小型儲(chǔ)能系統(tǒng)的仿生設(shè)計(jì)

1、小型儲(chǔ)能系統(tǒng)的仿生設(shè)計(jì)一、摘要命題目的：小型儲(chǔ)能系統(tǒng)在家庭中發(fā)揮的作用和地位，相對(duì)這 種作用和地位在功能設(shè)計(jì)中的定義，從仿生的角度、以參照物 明晰概念，確定設(shè)計(jì)輸入。背景介紹二、相關(guān)術(shù)語相關(guān)術(shù)語：心血管系統(tǒng);家庭能源管理系統(tǒng)的基本原理為：與配電盤相連 的電能計(jì)量單元測(cè)量電視和空調(diào)等電器的耗電量和太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電量，然后把信息匯總到“家庭能源管理系統(tǒng)控制器”。家庭能源管理 系統(tǒng)控制器經(jīng)路由器向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送信息，儲(chǔ)存在遠(yuǎn)程的服務(wù)器中。住戶 可以通過電視、個(gè)人電腦、專用監(jiān)視器，確認(rèn)耗電量和發(fā)電量等信息。不常用學(xué)術(shù)名詞其它抽象概念三、論文內(nèi)容實(shí)驗(yàn)與調(diào)研1）過程2）時(shí)間3）地點(diǎn)4）對(duì)象5）內(nèi)容淺鬼H

2、i雖輸理希快的阻式囹家庭能源管理系統(tǒng)可以實(shí)現(xiàn)可視化，對(duì)家庭耗電量、可再生能源發(fā)電量、二 氧化碳排放量進(jìn)行實(shí)時(shí)監(jiān)控。同時(shí)可對(duì)家庭用電終端進(jìn)行耗電目標(biāo)設(shè)定，并 為家庭提供全方面的節(jié)能建議。但這還不是最終目標(biāo)，最終的理想是實(shí)現(xiàn)自 動(dòng)化節(jié)能控制、與可再生能源發(fā)電實(shí)現(xiàn)聯(lián)動(dòng)效應(yīng)，根據(jù)電力公司的供電狀態(tài) 調(diào)整自身用電標(biāo)準(zhǔn)。其最終將成為家庭微型低碳能源系統(tǒng)的控制中心。何為家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)？?jī)?chǔ)能的意義之一在于在用電低谷時(shí)向電池組充電儲(chǔ)能，用電高峰期時(shí)電池組放電回饋電網(wǎng)，對(duì)電網(wǎng)進(jìn) 行局部錯(cuò)峰調(diào)谷，均衡用電負(fù)荷。與電網(wǎng)級(jí)的儲(chǔ)能應(yīng)用相比，家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)更類似于不受城市供電壓力影 響的家庭微型電網(wǎng)中的微型儲(chǔ)能電站。家庭儲(chǔ)能電

3、站除了屋頂?shù)奶柲馨l(fā)電裝置，以及家庭用風(fēng)力發(fā)電機(jī)產(chǎn)生的能源，還有社會(huì)供電系統(tǒng)的 低價(jià)電力來源，打個(gè)比方，電網(wǎng)輸入線就是水管，家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)就是每個(gè)家庭的蓄水池。在社會(huì)用電低谷 時(shí)把富裕電力存入儲(chǔ)能系統(tǒng)，以備高峰時(shí)使用，不僅可作應(yīng)急電源，更能為家庭節(jié)省電力開支。伴隨新能 源走向民用市場(chǎng)，特別是對(duì)于安裝屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)或家用小型風(fēng)力發(fā)電機(jī)系統(tǒng)的家庭來說，家庭儲(chǔ)能系 統(tǒng)就成為其比不可少的設(shè)備之一。市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)在近一兩年才逐漸興起，當(dāng)前現(xiàn)實(shí)的需求來源于民眾對(duì)應(yīng)急后備電源的需求，這在日本 表現(xiàn)尤為顯著。據(jù)對(duì)日本市場(chǎng)的調(diào)研數(shù)據(jù)，日本有多達(dá)7成的人期望實(shí)現(xiàn)實(shí)現(xiàn)電力的自產(chǎn)自銷，即利用太陽能等新能源 發(fā)

