的三线建设则进一步优化了我国的工业布局及提高了整体工业水平，此为第二阶段；改革开放后是第三阶段，这一阶段通过大规模的技术引进，缩小了与国际工业水平的差距，我国开始跻身于世界制造大国的行列。我有幸见证了中国工业的变革大时代，并亲身参与了后两个发展阶段。
第一阶段：
156个援建项目奠定我国工业基础
第一个阶段是始于1953年的第一个五年计划，以苏联援建156个项目建设为主要内容，包括106个民用工业企业和44个军工项目。这156个项目主要分布在17个省区，大部分在东北和中西部，实际建成150个项目，涵盖了几乎所有的工业门类，为一穷二白的中国奠定了门类齐全的工业基础。长春第一汽车制造厂、洛阳第一拖拉机厂、第一重型机器厂、西电公司、兰州炼油化工厂、武钢、包钢等一大批工业企业，还包括包头一机、二机（生产坦克），哈飞、沈飞（生产歼击机、直升机）等大批工业企业都是在这批援建项目中创建的。这些企业后来都成为本行业的排头兵和工业“母鸡”，为后来其他工业企业输送了大批技术骨干，也为中国国防工业奠定了基础。
这一时期新增工业生产能力在历史上是空前的。以钢产量为例，1952年仅135万吨，5年后达到535万吨。这一时期苏联对中国的援助是真诚和无私的，可以说156个项目奠定了中国工业基础，中国开始从一穷二白的农业国迈向工业国。现在这些企业大部分还在运营，在原有基础上进行了升级换代，大多数仍是本行业的骨干企业。
第二阶段：
三线建设优化我国生产力布局
对新中国工业发展有里程碑意义的第二阶段是始于1964年的三线建设战略。三线建设无论从规模、实际成效，还是对后来发展的影响都大于1958年的“大跃进”。当时中苏开始交恶，台海形势依然紧张，越战爆发，毛主席出于准备打仗的战备考虑作出了进行三线建设的战略决策。此举的目的是改变我国生产力布局，战略大调整的方向是由东向西转移，建设的重点转移至西南、西北，以重工业和国防工业为主。
所谓“三线”指陇海线以南、京广线以西、韶关以北的腹地，多为山区。从1964年至1980年，贯穿三个五年计划的16年中，国家在属于三线地区的13个省和自治区的中西部地区投入了2052.68亿元巨资，超过同期全国基本建设总投资的40%；400万工人、干部、知识分子、解放军官兵和成千万人次的民工，在“备战备荒为人民”、“好人好马上三线”的时代号召下，来到祖国大西南、大西北的深山峡谷、大漠荒野，风餐露宿、肩扛人挑，用艰辛、血汗和生命，建起了1100多个大中型工矿企业、科研单位和大专院校。
当时，全国有380多个项目、14.5万人、3.8万台设备从沿海地区迁往三线地区。许多单位都一分为二，一半人马来到“三线”建设新厂。那时候，在三线地区建设起一批能源交通基础设施。例如，甘肃的刘家峡水电站，焦枝、成昆、阳安（阳平关至安康）、襄渝铁路等。在制造业领域，鞍钢包建了攀枝花钢铁厂，以及位于德阳、自贡的东方发电设备制造公司；一汽包建了位于十堰的第二汽车制造厂（东风）；一大批核工业、航空、航天、兵器甚至船舶制造企业也迁往三线地区，成为我国国防工业的骨干。现在的绵阳科技城、汉中的大飞机制造基地都是在这一时期建设。
1967年我大学毕业，结束两年的部队农场锻炼后，即参加了三线建设。“文革”期间毕业的老五届理工科大学生大部分也来到了三线。
但由于当时过分强调“靠山、隐蔽、进洞”，不少工厂缺少必要的生产生活条件，以后不得不调整搬迁到离城市较近的地方。例如成都的龙泉驿地区就是后来三线工厂搬迁的集中地。后来我在国家计委工作，分管三线调迁时经手了很多军工企业迁至龙泉驿重新落户。我曾参与建设过的厂也在西安开发区建了基地。1983年12月，国务院三线办公室（90年代改为国家计委三线办公室，1998年后又改名为国防科工委三线协调中心）在成都设立。
1991年我在国家计委投资司工作，后来任副秘书长，正巧分管三线调迁工作。
但在此之前的几年，调迁工作早已开始。1984年11月在成都召开会议，确定第一批调整121个单位，迁并48个，全部转产15个。其后一些三线企业陆续迁往邻近中小城市，如咸阳、宝鸡、沙市、襄樊、汉中、德阳、绵阳、天水附近。而技术密集型企业和军工科技企业则移往成都、重庆、西安、兰州等大城市。
虽然后来作了一些调整，但三线建设对于我国的生产力布局，中西部发展影响深远。一些三线企业成为行业的龙头企业并走向国际。现在回顾起来，当时花那么点钱完全值得。这是我国工业发展的第二个里程碑，优化了我国的工业布局。许多参加三线建设的同志“献了青春献子孙”，为国家的工业布局调整作出了贡献。
第三阶段：
大规模引进技术助力我国工业化腾飞
新中国工业发展的第三个里程碑阶段是从粉碎“四人帮”，结束文化大革命后开始，这个阶段我国大规模引进技术。事实上，华国锋任总书记后就意识到要搞经济建设。但直至1978年，国家明确改革开放政策，从发达国家大规模引进技术，几乎涵盖了所有工业门类。
1978年，我国与外商签订50多个引进技术设备的项目，协议金额78亿美元，加上1979年的协议金额共为79.9亿美元。这比1950年至1977年间我国引进技术设备累计完成金额65亿美元还多14.9亿美元。协议的总金额中，冶金、化工项目占62%，其中上海宝钢等22个重点项目的协议金额为58亿美元，占总额的74%。
到1980年，全国工业总产值4703亿元，比1949年增长46.3倍，工业总产值在社会总产值中的比重由1949年的25.2%上升到1980年的57.4%，占国民收入的比重由1949年的12.6%上升到1980年的45.8%，主要工业产品产量成倍、成十倍、成百倍、成千倍，甚至成万倍地增长。从1949年到1980年，主要工业品产量在世界的排位不断上升，钢由第26位上升到第5位，煤从第9位上升到第3位，发电量则由第25位上升到第6位；而从零起步的化纤和电视机这两个产业的产量，到1980年在世界的排名已经位列第5。
技术引进填补了我国大批技术与生产领域的空白。通过引进，我国在短期内，使一批重型机械、矿山机械、化工机械、发电设备，机床、汽车、拖拉机、飞机、坦克、船舶以及轴承、风动工具、电器、 电缆等技术面貌发生了变化，使国家工业化跨入起飞的发展阶段。
