新能源发电侧储能技术研究
颜天放
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颜天放,. 新能源发电侧储能技术研究[J]. 能源学报,2023.9. DOI:10.12721/ccn.2023.157328.
摘要:
近年来,我国不断深入发展能源革命,对新能源的开发利用持续扩大。为提升新能源储能效率,文章详细分析新能源发电侧储能技术,将具体的应用模式整合处理。本文通过对我国发电侧储能的具体技术进行研究,利用多种技术来实现储能系统的最优储能,并通过分析具体实例,探讨如何设置储能单元,找出储能系统最佳的接入方法,推动新能源发电侧储能技术的发展。
关键词: 新能源电化学储能技术
DOI:10.12721/ccn.2023.157328
基金资助:

引言:现代社会的快速发展,传统能源面临着资源枯竭的问题。目前的能源需求量不断攀升,造成了我国能源供不应求的情况。我国新能源开发具有良好的发展前景,新能源发电侧储能技术可以良好的解决能源危机。运用新型技术能降低发电时的变电损耗,减轻调峰压力,促进新型储能技术发展。

1发展现状

通过分析我国新能源发展情况得知,我国发电侧储能技术已经得到快速普及。在某省发改委于2017年发布的规划新能源方案中,明确指出为满足风电发展的需求,建立相应的发电侧储能装置,其发电量可达到0.33GW。此后,各省份相继出台相关政策,将开发储能技术纳入到新能源建设方案中。

在2020年,全国共有12个省份出台相关政策,对当地电力企业积极推广新能源发电侧储能技术,促进储能技术的发展。部分地区优先考虑多元化发展技术,对光伏储能项目的建设给予支持,为完善改进储能管理和调峰项目提供基础。

目前,新能源储能技术正在向标准化技术靠拢,运用程度持续扩大。在任何地域内采用新能源侧发电储能技术都需要制定出科学的使用方案,以保证该技术能发挥出应有的储能效果,在真正意义上实现新能源革命。

2发电侧储能关键技术

2.1电化学储能技术

电化学储能技术具有广泛的实用价值,已经被多数电力公司采用。目前,电化学储能技术采用全钒液流蓄能设备,为了直观体会其应用效能,可将应用电化学储能技术的新型设备与锂离子电池进行全方面对比。

全钒液流蓄能装置具有较高的安全性,而锂电池可能因过热而引起爆炸、火灾等危险事件发生。全钒液流储能装置的使用成本不高,锂离子电池的使用成本为35元/kW.h。在循环充放电时间方面,新型设备可连续运行10小时,锂离子电池则只能运行2小时左右,全钒液流储能装置的循环次数至少是锂电装置的30倍。与传统的锂离子电池相比,全钒液流储能装置更适合新能源应用体系,采用该装置能构建更可靠的处理模式。在材料供应、单元系统化、零部件运用等方面,全钒液流储能装置都已经达到了国产化的目标[1]

近年来,科技发展迅速,电化学储能技术不断完善,新能源储能技术的建设成本也得到了降低。同时,国家为了扶持电化学储能技术,在部分地区建立了示范基地以供科学人员研发新技术,推动发电侧储能技术发展。

2.2抽水储能技术

在1890年,意大利、瑞士等欧洲国家率先采用了抽水蓄能技术。现在世界上已有90千兆瓦以上的抽水储能装置运行使用。抽水储能电站的储能量较大,是电力系统中广泛应用的新能源储能技术,释放储存能量的时间短则几个小时、长则几天甚至一周,应用领域广泛,运用该技术可以提升火电站和核电站的运行效率。

对于抽水储能技术来说,将电能与高水位能如何迅速相互转化是当前需要重点解决的问题。技术中的机组正朝着高转速、高容量的方向发展,已经到达了电动机的制造极限,未来将以振动幅度、磁场因素等为基础,优化设备的可靠性与稳定性,实行多次实验,采用连续调速机组,达成自动调频。