4、電系統(tǒng)及家用儲(chǔ)能系統(tǒng)等提供生活所需的全部能源。究其原因，這源于日本的特殊地理及環(huán)境因素。日 本是多發(fā)地震國，能源資源緊缺，電力供應(yīng)緊張。今年3月，日本大地震給日本部分地區(qū)的電網(wǎng)造成了極大 的破壞，地震發(fā)生當(dāng)天,電力負(fù)荷損失較重?！?11”東日本大地震引發(fā)福島核泄漏危機(jī)之后，電力不足引發(fā)的 不安籠罩著日本老百姓的生活。這迫使日本民眾脫離國家電網(wǎng)的控制，實(shí)現(xiàn)能源的自給自足。作為一個(gè)地 區(qū)特例，日本的家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)驅(qū)動(dòng)力可見一斑，這也成為各大廠商爭(zhēng)相搶占的成熟市場(chǎng)之一。伴隨智能電網(wǎng)在全球的火熱發(fā)展，智能住宅作為智能電網(wǎng)建設(shè)覆蓋千家萬戶的市場(chǎng)需求也將啟動(dòng)。日 本各大廠商覬覦家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)的遠(yuǎn)景目標(biāo)并不僅僅

5、是因?yàn)榘鸭矣眯铍姵赜米霭l(fā)生災(zāi)害時(shí)的應(yīng)急電源的需求 日益增多。而在于通過組合使用太陽能發(fā)電系統(tǒng)等，推動(dòng)可再生能源的采用以及構(gòu)筑智能電網(wǎng)，會(huì)使市場(chǎng) 進(jìn)一步擴(kuò)大。這一點(diǎn)從今天的德國市場(chǎng)可見端倪。我們把智能電網(wǎng)覆蓋下的家庭稱之為智能化住宅，要想發(fā)揮其功能，必須實(shí)現(xiàn)“創(chuàng)能、蓄能及節(jié)能”三 者聯(lián)動(dòng)，即由家庭太陽能或風(fēng)能發(fā)電系統(tǒng)生成電力，由家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)存儲(chǔ)電力，從而實(shí)現(xiàn)電力的完全自由 化供給。德國自1997年在全球范圍為最早開始實(shí)施“百萬屋頂計(jì)劃氣 這直接導(dǎo)致了德國的民用新能源發(fā)電 市場(chǎng)大增。依賴于德國的光伏固定電價(jià)(FIT)的高補(bǔ)貼額度，居民實(shí)現(xiàn)了家庭電力的自給自足并能從中獲得 賣電收益。而今年年初德國相

6、關(guān)部門宣布下調(diào)光伏固定電價(jià)后，民眾認(rèn)為比起賣掉太陽能電池所發(fā)的電力， 在家中自己使用更為劃算。這直接導(dǎo)致了德國家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)的市場(chǎng)興起。今年九月份在德國漢堡舉行的太 陽能電池學(xué)會(huì)暨展會(huì)“EU PVSEC”的展區(qū)內(nèi)，許多德國企業(yè)紛紛展示了家用蓄電系統(tǒng)，并均給出了具體的上 市時(shí)間。廠商的信心無疑來源于對(duì)德國市場(chǎng)的認(rèn)同。德國市場(chǎng)的當(dāng)前需求無疑將代表未來全球的最大市場(chǎng) 需求。特別是在新能源得到大規(guī)模利用的國家，其市場(chǎng)前景更為看好。另外，家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)擁有最基本的應(yīng)急電源屬性，這也為其開辟了邊遠(yuǎn)山區(qū)，城鄉(xiāng)結(jié)合部等電力供應(yīng) 不穩(wěn)定地區(qū)的市場(chǎng)。上海中興派能能源科技有限公司總經(jīng)理袁偉巍在接受中國儲(chǔ)能網(wǎng)記者采訪時(shí)表

7、示：特 別是在中國等發(fā)展中國家，電力供應(yīng)的不穩(wěn)定性造就的家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)規(guī)模將是很大的一個(gè)市場(chǎng)。全球的發(fā) 展中國家及不發(fā)達(dá)和落后地區(qū)對(duì)此的需求將尤為強(qiáng)烈。談到中國的家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)，國務(wù)院發(fā)展研究中心研究員張永偉表示：電價(jià)制度同樣對(duì)家庭儲(chǔ)能的市場(chǎng) 起到至關(guān)重要的作用。儲(chǔ)能的全面應(yīng)用有一點(diǎn)就是電價(jià)制度。家庭儲(chǔ)能從基本上來講屬于用戶側(cè)基于峰谷 價(jià)差的儲(chǔ)能應(yīng)用，這一點(diǎn)也不例外。如果峰谷價(jià)差超過0.8元，儲(chǔ)能的應(yīng)用就更易推廣起來。峰谷電價(jià)機(jī)制 將有可能拉動(dòng)儲(chǔ)能的快速應(yīng)用。從大的方面來講，峰谷電價(jià)機(jī)制更有利于節(jié)能減排，建立這樣的一種機(jī)制 不僅僅有利于儲(chǔ)能的應(yīng)用。另外一方面要考慮是否要專門制定一個(gè)專門的儲(chǔ)能電價(jià)。