而制造业的发展也推动了我国产业结构的改善。新中国成立后，我国的第一产业比重高达45.52%，处于主体地位。第二和第三产业的比重分别为34.38%和20.20%，处于从属地位。1980年，第二产业比重已高达61.8%，我国工业化进入了一个新阶段。通过技术引进还建立了新兴的工业部门。建国时，我国的现代化工业部门极少，经过引进，我国建立起了石油化工、无线电、化纤、电子计算机和彩色电视机等新兴工业部门。
大规模储能技术 篇4
新能源的大规模开发和利用是当前世界范围内应对化石能源危机和由此带来的环境污染问题的重要战略之一。由于风能、太阳能等新能源发电的波动性和随机性,大规模新能源并网给电力系统的安全稳定运行和电能质量带来了严峻挑战,实际运行中存在大量的弃风和弃光现象,使得新能源的利用率长期处于较低的水平[1,2]。因此,如何实现大规模新能源的安全、高效、经济利用已经成为智能电网建设中亟待解决的关键问题。
众所周知,储能技术是解决上述问题的重要手段之一。然而,电能的大规模工程化存储一直是困扰全世界电力科技工作者的一大难题。在一定程度上讲,没有规模化的储能,便没有真正意义上的智能电网。
在大规模储能方面,目前较为成熟的技术主要有抽水蓄能、蓄电池储能和压缩空气储能三种[3]。抽水蓄能电站诚然是一种很好的大量存储电能的方式,然而其建设严格受到地理条件限制,难以满足大规模推广的需求。蓄电池储能技术相对成熟,且在上述三种储能方式中电能转换效率最高,但其工作寿命往往只有2~3年,不仅更新换代成本高昂,且后期处理环境污染严重。相比之下,压缩空气储能系统的建设限制条件较少,且对环境友好、综合效率较高,有望成为解决大规模新能源开发利用中诸多问题的最佳选择。
本文首先提出了电能品位与储能效益的概念,介绍了压缩空气储能的基本原理及国内外发展概况,重点介绍了非补燃式压缩空气储能发电技术及其特点。最后,探讨了该技术在智能电网中的广阔应用前景以及实现大规模工业化应用尚需解决的关键问题。
2 电能品位与储能效益
对于热能,我们有品位的概念。例如,汽轮机的入口蒸汽温度高、压力高,可以高效率地将其热能转化为电能,故属于高品位热能。然而,浅层地热(14℃左右的浅层水或湿地泥浆)以及工业生产过程中产生的废热,即使有很大的体量,也很难加以利用,属于低品位的热能。
电能与热能一样,客观上也有高低品位之分。由于电力系统的特点,电能的生产和消费基本上是同时完成。在负荷高峰时期生产出来的电能,其大部分用于满足人们的大量生产和生活需求,属于高品位电能,其价格往往也较高。在负荷低谷时期生产出来的电能,由于远远超过实际需求,不得不低价出售,甚至弃电,属于低品位电能。各种储能方式的重要作用之一,即是将低品位的电能加以存储,转换为高品位的电能,从而体现该储能方式的效益。
笔者认为,对于给定的储能方式,可按下式粗略计算该储能方式的经济效益:
式中,VH为某时段该储能方式所供给的高品位电能的价值(Value);VL为利用该储能方式生产对应高品位电能而付出的成本;EL为低品位电能总量;η为该储能方式的电能转换效率;PH和PL分别为峰谷电价;C为生产该高品位电能的均摊建设成本和运维成本。
从式(1)可以看出,虽然抽水蓄能电站的效率小于1(一般为75%),但由于峰谷电价差别较大,且运行成本较低,故其效益通常大于1.0。对于蓄能电池而言,虽然其电能转换效率较高(超过90%),但由于建设成本和运维成本C过高,导致其在大规模储能方面的效益大打折扣。
特别地,若在某个时段用的不是低谷电,而是原本欲弃掉的风电、光电或水电(例如,2012年春季新安江电站弃水,该时段的电价为0.02元/(k W·h)),则即使该储能方式的转换效率稍低,也仍然能取得较大的储能效益。在此背景下,若不具备建设抽水蓄能电站的条件,压缩空气储能不失为一种经济性较高的选择。
3 压缩空气储能技术概况
压缩空气储能发电系统的基本原理与抽水蓄能相似,当电力系统用电负荷处于低谷时,驱动空气压缩机将电能转化为压缩空气的内能存储起来;当用电负荷达到高峰时,则将高压空气释放出来,驱动汽轮发电机组发电,以满足负荷需求。
当前,德国和美国已建有相当规模的商业运行压缩空气储能电站,日本也已建成一定规模的压缩空气储能试验电站。表1给出了目前国外投运的有关压缩空气储能电站的综合比较[4,5]。
从表1中可以看到,国外建成的压缩空气储能电站多采用地下洞穴作为储气空间,且均在发电环节采用天然气补燃的方式提高燃气轮机效率。
虽然国外在压缩空气储能领域走在前列,但其发展历程也并非一帆风顺。2003年,美国Iowa州开始建设270MW的压缩空气储能电站,历时8年,于2011年因地质条件及经济性原因中止[6]。2009年,美国Ohio州开始建设装机容量为270MW的压缩空气储能电站。2013年,First Energy公司宣布因经济性考虑暂停建设该电站[7]。
随着技术的进步以及电网对大规模储能需求的日益迫切,国外压缩空气储能的研究又掀起一股热潮。德国最大的电力公司RWE Power于2010年启动了一项名为ADELE的项目,采用绝热压缩技术,以期将系统效率提高至70%[8]。2011年,美国的压缩空气储能技术公司Sustain X在等温压缩空气储能技术方面取得重大进展[9]。
近年来,我国也开始关注压缩空气储能技术。2009年,中国科学院工程热物理研究所开始研究超临界压缩空气储能技术,综合了常规压缩空气储能和液化空气储能技术。目前,该研究所已基本建成15k W的储能实验系统,正在建设1.5MW的示范系统[10]。2012年7月,国家电网公司设立重大科技专项,由清华大学牵头,联合中国电力科学研究院、中国科学院理化技术研究所开展大规模压缩空气储能发电系统关键技术研究,首期建设500k W非补燃式压缩空气储能示范系统。
总的来看,我国对压缩空气储能技术的研究起步较晚,但可以借鉴国外的成熟技术和丰富经验,研究面向我国智能电网的大规模压缩空气储能技术。
4 非补燃式压缩空气储能发电技术
需要指出的是,现有商业化运行的压缩空气储能电站为了提高运行效率,大多采用天然气补燃的方式提高燃气轮机进口气体的温度和压力,电站的建设需要有相应的天然气气源作为配套,且运行过程中的天然气补燃环节会增加大量的碳排放。在当前节能减排的大背景下,本文倡导采用非补燃式压缩空气储能技术替代传统的压缩空气储能,其基本原理如图1所示。