在此基础上,进一步提升机电装备的智能化与自动化程度,构建统一调度机制,推动无人化管理的发展,同时,针对不同国家的实际情况,开展海洋与地下抽水储能电站的关键技术研究。

2.3压缩空气储能技术

压缩空气储能电站是以天然气为燃料的新型能源发电系统,以低负荷运行时产生的多余电能为燃料,储存于高压密闭装置中,在用电高峰时将其释放,用于燃气发电。在相同的产量下,与传统的燃气轮机相比,这种涡轮所消耗的天然气更少。

与抽水储能电站相比,压缩空气储能电站拥有较低的能量密度,且受到岩层及其他地形因素的制约。压缩空气储能电站具有低温启动、无关启动、反应迅速等优点,压缩空气通常被存储在地下矿场或岩洞之下。在1978年,德国洪多夫建造了一个290兆瓦的压缩空气能量储存装置,这是第一个用于商业运作的压缩空气能量储存装置。目前,美国通用电气公司正致力于研发一种更先进的829兆瓦的压缩空气能量储存装置,另外,世界各国都在加紧研发与建造此类装置。8-12MW微压缩空气储能装置应用前景广阔,是目前国内研究的热点。

2.4飞轮储能技术

飞轮储能技术主要是一种由磁悬浮轴承支撑的机械装置,可以在真空环境下工作,摩擦损耗小,使用寿命长,对环境无影响,维修过程简单。

当负载处于低谷时,飞轮蓄能装置通过工频网供电,驱动飞轮高速转动,利用动能进行储能;当负载达到峰值时,以高速转动的飞轮为动力源,带动电机产生电力,实现机械能到电能的转化。飞轮储能技术发展迅速,目前已成长为完整可靠的系统[2]

2.5能量管理技术

通过能量管理技术,可以提高新能源发电侧储能的质量,并建立更协调高效的控制方式。常见的能量管理技术有:风力发电系统技术、储能管理技术、储能联网技术等。

并网式风力发电系统技术的运用最为广泛。当风力发电进入系统后,可根据相应的能量管理需求对设备进行调节。储能管理技术可以评价能量存储装置的工作状态,建立最优的能量存储模型,使储能系统能够在不影响频率与质量的前提下,满足电力装置对电能的要求。能量管理技术中的网络化操作技术,能收集有关的调节信息,满足网络应用的需要,达到对储能系统一体化管理的目的。采用能量管理技术,可以实现对新能源储能技术的大规模管理,规范新型技术发展。

3效益评价及分析

新能源侧储能技术的实际效益主要有少储多发、营建外部环境、残值计算等。少储多发能帮助储能装置减轻负担,降低能源损耗,满足新能源发电侧储能技术充放电的需求,实现新能源技术的可持续发展。新能源发电侧储能系统的技术评价包括使用速度、反应时间、电池容量等方面,当新能源装置的反应速度越快时,其储能效果就越好。此外,及时管理电池容量消耗速率,能够显示新能源储能电池在启动设备时电能的损失情况。

目前,风能、水能、太阳能是应用比较广泛的可再生能源。在时间和空间的运用上,三种能源可以进行相互补充,可再生能源的互补发电比单一发电更加高效合理。因此,运用新能源发电侧储能技术可以最大程度的发挥可再生能源的优势,全面弥补新能源的发电缺陷,确保新能源技术发展稳定。

结论:研究新能源发电侧储能技术,对我国新能源储备有着重要的现实意义。新能源电力企业应该从现实出发,深入分析新时代的技术难点,提升技术水平,构建科学有效的控制模式,确保新能源发电侧储能技术的研究能够顺利实行。上文阐述了多种新型技术的应用前景,为新能源储能技术的未来发展提供了有效帮助。

参考文献:

[1]何叶.新能源发电侧储能技术创新发展研究[J].新能源科技,2022(11):27-29.

[2]王晓.新能源发电侧储能技术及其应用[J].光源与照明,2022(06):226-228.

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