8、對(duì)于德國等發(fā)達(dá)國家， 其民用的峰谷電價(jià)機(jī)制較為完備，這對(duì)促進(jìn)民眾采購家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)起到了推動(dòng)作用。在中國大地區(qū)推廣屋 頂光伏建設(shè)并不現(xiàn)實(shí)，由于中國人口眾多，在城市內(nèi)擁有獨(dú)棟的可鋪設(shè)太陽能面板的建筑的家庭少之又少。 而在農(nóng)村地區(qū)，從農(nóng)民的意識(shí)和經(jīng)濟(jì)能力上來講，都需要很長(zhǎng)的一個(gè)時(shí)間。中國當(dāng)前較為現(xiàn)實(shí)的家庭儲(chǔ)能 需求來自于峰谷電價(jià)機(jī)制，把峰谷電價(jià)差全面推廣并拉大價(jià)差，或?qū)⒂型麊?dòng)這一市場(chǎng)的大規(guī)模發(fā)展。最合適的模式？美國加州可持續(xù)能源中心當(dāng)前正在組織一項(xiàng)有關(guān)延長(zhǎng)電動(dòng)汽車用蓄電池使用壽命的聯(lián)合研究，他們希 望通過回收電動(dòng)汽車動(dòng)力蓄電池來建立更為廉價(jià)的家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)，加州大學(xué)為此項(xiàng)目提供了 99.2萬美元的

9、研發(fā)經(jīng)費(fèi)。這項(xiàng)研究的原因在于：即便經(jīng)過了幾年或者幾千次的深度循環(huán)充放電，動(dòng)力蓄電池組的可利用電量仍 然保持在70%-80%之間，或許30%的電池性能衰減對(duì)電動(dòng)汽車來說是非常不利的，但對(duì)于常用的家庭儲(chǔ)能 系統(tǒng)而言，這些剩余的電量卻顯得綽綽有余。在延長(zhǎng)蓄電池使用周期的同時(shí)省去一大筆蓄能裝置的投資費(fèi) 用，可謂一石二鳥之舉。當(dāng)前鋰電池的最大市場(chǎng)集中于電動(dòng)汽車動(dòng)力電池。家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)僅僅需要能量型電池。廢棄動(dòng)力電池 回收再生產(chǎn)為能量型儲(chǔ)能電池的思路值得研究。這可能將大大降低家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)的制造成本，更加方便在 普通民眾間推廣。巳經(jīng)有公司在對(duì)此進(jìn)行嘗試。2011款雪佛蘭沃藍(lán)達(dá)電動(dòng)汽車鋰離子電池?fù)碛?年/16萬

10、公里的保質(zhì)期。 而電池組技術(shù)的研發(fā)人員表示電池組的實(shí)際運(yùn)行可比該承諾時(shí)間更長(zhǎng)、距離更遠(yuǎn)。但當(dāng)電池組的容量只剩 下原來16千瓦時(shí)的80%，就意味著該電池巳經(jīng)不適合上路了，可以賦予其他用途ABB計(jì)劃使用五個(gè)或更 多沃藍(lán)達(dá)電池組組裝成為一個(gè)儲(chǔ)能單位，就像一個(gè)特大型的備用電池。而對(duì)于此項(xiàng)設(shè)想到底可不可行，還需要更多的實(shí)踐研究。未來市場(chǎng)遠(yuǎn)景據(jù)全球領(lǐng)先的市場(chǎng)研究機(jī)構(gòu)Pike Research數(shù)據(jù)，至到2020年，民用住宅光伏市場(chǎng)將增長(zhǎng)到3GW規(guī)模， 如果僅僅按照10%的最低儲(chǔ)能配置需求，家庭儲(chǔ)能市場(chǎng)的規(guī)模就將達(dá)300MW，按照鋰離子電池345美元 /KW的安裝成本計(jì)算，鋰離子電池家庭儲(chǔ)能系統(tǒng)的市場(chǎng)價(jià)值在1億美