概略地讲,该系统主要由空气压缩子系统、高压储气子系统、透平发电子系统以及回热利用子系统四大部分构成。分别简要介绍如下:
(1)空气压缩子系统
该子系统主要由异步电动机驱动的空气压缩机构成,利用弃风电、弃光电、弃水电以及电网低谷电工作。一般而言,压缩机的输入为常温、常压的空气,输出则为高温、高压空气。由于空气压力的提高往往伴随着温度的升高,为了缓解空气温度过高给压缩机带来的安全隐患,通常采用多级压缩的方式,逐级提高空气压力。
(2)高压储气子系统
为了存放压缩机输出的高压空气,需要构建合适的储气空间。对于分散式的压缩空气储能系统,可以采用钢质压力容器,其耐压能力高达几十兆帕,故可通过提高储气压强来减小对储气空间的需求。对于集中式的压缩空气储能系统,若采用钢制气罐,则成本十分高昂,需充分利用已有的储气空间来降低成本,如天然的岩洞、矿物开采过程中产生的矿洞等,这些储气空间虽然没有钢质储气罐耐压高,一般仅为十几个兆帕,但其体积往往高达几十万立方米,储能容量十分可观。
(3)透平发电子系统
该子系统主要由空气透平和同步发电机组构成。储气空间的高压空气通过节流阀减压后驱动空气透平做功,带动同步发电机旋转发电。此外,为保持发电系统输出电压和功率的平稳,该系统还配有气门开度控制器和发电机励磁控制器。对于分散式压缩空气储能,由于其系统容量较小,透平转速相对较高,常常高达几万转,为此,还需配备相应的减速器,以便降速后作为原动机驱动同步发电机。
(4)回热利用子系统
为了充分将压缩空气中储存的能量转换为电能,一般希望透平出口处的空气接近常温、常压。然而,当压缩空气由几十兆帕的高压膨胀做功至常压时,透平出口处的空气温度将会远远低于0℃。为此,通常采用多级膨胀并加热空气的方式,逐级降低空气压强,以获得合适的输出空气温度。传统的压缩空气储能技术即在此环节采用天然气补燃来加热压缩空气。
在国家电网500k W压缩空气储能示范系统中,采用水作为回热利用的储热介质。具体地,在压缩过程中,压缩机各级出口处的高温空气通过换热器对储热介质进行加热后存入具有保温功能的水罐中。在发电过程中,则通过换热器将存储在热水中的热量取出并用来加热各级透平入口处的空气,从而实现压缩热的回收和利用。
值得一提的是,安徽省芜湖市国家级高新技术开发区为该示范系统提供了建设场地和基础条件。目前,该示范系统中各大关键设备均已试制完成并陆续运抵现场,系统联调的各项准备工作正在有条不紊地进行,预计2014年夏季实现并网发电。
5 压缩空气储能应用前景
压缩空气储能具有容量大、寿命长、运行成本低、零碳排等诸多优点,在智能电网建设中具有广阔的应用前景。
(1)削峰填谷
当前,为了满足每年夏季的短时用电高峰,需要投入巨资增加装机容量,而该部分供电能力的年平均利用率却极低。另一方面,在用电低谷时大量的电能又不能得到有效利用,造成资源的极大浪费。
集中式压缩空气储能单机容量可达100MW量级,发电时间可达数小时,高出传统蓄电池储能1~2个数量级。若在具备大容量岩洞或矿洞的地区建设集中式压缩空气储能电站,则可在电力系统负荷低谷时消纳富余电力,在负荷高峰时向电网馈电,起到“削峰填谷”的作用,促进电力系统的经济运行。
(2)消纳新能源
据测算,为实现2020年非化石能源占我国能源消费总量15%的目标,除大力开发西南水电外,风电和太阳能装机容量需达到1500GW和20GW[11]。如此大规模的新能源发电并网将给我国电力系统运行的安全性带来严峻挑战。
分散式压缩空气储能采用钢制储气罐作为储气空间,其建设对外部环境和资源的要求很低,主要原料为空气,随处可取且取之不尽。若将分散式压缩空气储能的容量配置为几个兆瓦到几十个兆瓦,并与光伏电站、风电场、水电站等配套建设,再辅之以“风、光、水、储”协同自律控制[12],则可极大地缓解当前的弃风、弃光和弃水现象,使低品位的“垃圾电”变为高品位的电能。
(3)构建独立电力系统
除用于常规的电力系统之外,压缩空气储能还可用于沙漠、山区、海岛等特殊场合的电力系统。该类场合由于地处偏远或环境恶劣,远距离输电成本很高,采用独立电力系统的供电方式往往更加经济。然而,由于该类电力系统中的电源构成主要为光伏、风电和潮汐发电,波动性较强,需要配之以合适的储能系统才能稳定可靠地提供电能。
沙漠地区水资源匮乏,无法建设抽水蓄能。山区地理条件复杂,频繁更新蓄电池的代价很高。海岛等旅游胜地对环保要求一般较高,很难接受蓄电池后期处理带来的污染。在此情况下,若采用压缩空气储能配合风力发电、光伏发电、潮汐发电等清洁能源,则有望构建低碳环保的冷-热-电三联供独立电力系统。
6 压缩空气储能关键技术
虽然压缩空气储能技术应用前景非常广阔,但其大规模应用尚有大量关键技术需要深入研究。
6.1 提高CAES效率的关键技术
从式(1)中可以看出,压缩空气储能系统的效率η直接影响到该储能方式的效益。为此,需要深入研究影响压缩空气储能效率的关键因素。这其中压缩空气储能总体流程的优化设计及各子系统接口参数的优化配置显得尤为重要。
(1)总体流程的优化设计
在空气压缩子系统中,需要考虑不同的压缩方式(如等温压缩与绝热压缩)、压缩级数(如单级高压比与多级压缩)对压缩效率的影响。在高压储气子系统中,需要考虑储气空间散热以及气体泄漏对系统效率的影响。在透平发电子系统中,需要考虑减速器对系统效率的影响。在回热利用子系统中,需要考虑不同的换热介质(如利用水储热与熔融盐储热)及换热温度对热能利用效率的影响。
(2)子系统接口参数的优化配置
压缩空气储能系统涉及多个子系统,且各子系统间相互有耦合,系统总体效率与接口参数密切相关。除了为各子系统设计合适的流程外,还应对各子系统的接口参数进行优化配置,以达到总体效率最高。
6.2 提高CAES经济性的关键技术
(1)地下洞穴储气技术
从式(1)中可以看出,压缩空气储能系统的建设和运维成本C直接影响到该储能方式的效益。对于大规模压缩空气储能,若采用常规钢质储气罐,则成本太高。国外商业运行的压缩空气储能电站多采用地下洞穴作为储气空间。我国地下洞穴资源较为丰富,目前多用作天然气储备库。如在大港油田利用枯竭凝析气藏建成的天津大张坨地下储气库,位于地下2565m,设计运行压力15~29MPa,总库容达到17.81亿m3[13];中石油在江苏金坛利用水溶开采地下盐矿形成的盐穴作为天然气储备库,设计总库容26亿m3,已投入使用的库容为1.6亿m3,储气压力可达14.5MPa[14]。若能借鉴天然气储备库的有关技术利用地下洞穴作为储气空间,则有望极大地提高压缩空气储能的经济性。
