新能源發(fā)電技術(shù)

新能源發(fā)電技術(shù)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)風(fēng)力發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)太陽(yáng)能發(fā)電技術(shù)主要內(nèi)容一、開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的戰(zhàn)略意義二、太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能電池離網(wǎng)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)光伏系統(tǒng)三、太陽(yáng)能熱力發(fā)電槽式熱力發(fā)電裝置塔式熱力發(fā)電裝置碟式熱力發(fā)電裝置一、開(kāi)發(fā)利用太陽(yáng)能的戰(zhàn)略意義化石燃料的儲(chǔ)量有限，全球石油還可開(kāi)采約45年，天然氣大約61年，煤炭可開(kāi)采約230年，鈾大約71年。如果再考慮到現(xiàn)在世界石油消費(fèi)量大約每年增長(zhǎng)2%，這樣每隔35年，消費(fèi)量將增加一倍。目前主要依靠化石燃料提供能量?；剂蟽?chǔ)量與日遞減，面臨化石能源枯竭的危機(jī)。優(yōu)點(diǎn):

太陽(yáng)能取之不盡，用之不竭，照射到地球上的太陽(yáng)能要比人類(lèi)消耗的能量大6000倍。只要在美國(guó)陽(yáng)光豐富的西南部沙漠地區(qū)，建立一個(gè)面積為100哩×100哩的巨型光伏電站，所發(fā)的電力可以滿足全美國(guó)的用電需要。太陽(yáng)能發(fā)電安全可靠，不會(huì)遭受能源危機(jī)或燃料市場(chǎng)不穩(wěn)定的沖擊。太陽(yáng)能隨處可得，可就近供電，不必長(zhǎng)距離輸送，避免了輸電線路等損失。太陽(yáng)能不用燃料，運(yùn)行成本很低。太陽(yáng)能發(fā)電沒(méi)有運(yùn)動(dòng)部件，不易損壞，維護(hù)簡(jiǎn)單，特別適合于無(wú)人值守情況下使用。太陽(yáng)能發(fā)電不產(chǎn)生任何廢棄物，沒(méi)有污染，無(wú)噪聲等公害，對(duì)環(huán)境無(wú)不良影響，是理想的清潔能源。太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)建設(shè)周期短，方便靈活。而且可以根據(jù)負(fù)荷的增減，任意添加或減少太陽(yáng)電池容量，避免了浪費(fèi)。二、太陽(yáng)能光伏發(fā)電太陽(yáng)能電池組太陽(yáng)能控制器蓄電池逆變器光伏發(fā)電系統(tǒng)組成：圖1光伏發(fā)電系統(tǒng)示意圖2.1太陽(yáng)能電池

過(guò)去30多年（1980年開(kāi)始）始終是晶體硅光伏技術(shù)為主單晶硅硅電池多晶硅硅電池非晶硅硅電池太陽(yáng)能電池類(lèi)型1.單晶硅電池單晶硅太陽(yáng)能電池轉(zhuǎn)換效率最高，技術(shù)也最為成熟。在實(shí)驗(yàn)室里最高的轉(zhuǎn)換效率為24.7%，規(guī)模生產(chǎn)時(shí)的效率為16-18%（目前20%）。在大規(guī)模應(yīng)用和工業(yè)生產(chǎn)中仍占據(jù)主導(dǎo)地位，但由于單晶硅成本價(jià)格高，大幅度降低其成本很困難，為了節(jié)省硅材料，發(fā)展了多晶硅薄膜和非晶硅薄膜作為單晶硅太陽(yáng)能電池的替代產(chǎn)品。單晶硅電池圖4單晶硅太陽(yáng)電池代表性生產(chǎn)廠家：荷蘭ShellSolar、西班牙Iso-foton，印度Microsol等廠家。太陽(yáng)能電池類(lèi)型2.多晶硅電池多晶硅薄膜太陽(yáng)能電池與單晶硅比較，成本低廉，而效率高于非晶硅薄膜電池。其實(shí)驗(yàn)室最高轉(zhuǎn)換效率為18%，工業(yè)規(guī)模生產(chǎn)的轉(zhuǎn)換效率為15-16%（目前，為18%）多晶硅薄膜電池已經(jīng)在太陽(yáng)能電池市場(chǎng)上占據(jù)主導(dǎo)地位.多晶硅太陽(yáng)能電池板太陽(yáng)能電池類(lèi)型3.非晶硅電池非晶硅薄膜太陽(yáng)能電池成本低重量輕，轉(zhuǎn)換效率較高，便于大規(guī)模生產(chǎn)，有極大的潛力。但受制于其材料引發(fā)的光電效率衰退效應(yīng)，穩(wěn)定性不高，直接影響了它的實(shí)際應(yīng)用。如果能進(jìn)一步解決穩(wěn)定性問(wèn)題及提高轉(zhuǎn)換率問(wèn)題，那么，非晶硅太陽(yáng)能電池?zé)o疑是太陽(yáng)能電池的主要發(fā)展產(chǎn)品之一。非晶硅太陽(yáng)能電池板光伏電池等效電路

