簡述智能電網全新多種儲能模式
時間:2013-06-03 點擊:1955 次

     人們的作息習慣決定了電網負荷曲線的形態。早晨6點,人們開始了一天的活動,也就是從這個時間開始,電網負荷曲線開始向上揚起,直到10點到12點,形成一天中第一個用電高峰。電網負荷曲線第二個“小山坡”出現在晚間,電氣化的現代生活方式讓電力系統承受著不小的壓力。隨著夜深,世界漸趨安靜,負荷曲線也漸漸“跌入谷底”,待到太陽升起,曲線又開始了新一天的爬坡。

  “谷底”和“山坡”給電網增加了調度壓力和管理成本。因為,傳統電網的運行,時刻處于發電與負荷之間的動態平衡,發出的電力必須即時傳輸給用戶。

  但這種模式越來越顯現出缺陷和不足。隨著經濟和社會的發展,電網中的高峰負荷不斷增加,這就意味著需要不斷投資發電廠和輸變電設備,才能避免因供電緊張而不得不輪流停電的窘境。我們使出渾身解數來保障這一尖峰時刻的用電安全,但這種行為卻是不經濟的系統的整體利用率被拉低了。

  傳統電力電網亟須變革,發、輸、配、用同時完成的運行模式需要得到根本性改變。承擔“削峰填谷”任務的傳統辦法是靠火電,但減排壓力使得火電發展受到控制,那么誰來彌補這個空缺?

  將電力變為可以存儲的商品,先進高效的大規模儲能技術為變革提供了全新的思路。

  實現電能大規模存儲

  想當然的答案就是使用大型電池。但是,盡管電池能在短時間內供電,且響應速度快,卻對電網大規模存儲無能為力,因為只有電池集群應用才能發揮巨大的調峰能力,而目前儲能電池價格昂貴,少量的電池無法應對高強度、大規模充放電。

  人們迫切需要其他技術。抽水蓄能逐漸受到重視,成為目前大規模儲存電能的主要手段。它的運用原理很簡單,在有高度落差的兩個地點分別建造兩座水庫,用電量需求低時,開動水泵將水從位置低的水庫(下水庫)抽到位置高的水庫(上水庫),將剩余能量轉換為重力勢能儲存;當用電量激增時,上水庫放水,水借助地勢差沖向下水庫,推動發電機組發電。

  此方法運用廣泛。資料顯示,美國電能研究院對抽水蓄能電站做過相關研究,在全球范圍內,超過99%的大型儲能設施都以抽水蓄能為原理。

  但抽水蓄能并不完美。由于對地形有特殊要求以及對水資源的要求較高,在我國可再生能源豐富的“三北”地區很難推廣使用。

  大規模儲能也有其他技術支持。中關村儲能產業聯盟發布的《儲能產業研究白皮書2011》中指出,壓縮空氣儲能是另一種利用重力差實現大能量儲備的方式,已經在德國和美國投入商業運行。

  參與電力系統調頻,是儲能價值的另一個體現。如果用電與供電能夠實現瞬時平衡,這自然是好,但用電是一直變化的,當供電與用電產生差異時,電網頻率就會相應出現偏差,甚至會危及電網運行。

  這個時候,需要更多電源及時補上去或退下來。在我國,通常由火電廠承擔調頻任務,以保證電量的供求平衡。但一般情況下,火電廠設備反應速度并不那么快,分鐘級的響應速度反應在瞬間響應的電網中,可能導致頻率產生偏差,影響電網安全穩定運行。

  與大型火電設備響應速度慢、不精確且效率低的性能相比,儲能電池具有快速響應能力,能在極短時間內充放電。

  如此優越的性能,必定要花費更多成本。中關村儲能產業聯盟儲能專委會會長俞振華介紹,在美國的電力市場中,儲能服務調峰調頻是經常的事,相應的電價也會隨之變動。例如:在一天中,當調峰容量資源緊張的時間段,電價會出現尖峰。這就不難解釋,為什么美國加州夏季用電高峰時刻,電價會比低谷電價高百倍。

  抽水蓄能原理

  午夜,用電量低時,發電機停止發電,泵將水從下水庫抽到上水庫中,將剩余能量轉換為重力勢能儲存。白天,當用電量激增時,上水庫放水,水借助地勢差沖向下水庫,推動發電機組發電,供給電網。

  壓縮空氣儲能原理

  空氣被泵入地下儲藏室(耗盡的天然氣井或鹽穴),并且在那里被存儲下來。直到需要時,空氣經過加壓從儲藏室中釋放出來,用來驅動發電機發電。

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