(2)优化控制与调度技术
压缩空气储能的特点决定了其需要利用弃风电、弃光电、弃水电及低谷电进行压缩,在负荷高峰时进行发电才能产生经济效益,其运行过程中所生产的高品位电能的多少以及高低品位电能价格的差异也是影响其经济性的重要因素。然而,压缩空气储能的运行状态受其自身参数(压缩能力、发电容量、储气容量)以及外界参数(风、光、水出力及负荷需求)的双重约束,迫切需要研究压缩空气储能的优化控制与调度技术,以充分发挥其在电网经济运行中的作用。
6.3 提高CAES安全性的关键技术
(1)空气干燥及除尘技术
一般情况下,压缩空气储能系统所采用的介质为常规空气,当气体中含有大量水分或粉尘时,容易在储气空间中形成粉尘结块并腐蚀气壁。更为严重的是,当空气膨胀做功后温度降低形成水滴甚至冰粒,将对高速旋转的空气透平带来严重的安全隐患。因此,空气干燥及除尘技术是压缩空气储能技术安全推广的重要基础。
(2)高压储气空间的探伤和修复技术
作为系统中承载压力最高、承压时间最长的组成部分,保障高压储气子系统的安全十分重要。为此,需要根据储能系统的发电功率、储能容量、储气压强、储气温度等性能指标,优化设计储气空间的容积、形态、尺寸、材料等关键参数。此外,长期运行的储气空间由于气压往复变化,可能会发生疲劳损伤,造成储气空间变形甚至气体泄漏,从而带来较大的安全隐患。先进的探伤技术及修复技术是保障压缩空气储能系统安全性的重要支撑。
(3)透平发电子系统控制与保护技术
压缩空气储能系统中透平进口空气的压力和温度等参数直接影响到透平发电子系统输出功率的平稳性。考虑到储气空间的压力和温度在发电过程中会逐渐下降,先进的透平气门开度控制技术将是保障系统稳定运行的重要基础。此外,当外部电网发生有功功率或无功功率的扰动时,透平发电子系统的控制中心仍应能给出正确的控制指令,以增强电网对扰动的鲁棒性。极端情况下,如出口三相短路故障及突然空载,透平的发电子系统的保护装置应能快速动作,确保机组安全停机。
7 结论
电能的大规模工业化存储是人类面临的一大难题。压缩空气储能具有很大的发展潜力。本文重点分析了面向智能电网的大规模非补燃式压缩空气储能技术的基本原理及其应用前景。简要介绍了国家电网500k W压缩空气储能项目的进展情况。在当前大力推动智能电网建设和节能减排的背景下,以该重大科技项目为载体,通过政、产、学、研的通力合作,有望建成我国第一个非补燃式压缩空气储能发电示范系统,这将对促进我国压缩空气储能产业的发展起到积极作用。
摘要：风能、太阳能等新能源发电具有波动性和间歇性,大规模新能源的开发和利用给电力系统的安全稳定运行带来了严峻的挑战。规模化的电能存储是解决这一问题的重要手段之一。在分析典型储能方式特点和利弊的基础上,指出压缩空气储能有望成为诸多储能手段中的最佳选择之一。本文提出了电能品位与储能效益的概念。简要回顾了压缩空气储能的国内外发展现状,重点介绍了非补燃式压缩空气储能技术,展望了该技术在智能电网中的应用前景并指出了发展大规模压缩空气储能尚需研究的关键技术,以期推动该技术在智能电网建设中的大规模应用。
规模养羊防疫技术要点 篇5
规模羊场选址要远离交通要道、远离村庄，选择背风向阳、地势较高的地方，同时又要交通便利，水电供应方便，远离各种动物饲养场及畜产品加工厂。
定期用消毒药进行消毒，以杀灭环境中细菌和病毒，减少寄生虫，预防疾病的发生。要建立定期消毒的制度。首先大门口要设立消毒池，要经常保持有效的消毒药水；其次在正常情况下每周消毒一次，疫病发生时每周消毒三次；消毒药可用生石灰、烧碱、有机氯制剂、络合碘、季铵盐类等消毒药，对不同的场所进行消毒。具体消毒程序：清除场内各种污物，用流水把场内冲洗干净，再用消毒药喷洒消毒以保证消毒质量。
寄生虫是危害养羊业的重要疾病，目前在我市发生羊的寄生虫主要有螨虫、绦虫、胃肠道线虫、肝片吸虫等。定期进行驱虫，一般每季度进行一次，最好是丙硫咪唑和伊维菌素同时使用。具体用法：内服丙硫咪唑每公斤体重15毫克，同时用0.1％伊维菌素注射液每公斤体重0.2毫升肌注，这样联合用药对上述寄生虫都有较好的作用。
规模羊场尤其是种羊场要定期对结核菌病、布鲁氏杆菌病进行检疫监测，至少是一年一次。及时发现阳性羊并进行扑杀处理，这既是保障羊群健康的需要，又是保障畜产品安全的需要。
高效规模舍饲养羊技术 篇6
关键词：高效；规模；舍饲养羊；技术和提高
中图分类号：S826 文献标识码： A DOI编号： 10.14025/j.cnki.jlny.2015.02.036
自我国加入世界贸易组织以来，经济逐渐实现全球化，开始将生态环境保护作为重点工作。对于当前的畜牧业来说，传统的饲养方式和当前现代化生产不适应，对于养羊业来说，我国的草原面积正在不断缩小，因此必须改变传统的放养方式，采用半舍饲或者舍饲养羊的方法，提高养羊的经济效益和社会效益。采用舍饲养羊的方式，能够让养羊更加规范和科学，降低成本，提高资源利用效率，为我国生态环境发展做出贡献。
1舍饲养羊存在的若干问题
养殖户和畜牧部门在舍饲养羊方面仍在不断提高和探索。从根本上说，舍饲养羊的方式并没有大范围普及，养殖户对于舍饲养羊方式不够了解，因此存在一定的缺陷和问题。例如羊舍的选址不够科学，对于舍饲养羊来说，做好防疫工作非常重要，但是有些养殖户在地势低洼的地方建造羊舍，天气潮湿或者下雨的季节，发生积水的情况非常常见，由于地势较低，通风不良，水分很难蒸发，羊舍湿度非常大，为细菌的繁衍提供了条件；有的养殖户将羊舍建造在距离公路很远的地方，在实施防疫工作时存在较大的困难。部分养殖户为了省事，不根据羊的实际情况，全部在一个羊栏内饲养，喂食的饲料、水全部一样，部分羊会因此产生疾病。饲料营养不够全面是舍饲养羊存在的另一个问题，很多养殖户都将玉米和秸秆作为饲料，其中玉米是精料，秸秆是主食，除此之外不再喂饲其他饲料，长此以往会导致营养不良，羊的体质变弱，生长速度缓慢，并且肉质也不好，无法保证养殖户的经济效益。部分养殖户不及时清理羊栏内的污物和粪便，滋生细菌和病毒，导致传染病发生。