當(dāng)負(fù)載RL從0變化到無(wú)窮大時(shí)，即可得到如圖所示太陽(yáng)能電池輸出特性曲線。調(diào)節(jié)負(fù)載電阻RL到某一值Rm時(shí)，在曲線上得到一點(diǎn)M，其對(duì)應(yīng)的工作電壓和工作電流之積最大，即Pm=Im*Vm，將此M點(diǎn)定義為最大功率輸出點(diǎn)（MPP）。光伏電池的輸出特性圖光伏組件發(fā)電功率受環(huán)境的影響光照強(qiáng)度：電壓基本不變電流線性影響溫度：電流影響較小（正溫度系數(shù)）電壓影響較大（負(fù)溫度系數(shù)）

在光伏系統(tǒng)中，通常要求光伏電池的輸出功率保持在最大，也就是讓光伏電池工作在最大功率點(diǎn)，從而提高光伏電池的轉(zhuǎn)換效率。MPPT就是一個(gè)不斷測(cè)量和不斷調(diào)整以達(dá)到最優(yōu)的過(guò)程，它不需要知道光伏陣列精確的數(shù)學(xué)模型，而是在運(yùn)行過(guò)程中不斷改變可控參數(shù)的整定值，使得當(dāng)前工作點(diǎn)逐漸向峰值功率點(diǎn)靠近，使光伏系統(tǒng)運(yùn)作在峰值功率點(diǎn)附近。常用的MPPT控制算法1、定電壓跟蹤法：先求得或設(shè)置某一中心電壓，通過(guò)控制使光伏陣列的輸出電壓一直保持該電壓，從而使光伏系統(tǒng)輸出功率達(dá)到或接近最大功率輸出值。2、擾動(dòng)觀察法：3、增量電導(dǎo)法根據(jù)光伏陣列的P/U曲線，當(dāng)輸出功率為P最大時(shí)，即Pmax處的斜率為零。

2.2離網(wǎng)光伏系統(tǒng)

太陽(yáng)能電池發(fā)電，蓄電池貯能，獨(dú)立為負(fù)載供電，不聯(lián)接公網(wǎng)。廣泛應(yīng)用于太陽(yáng)能建筑、微波通訊、基站、電臺(tái)、野外活動(dòng)、高速公路等。也可用于無(wú)電山區(qū)、村莊、海島。太陽(yáng)能供電系統(tǒng)的特點(diǎn)不必拉設(shè)電線，不必挖開(kāi)馬路，安裝使用方便；一次性投資，可保證二十年不間斷供電（蓄電池一般為5年需更換）；免維護(hù)，無(wú)污染。系統(tǒng)可分為：

直流供電系統(tǒng)和交直流供電系統(tǒng)兩種。直流供電系統(tǒng)控制器作用：控制蓄電池組的放電、充電過(guò)程，防止過(guò)沖和過(guò)放；最優(yōu)化能量管理（最佳工作點(diǎn)跟蹤、溫度補(bǔ)償?shù)龋?；光伏系統(tǒng)工作狀態(tài)顯示；光伏系統(tǒng)信息存儲(chǔ)等。圖5直流供電系統(tǒng)交直流供電系統(tǒng)

圖6交直流供電系統(tǒng)太陽(yáng)能廣告牌太陽(yáng)能交通燈太陽(yáng)能車(chē)站太陽(yáng)能飛機(jī)2.3并網(wǎng)光伏系統(tǒng)并網(wǎng)光伏電站投資巨大、建設(shè)期長(zhǎng)，需要復(fù)雜的控制和配電設(shè)備，占用大片土地，目前其發(fā)電成本遠(yuǎn)高于目前市場(chǎng)電價(jià)。住宅并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，特別是與建筑結(jié)合的住宅屋頂并網(wǎng)光伏系統(tǒng)，投資小，有諸多優(yōu)越性，在發(fā)達(dá)國(guó)家備受青睞，發(fā)展迅速。住宅并網(wǎng)光伏系統(tǒng)的主要特點(diǎn)，是所發(fā)的電能可直接分配到負(fù)載上，多余或不足的電力通過(guò)聯(lián)接電網(wǎng)來(lái)調(diào)節(jié)。根據(jù)系統(tǒng)是否允許向電網(wǎng)饋電，可分為可逆流與不可逆流并網(wǎng)光伏發(fā)電系統(tǒng)根據(jù)是否有儲(chǔ)能裝置，分為有儲(chǔ)能系統(tǒng)和無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)。有儲(chǔ)能系統(tǒng)主動(dòng)性強(qiáng)，在電網(wǎng)掉電、停電情況下可正常供電。圖8（b）

