儲能技術在分布式發電中的應用
4.2 獨立運行
鉛酸蓄電池技術成熟,構造成本低,可靠性好,已廣泛應用于電力系統。獨立運行分布式發電系統中所采用的鉛酸蓄電池系統一般充電時間有限,充電功率有限,充電模式一般只限于恒流充電階段。
鈉硫電池儲能密度高達140kW·h/m3,單體壽命長,充放電效率高(>90%),無記憶效應,長期使用免維護,安裝容量的近2/3已用于平滑負荷,將其用于平滑DG輸出功率波動,技術已成熟。2009年10月,中科院上海硅酸鹽研究所與上海電力公司成功研制出具有自主知識產權的容量為650Ah的鈉硫儲能單體電池,并建成了一條2MW的中試生產示范線和一套10kW的儲能系統示范裝置。
超級電容器功率密度高,相當于電池的5~10倍,響應時間小于1s,放電深度深且沒有“記憶效應”,長期使用免維護,溫度范圍寬達-40℃~+70℃,儲能量已達到1MW/5.7Wh。在小型獨立光伏發電和燃料電池發電系統中是理想的儲能裝置,且超級電容器與蓄電池在技術性能上具有較強的互補性,用于平滑功率波動時可利用超級電容器高功率密度特性,只需其存儲與尖峰負荷相當的能量,而蓄電池存儲基荷時的能量。這將具有很好的負載適應能力,能夠縮小裝置體積,提高供電可靠性和經濟性[10]。
全釩液流電池可以100%深度放電,儲能壽命長,通過增加溶液量就可方便提高電池容量,隨著技術的日益成熟,有望在提高可再生能源系統的穩定性方面發揮重要作用[13]。自1995年起,我國就開始了全釩液流電池的研究,國產化全氟磺酸離子膜有望取代進口離子膜材料,現已成功開發出10kW級儲能系統,轉換效率大于80%,最大輸出功率超過25kW。
飛輪儲能密度高達108J/m3,充電快捷,循環使用壽命可達20年,工作溫區為-40℃~+50℃,維護簡單。文獻[22]在分析風力發電對電力系統運行影響的基礎上,提出了一種用飛輪輔助風力發電的方案,研究了風力發電–飛輪系統功率和頻率綜合控制方法。抽水蓄能和壓縮空氣儲能響應時間一般都在分鐘級且用于分布式發電系統投資成本較高。SMES雖然具有ms級響應速度,大容量能量/功率傳遞特性,用于解決功率波動問題技術優勢明顯,但運行和投資成本過高。
5 結論
本文綜述了各種儲能技術研究現狀,以及它們在分布式發電系統中的應用前景。隨著儲能技術朝儲能方式混合化、轉換高效化、能量高密度化、應用低成本化、環境友好方向發展,分布式發電與儲能技術的結合將大大提高系統的能源利用率和經濟性。
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