2高效规模舍饲养羊技术分析
2.1羊舍面积和羊舍建造
舍饲养羊要有充足的活动场所和适宜的圈舍，一般建造羊舍选择向阳、地势较高的地方，可以获得良好的避风、通风条件，有利于保持羊舍干燥整洁。总体来说，羊舍必须具备防寒和防暑的功能。如果养殖规模较大，可以将羊舍建造在距离村庄较远的地方，有利于实施防疫工作；如果养殖规模较小，可以将羊舍建造在宅院或者住宅附近，这样方便看护和管理。根据养羊数量确定羊舍面积，一般情况下，每只羊占地面积约为1.0平方米，山羊、羔羊和育成羊可以适当缩小面积，而半细毛羊、细毛羊和种母羊、种公羊应适当增加面积。确保羊舍有较好的通风和采光功能，窗户高度应大于1.5米，羊舍高度2.5米左右，门宽应大于1.5米，选择木质材料的门窗。根据消防要求，每栋羊舍长度应大于30米，跨度约为8米左右，建造砖木结构的圈舍，整体布局呈现长方形。为了保暖，冬季可以搭建顶部留有气孔的暖棚，保持棚内的湿度。圈舍前方要建造面积为羊舍3倍左右的运动场，运动场要放置水盆或者水槽，为羊提供引水。
2.2饲料供应
可以建造移动式饲槽，保证提供足够的饲料和饲草。要同时喂养足量的精饲料和粗饲料，粗饲料主要是秸秆、牧草和块状饲料等，舍饲养羊喂养的主要是饲草。同时要保证饲料多种多样，如果只喂饲几种，会出现厌食的问题，羊生长缓慢，体重减轻，影响养殖户的经济效益。精饲料主要是豆粕和玉米等，添加适量的矿物质和维生素等，主要是铜、锌等，还要添加一定量的尿素以保证蛋白质供应，每日可以喂养8克左右，精饲料可以用预混合饲料、豆粕和玉米按照一定比例混合而成。一只成年母羊、一只成年公羊日均粗饲料消耗量为3公斤，日均精饲料消耗量为0.25公斤。
2.3饲养管理
饲草喂养要坚持“少食多餐”的原则，每天喂养3次，每次喂养1小时左右，每次间隔5小时左右，为了提高饲养利用率，可以将青干草切碎或者切断喂养，也可以发酵或者和精饲料混合后喂养。在冬季，羊舍内的温度应高于5℃，由于冬季晚上和早上温度较低，因此可以选择在羊舍内喂养，而中午温度适宜，可以在运动场喂养。确保饮用水的清洁，为羊提供足够的饮用水。喂养一定数量的盐，每天三次为宜，先喂盐再喂水。
2.4疫病防治
坚持“预防为主，防治结合”的原则，将疫病防治和饲料管理有机的结合起来，首先，每天喂养的饮用水和饲料必须保证清洁，做好消毒工作，如果饲料出现发霉、变质，严禁喂养；定期清洁饲养用具和水槽等，经常打扫羊舍和运动场，定期消毒。为了减少感染疾病的问题，尽量不要从外地购买羊，如果有从外地购买羊的需要，则要进行一段时间的隔离观察，确认没有疾病后方能合群饲养。
3结语
综上所述，本文首先分析了舍饲养羊存在的若干问题，并介绍了高效规模舍饲养羊的措施，具有一定的参考意义。
参考文献
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大规模储能技术 篇7
1 国内外电力系统的发展
1.1 各国电力系统能源结构的基本特性
各个电力系统具有不同的能源规划以及蓄能技术需求。特大电网运行机构针对包括美、中、法在内的八个国家电力结构以及运转特点展开了调研, 各国电力生产结构如图1所示。
我国电力结构中, 火力发电比例占据74%, 其中煤电居多[1]。而发达国家电力架构中, 油、气、核电比重较大。其中西班牙风力占17%的比重[2]。因为风力反调节性以及有效性难以预测, 电力系统的调峰难度较大, 必须配备相应的后备容量以及调峰电源。我国系统装机容量以及总用电量大大超过美国等国家, 负荷迅速发展。另外, 西班牙呈现高达125%装机冗, 而我国呈现为66%, 这体现了为满足大规模负荷高峰供电、风电并网安全、故障备用以及安全维修等, 设置了数目众多的调峰以及后备电源[3]。
1.2 可再生能源发展以及规划
各个国家对于新能源发电进行科学、长远的规划以及布置。预计在2020年, 我国风、水、太阳能、生物质发电等清洁能源消耗比重会到达16%, 同时温室气体排放量会降低65%。日本因为地震以及核电站事故的因素, 能源规划并不明确;英国未来风力发电会实现25%左右美国到2026年风力以及太阳能装机分别完成40GW、11GW。大规模风力和太阳能发电并网运转会极大的冲击电网, 严重影响电网的平稳运转。储能技术可以显著提升电网柔性, 也可以使地区电网对风力以及光伏发电消纳能力显著提升, 这项技术具备较高的自动性、调能力、反应速度以及便于电网进行调速。储能系统容量巨大, 可以使循环能源发电更好的控制和调节, 使电网的接纳能力提升。可再生能源使用逐渐广泛, 蓄能技术的应用也更加更加广泛。
2 各种储能技术的发展以及成本
2.1 储能技术的发展
站在技术成熟角度分析, 当前应用较为成熟的储能技术有抽水蓄能以及铅酸电池, 而液流电池、钠硫电池等技术相对成熟, 但是依然处在产业化初始阶段, 并没有进行广泛推行, 需要进一步检验技术的稳定性以及效益。
关于能量以及功率密度, 电池蓄能的密度较高, 钠硫电池密度达到200W·h/kg;飞轮、抽水、超导瓷储能基本都不足30Wh·kg。而后面几种电池的功率密度较高, 能够进行大功率供电, 反应迅速, 可以电压以及供电短暂下降或者停止的情况下应用, 提升电网的稳定性。
关于循环寿命, 电磁储能可以进行数万次的循环;机械储能的寿命基本由系统相关零件使用周期所决定, 一般寿命在15年以上;电池储能寿命和电机材料相关机能以及失效机理息息相关, 而钠硫电池可以进行高达4500次的循环, 较之锂离子电池, 速度要高出很多。
2.2 储能技术的成本
现阶段, 储能技术最为实惠的有抽水以及空气储能, 进行大规模推广时展现较为显著的优势, 短时间可以开展广泛的运用。电池储能现阶段的经济性依然不足, 而且成本无法缩减至抽水蓄能水准之下, 短时间内无法进行大规模的推广。电池储能缺乏一定的成本优势, 但是具有设置灵活、反应迅速的优点。所以, 应当结合实际需要, 综合利用各种储能有效体现相关技术优势, 合理设置储能系统, 进而促进该系统成本的降低。
3 储能在国内外电力系统中的前景解析
3.1 储能技术在电力系统中的应用
结合相关电力统计, 储水蓄能相关装机容量最多。当前世界中, 日本的抽水蓄能发展速度最快、装机容量最大, 直到2012年实现了25GW的装机容量;紧接着是美、意德、法等国家。我国到2015年达到了30GW, 发展成就显著。在电力系统中, 抽水蓄能具有调峰、调频、消峰等作用。因为不同的国家电力结构存在差异, 抽水蓄能电价体系以及运行管理也不同。比如, 日本定价使用方式是租赁以及内部核算制度;英国使用竞价以及电价体系;我国现行的抽水蓄能建立以及管理机制, 由电网运营单位管理, 电网单位吸收一半的建设成本, 用户以及发电单位分别负担四分之一。
现阶段, 压缩空气储能在美、德两国形成商业化发展, 分别实现了290MW、110MW装机容量, 主要用于调峰以及替换成本高的电厂。
电池储备技术在各国发展均较快。特别是钠硫以及锂离子电池储能系统逐步投入建设运行中, 主要用于新能源以及调频领域。
3.2 储能产业的市场前景预测
根据相关调研可知, 中、日、美等多国对风能、太阳能等各项资源进行长远规划, 同时按照自身国情执行。在电网和新能源快速发展的情况下, 各个国家进行了未来二十年的储能规划探究, 同时深入分析验证了相关储能技术, 对技术的应用进行大力的推广, 多数国家的储能主要用于快速应急响应。大规模可再生资源的使用有利于消峰填谷、延长建设投资以及确保电力系统安全, 在此过程中提供了发展机遇。根据相关预测, 世界储能市价在未来会以26%增长率逐年上涨, 直到2020年将达到170亿美金的市场价值。虽然市场前景可观, 但是成本较高、补贴力度不足、电价以及商业体系较为模糊。
3.3 未来电力储能市场容量需求预测算法
对储能市场需求形成影响的因素有:其一, 储能技术的发展, 比如技术进步;其二, 电网发展, 比如削峰填谷等;其三, 电价以及奖励制度。根据以上要素, 可以构建预测模型, 在模型中输进需求以及要素相关校正系数, 得出将来制定时期的储能市场容量, 计算公式如下:Ptotal= (1-K1) ×K2× (Pr+Ps+Pd) × (1+a) (r/R) 。
其中K1指的是市场需求较长系数, 可以在0~1进行取值;K2、α分别表示激励以及成本影响系数, r、R表现当前以及最佳循环次数:Pr、Ps、Pd指的是新能源、削峰填谷和分布式供电使用情况下的蓄能需求容量。
Pwind、Psolar分别表示将来指定时期风能和太阳能发电的规划装机容量, C1、C2分别表示的是风力以及太阳能发电蓄能的相关配比系数;
PΔL, max表示将来特定时间承受的峰谷最大差值, C3表示得是在调峰市场中储能所占比重系数;
Pd, max表示的是将来特定时间分布式供能市场所具有的最大容量, C4表示的是在供能市场中储能所占比重的系数。
4 结束语
在电力系统中, 蓄能技术发挥越发重要的作用, 文章就该技术以及应用进行系统的调查以及研究, 论述大规模储能技术基本的发展现状, 同时系统阐述各种储能技术技术特性、发展状况、技术难关, 指出了规模化蓄能技术相关评估指标, 基于此, 研究了各种蓄能技术具体的应用前景。
摘要：本文对各国关于储能技术的应用情况以及发展规划进行了调查和研究, 明确了各个国家在蓄能技术方面的研究情况, 综述了当前蓄能技术发展和应用的问题, 同时分析了该技术的应用前景。
关键词：大规模储能技术,电力系统,应用前景
参考文献
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大规模储能技术 篇8
作为目前最经济和最成熟的一种可再生能源发电技术,风力发电吸引了几乎所有致力于可再生能源利用国家的广泛关注。近十年来,风力发电在国内发展迅速,去年国内风电机组的新装机容量位居世界第1位,是全世界所有其他国家风电机组新装机容量的总和。风力是风电机组的原动力,风速是决定风力大小的最重要因素。众所周知,波动性大和不确定性程度高是风速变化的固有特点,这些特点必然导致风电机组出力的大波动和高不确定性。在规模化风电机组集中接入的电力系统中,风电机组出力变化的这些特点会直接影响到所连电力系统的供电充裕性,同时对电力系统的常规调频、负荷跟踪,以及基荷电源等提出了新的要求。另一方面,由于风电机组不具有参与平抑电网扰动的能力,而且部分风电机组还难以“穿越”所连电网中发生的扰动,这些势必会影响到整个电力系统的运行稳定性。因此,在具有大规模风电集中并网的电力系统中,除了对电网的运行特性提出一些特殊的要求外,也会对风电机组的动态特性提出不同的要求。
本文在讨论大规模风电集中并网存在的基本问题的基础上,提出了利用储能技术解决这些问题的基本思路,并进一步讨论了各种储能技术在解决大规模风电并网问题中的应用前景和目前存在的主要问题。
1 大规模风电并网基本问题
图1给出了常规火电(以燃煤电站为例)并网和风电(以全功率型机组为例)并网的常用分析模型。图中:SG表示同步发电机;Vw为风速;Trot为转子输出的机械转矩;Tgen为电磁转矩。
由图1可以看出,与常规火力发电相比,风力发电在以下2个方面具有完全不同的特点。
1)在一次能源及静态出力特性方面,常规火电机组的出力取决于煤、油、天然气等燃料的供给,它们是可人为控制的一次能源,因而是稳定和确定的。但风力发电的出力取决于风能的大小,而风能在发电过程中是不可控的,其波动性和随机性使风电出力的预测结果存在较大的不确定性。图2给出了德国某风电场2004年12月21日至31日的风电机组、风电场和区域风电场群的出力。可以看出,尽管风电场内各风电机组之间和风电场群内各风电场之间的出力波动性有相互平抑的作用,但风电出力仍然表现出很大程度的波动性和不确定性。
2)在发电机组的动态出力特性方面,传统发电机组具有平抑电网运行中由于运行方式或负荷变化引起的不平衡功率的能力及可以“穿越”电网扰动的能力,因而具有较强的致稳性和抗扰性。然而,风电机组却不同,它们不响应系统中出现的功率不平衡,而且难以“穿越”电网扰动,因而具有弱致稳性和弱抗扰性。图3以单机无穷大系统为例,说明了风电机组运行过程中对电网稳定运行表现出的弱致稳性和弱抗扰性。图中:Egen和分别为扰动前后的风电机组电势;Ewind和分别为扰动前后的电网电势;Ugrid和分别为扰动前后的电网电压。
由图3(a)和(b)可以看出,锁相同步方式下风电对电网的阻尼弱,风电输出功率不随电网电压相位的变化而变化,易导致电网失稳;由图3(c)和(d)可以看出,弱电网条件下电网对风电的阻尼弱,电网电压相位随风电输出功率的变化而变化,易导致风电失稳。
由于含大规模风电的电力系统具有上述基本特点,必然带来这类电力系统安全运行中的供电充裕性问题和运行稳定性问题,以下分析这2个问题的具体内容。
1)供电充裕性问题
保证足够的供电充裕性在常规电力系统中也是一个必须考虑的问题。由于电网中的负荷时刻处于波动状态,机组的启停也会时而发生,系统运行过程中的功率平衡总是相对的,而不平衡却是绝对的。因此,为了满足系统中电力负荷的需求,必须保证系统具有一定的供电充裕性。在传统电力系统中,供电充裕性是以负荷静态特性为基础来保证的,它以静态电力负荷实时平衡为目标,通过负荷预测、电源和电网规划,以及电源运行的实时调度完成。其中,负荷静态特性的预测是基础,电源和电网规划是在负荷“准确”预测的前提下,合理规划系统的电源布局,使在所有可能的运行方式下,系统都留有足够的供调度用的备用电源。备用电源的调度通常采用以下3种方法:(1)启停具有在线快速响应特性的电源作为调频电源(分钟级);(2)启停具有快速响应特性的电源(如水电、燃气发电等)作为负荷跟踪电源(小时级);(3)启停具有慢速响应特性的电源(如火电、核电等)作为基荷电源(日级)。可以看出,在传统的电力系统中,供电充裕性是通过控制上述这些可控电源完成的。
在规模化风电机组集中接入的新型电力系统中,除了同样存在传统电力系统中由于电力负荷波动和机组启停引起的电力平衡被破坏问题以外,还增加了风电机组群静态出力的波动性和不确定性问题,这就对保证新形成电力系统的供电充裕性提出了新的挑战[1,2]。风电并网后,系统中的负荷减去风电出力构成了系统的净负荷,在新系统中这个净负荷必须由常规发电机组的出力来提供,在大规模风电出力所占比重较大的电网中,系统的净负荷表现出明显不同于传统电网负荷的静态特性,如图4所示。由图4可以看出,风电出力使净负荷特性发生如下2个方面的变化:(1)净负荷波动速率和范围增加;(2)净负荷波动速率及范围的不确定性增加。研究表明:当风电注入率相对较低时,净负荷特性的变化将增加系统对负荷跟踪电源的需求;当风电注入率较高时,净负荷特性的变化将进一步影响到系统对基荷电源的需求,使得各种类型常规电源的载荷水平降低、启停频繁,最终降低电力系统设备的运行效率。可见,从保证电网运行的供电充裕性角度考虑,大规模风电并网将对系统中常规发电静态出力特性的灵活性提出更高要求[2]。
2)运行稳定性问题
在传统电力系统的运行过程中,稳定性问题是另一个非常重要的问题。风电机组动态特性的弱致稳性和弱抗扰性将给电力系统的运行稳定带来新的威胁。在传统电力系统中,小扰动和大扰动作用下的系统运行稳定问题是时刻存在的。运行稳定性的保障是以负荷动态特性为基础进行的,通过动态电力实时平衡完成,具体包括系统中扰动的辨识、电源和网络动态特性的研究、各种安全自动装置和系统安全防御控制措施的采用等。系统运行稳定性主要包括2个方面的内容:(1)动态有功出力控制用于抑制电力系统的相位/频率波动;(2)动态无功出力控制用于抑制电力系统的电压波动。
对于大规模风电集中接入的电力系统,风电机组的弱致稳性和弱抗扰性对电力系统运行稳定性的新影响主要表现在以下2个方面:(1)动态有功出力控制用于抑制电力系统相位/频率扰动的能力趋于减弱;(2)动态无功出力控制用于抑制电力系统电压扰动的能力趋于减弱。研究表明,当风电注入率较低时,主要是风电场本地的电压水平受到影响;而当风电注入率较高时,除了风电场本地的电压水平会受到影响外,系统功角及频率稳定也会受到影响。因此,对于大规模风电集中并网的电力系统,必须考虑风电动态出力特性中的弱致稳性和弱抗扰性问题[3]。
在中国风电高集中度开发、远距离输送的模式下,风电的波动性和不确定性及弱致稳性和弱抗扰性对系统都存在更深层次的影响,供电充裕性和运行稳定性问题趋于恶化。
还需要特别强调的是,上述弱致稳性和弱抗扰性还仅指在机电动态时间尺度扰动作用下风电动态响应的特征。与同步发电机动态特性不同的是,除机电时间尺度稳定性问题之外,风电机组还存在变流器直流电压稳定性等更短时间尺度上的稳定性问题,这是大规模风电集中并网后系统中的另一类稳定性问题。因其对常规发电影响较小,相关特征在此不赘述。
2 基于储能技术解决风电并网问题的基本思路
综上所述,解决大规模风电并网的核心问题主要在于以下2个方面。
1)增加系统中常规发电系统静态出力特性的灵活性,以解决由风电出力波动性和不确定性引起的系统供电充裕性不足的问题。这是电网对风电的适应性问题。
2)改善风电电源对电网扰动的动态响应特性,以解决由于风电的弱致稳性和弱抗扰性引起的系统运行稳定性问题。这是风电对电网的友好性问题。
通过上述分析可以看出,无论是电网对风电的适应性问题,还是风电对电网的友好性问题,都是由传统电力系统中电力的生产和消费过程必须同时完成这一特点决定的。在传统的电力生产、传输、配送和消费过程中,各个环节之间是紧密联系的,它们之间的联系是一种近乎完全刚性的联系。在大规模风电集中接入的电力系统中,正是由于这种刚性的联系,使得电网对具有较大不确定性的风电电源不适应,也使得具有弱致稳性和弱抗扰性的风电对电网不友好。研究结果表明,储能在电力系统中可以看成是一种具有不同时间尺度灵活响应特性的电源,它的应用可以使原本刚性连接的电力系统变得柔性起来,这就可以为大规模风电并网问题的彻底解决提供一条新的思路。
3 储能需求及储能技术
储能应用于电力系统,无论是应对负荷波动问题还是系统稳定问题,都受到国内外工业界和学术界的长期关注[3]。已获得大规模应用的储能技术目前还仅限于抽水蓄能。截至2008年底,世界抽水蓄能电站总装机容量约130GW,而其他储能技术的总装机容量约在数百兆瓦,且多为示范应用[4]。大规模风电并网后,电力系统在供电充裕性及运行稳定性方面所面临的新挑战为储能在电力系统中的规模化应用提供了新的机遇。
储能作为一种可调度资源是解决风电波动性和不确定性问题对系统影响的途径之一。由前所述,大规模风电并网增加了系统对调频及负荷跟踪备用的需求。解决这2种问题要求储能的充放电周期在分钟至小时级,适用的储能技术包括铅酸电池、镍镉电池、镍金属氢化物电池、锂离子电池等储能形式。同时,大规模风电并网也增加了系统中基荷机组组合的挑战。解决这个问题要求储能的充放电周期在小时至日级,适用的储能技术包括钠硫电池、液流电池、抽水蓄能、压缩空气蓄能、热能储能等储能形式。中国国家能源局及美国能源部都已规划大力推动大规模储能尤其是抽水蓄能电站的建设[5]。
图5显示了储能作为一种灵活电源,当风电出力达到部分取代负荷跟踪机组出力的水平时,适时运行储能以提高负荷跟踪机组载荷水平,降低在线机组数量的情况。图中:2台基荷机组提供大部分净负荷能量;1台腰荷机组和2台峰荷机组提供净负荷跟踪能量。如图5(a)所示,当系统中无储能时,基荷机组和腰荷机组需降低出力,以使2台峰荷机组提前启动处于运行状态,从而响应可能出现的净负荷快速变化,增加了系统运行成本。如图5(b)所示,当系统中含储能时,2台基荷机组可满出力运行,同时2台峰荷机组无须提前启动,降低了运行成本。
图6所示为当风电出力进一步增加达到部分取代基荷机组出力的水平时,适时运行储能以提高基荷机组运行容量的情况。如图6(a)所示,当系统中无储能时,必须降低基荷机组运行容量,以减小风电出力较大而负荷较小情况下的弃风,基荷机组运行成本较高。如图6(b)所示,当系统中含储能时,储能可吸收风电出力较大时的风电电量,从而提高基荷机组的运行容量,降低运行成本。
考虑到区域间风电的互补性及区域间备用容量的共享,原则上应在跨区域的大范围内规划储能以解决风电波动性和不确定性问题对系统的影响。但在特殊情况下,如系统对风电场、风电场群或局部区域的出力爬坡率、爬坡范围、预测精度等提出要求时,可考虑在风电场、风电场群或局部区域等较小范围内规划。
另一方面,储能作为一种辅助致稳资源也是解决风电弱致稳性和弱抗扰性对系统影响的途径之一。由前所述,大规模风电并网使系统包括风电本身的运行稳定性面临着新的挑战。要解决这些问题,包括要求储能的充放电周期在数十毫秒级至分钟级,适用的储能技术包括超级电容器、飞轮储能、超导储能等储能形式。同时,“穿越”大扰动的能力是国内风电并网目前面临的重大问题,同样为储能应用提供了良好的机遇[6]。
采用储能解决风电弱致稳性和弱抗扰性对系统的影响时,原则上应在风电场或风电场群等较小范围内规划。但对于由于风电的影响而导致的系统频率稳定问题及同步发电机稳定问题,可考虑在更大范围内规划。图7显示了安装于风电场的储能改善电网及风电的扰动响应以提高风电抗扰性和致稳性的基本原理。图中:Ustorage和分别为扰动前后的储能电压。
一方面,当风电扰动时(机械出力增加),储能安装位置的电压相位不变,增加了风电场的输出功率,有利于风电的稳定,提高了风电的抗扰性;另一方面,当电网出现扰动时(电网负荷增加),储能安装位置的电压相位不变,增加了风电场的输出功率,有利于电网的稳定性,提高了风电的致稳性。
4 结语
总体而言,大规模风电并网为储能在电力系统中的规模化应用提供了新的机遇。包括储能在内的各种技术手段可用于解决风电并网引发的各种问题。目前,还不明确是否存在储能在解决某些问题上的不可替代性。长远来看,风电在电网中的渗透率能够达到什么水平最终取决于风电出力与负荷的相关性及降低电网中常规发电机组出力的能力。在储能的规模化应用之前,势必存在常规发电机组装机容量过大及过度限制风电出力的问题。在风电渗透率达到什么水平时储能才会成为最为经济的解决措施目前尚不存在简单的答案。储能的规模化应用将最终取决于2个关键因素:(1)储能的各种功能对于电网的经济价值的量化;(2)储能技术本身可靠性的提高及成本的降低。
摘要：在大规模风电集中并网的电力系统中,风力发电不同于常规发电的静态出力特性和动态响应特性给电力系统供电的充裕性及运行的安全稳定性带来新的重大挑战。各种储能装置由于具有对功率和能量的时间迁移能力,是改善常规发电静态出力特性及风力发电动态响应特性的有效手段。文中阐述了应用储能装置解决大规模风电并网问题的基本思路,并就目前储能技术大规模应用所面临的问题及前景进行了展望。
关键词：储能,风力发电,动态响应特性,静态出力特性,供电充裕性,运行稳定性
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[5]MANDEL J.DOE promotes pumped hydro as option forrenewable power storage[R].2010.
大规模双语句对自动获取技术 篇9
计算机及网络的普及、信息更新速度的加快、电子商务领域的扩展及人际交流方式多样化都对现代生活方式产生重大影响。机器辅助翻译已在越来越多的场合得到广泛的应用。传统的机器翻译受计算机硬件限制较大,故使用基于规则的模型,但是随着时代的进步和信息量的爆炸式增长,由人工构造翻译规则的方法逐渐落后于时代。同时由于近年来硬件的高速发展,统计机器翻译方法因时乘势,日渐流行。即便如此,统计机器翻译的实现却需依赖于大规模双语语料,而经由人工获取虽然准确率很高,但成本也相应很高,且能获得的数据量也有限。所以大量的双语语料自动获取对于统计机器翻译是极有助益的。本文将数据源的获取作为分析的重点,提出了一套从互联网中获得平行句对的算法,同时提出了一套应对大规模数据和带噪声数据源的平行句对处理流程,并支持增量更新。
1 双语平行文本段挖掘
1.1 对照网页识别
对照网页定义为同时包含有两种语言的文本段且表意相同的页面,即这些网页上双语平行段落或句子轮流出现。全网网页中,符合要求的对照网页数目只占很小一部分,对网页进行初步过滤可以降低其后续步骤的挖掘成本,在提高效率的同时保证召回率。这里采用基于词典对应的方法。首先去除原有HTML标签等不必要的部分,替换成空白符,保证文本之间仍然是分隔开来的。依此处理后得到的纯文本中包含了原有的分段信息,其后,将长度小于两个词的段落删除,得到双语网页识别的文本段。此时,再对所得文本段进行分词,得到了长度为N的序列。序列中,双语词对均出现在词典中的记作M,以p=2觹M/N设定为识别双语对照网页的阈值,且将高于阈值的网页予以保留。
1.2 对照网页双语段落获取
从对照网页中抽取平行段落采用自适应模板匹配的方法[1,2]。首先将输入网页经分析后转换为一棵DOM树。在该树中除去对内容无意义的一些节点,如