無(wú)儲(chǔ)能系統(tǒng)圖8（a）

有儲(chǔ)能（帶蓄電池）系統(tǒng)徐州光伏電站三、太陽(yáng)能熱力發(fā)電太陽(yáng)能熱發(fā)電是利用集熱器將太陽(yáng)輻射能轉(zhuǎn)換成熱能并通過(guò)熱力循環(huán)過(guò)程進(jìn)行發(fā)電，是太陽(yáng)能熱利用的重要方面。目前主要熱力發(fā)電裝置：槽式塔式碟（盤(pán)）式3.1槽式太陽(yáng)能熱電系統(tǒng)拋物柱面槽式反射器將陽(yáng)光聚焦到管狀的接收器上，將管內(nèi)的傳熱工質(zhì)加熱，產(chǎn)生高溫水蒸氣，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。圖9槽式太陽(yáng)能熱電系統(tǒng)原理圖槽式太陽(yáng)能熱電廠

產(chǎn)能64兆瓦，可為14000個(gè)家庭提供足夠的電能。

由西班牙阿希奧納集團(tuán)負(fù)責(zé)建造，占地面積250英畝，擁有18.2萬(wàn)塊凹面鏡。

圖10“內(nèi)華達(dá)太陽(yáng)能一號(hào)”槽式太陽(yáng)能熱電廠，位于美國(guó)內(nèi)華達(dá)州柏德市。槽式太陽(yáng)能熱電廠圖11加利福尼亞州KramerJunctionSEGSIII太陽(yáng)能熱發(fā)電項(xiàng)目3.2塔式太陽(yáng)能熱電系統(tǒng)塔式太陽(yáng)能熱發(fā)電系統(tǒng)的基本型式是利用一組獨(dú)立跟蹤太陽(yáng)的定日鏡，將陽(yáng)光聚焦到一個(gè)固定在塔頂部的接收器上，用以產(chǎn)生高溫，進(jìn)而產(chǎn)生水蒸氣或高溫氣體，推動(dòng)汽輪發(fā)電機(jī)發(fā)電。圖12塔式太陽(yáng)能熱電系統(tǒng)原理塔式太陽(yáng)能熱電廠塔式太陽(yáng)能熱電廠

2009年4月，西班牙在安達(dá)盧西亞（Andalucian）沙漠中建成當(dāng)時(shí)全球最大太陽(yáng)能電站。3.3碟（盤(pán)）式太陽(yáng)能熱電系統(tǒng)碟式系統(tǒng)由許多鏡子組成的拋物面反射鏡組成，接收器在拋物面的焦點(diǎn)上，通過(guò)加熱接收器內(nèi)的傳熱工質(zhì)，驅(qū)動(dòng)電機(jī)發(fā)電。圖14碟式太陽(yáng)能熱電系統(tǒng)原理碟式太陽(yáng)能熱電裝置碟式太陽(yáng)能熱電裝置三種發(fā)電裝置比較表1塔式、槽式、盤(pán)式發(fā)電裝置比較風(fēng)力發(fā)電與并網(wǎng)技術(shù)

隨著全球化石能源枯竭、供應(yīng)緊張、氣候變化形勢(shì)嚴(yán)峻，世界各國(guó)都認(rèn)識(shí)到了發(fā)展可再生能源的重要性，并對(duì)風(fēng)電發(fā)展高度重視，世界風(fēng)電產(chǎn)業(yè)得到迅速發(fā)展。自1996年以后，全球風(fēng)電裝機(jī)年均增長(zhǎng)率保持在25%以上，風(fēng)能成為世界上增長(zhǎng)最快的清潔能源。緒論國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀風(fēng)力發(fā)電的基本原理及結(jié)構(gòu)風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)風(fēng)電的發(fā)展趨勢(shì)目錄1.世界風(fēng)電的發(fā)展自1990年以來(lái),風(fēng)力發(fā)電一直是世界上增長(zhǎng)最快的可再生新能源。從1996年起，全球累計(jì)風(fēng)電裝機(jī)連續(xù)11年增速超過(guò)20％，平均增速達(dá)到28.35％。2008年雖然經(jīng)歷了歷史罕見(jiàn)的金融危機(jī)，但風(fēng)電依然成為最具吸引力的發(fā)電投資，已經(jīng)成為各個(gè)國(guó)家替代能源的首選。一國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀2010年底，全球風(fēng)電總裝機(jī)容量達(dá)199,520兆瓦，發(fā)電量超過(guò)4099億千瓦時(shí)，占世界電力總發(fā)電量的1.92%。2008年和2009年全球年裝機(jī)容量分別增加42%和35%，而2010年年度裝機(jī)增長(zhǎng)率僅為3%。受金融危機(jī)的影響，2010年年度裝機(jī)增長(zhǎng)率僅為3%。2010年美國(guó)風(fēng)電裝機(jī)新增下滑最厲害，歐洲保持平穩(wěn)增長(zhǎng)。中國(guó)、印度等新興市場(chǎng)顯示出強(qiáng)大的生命力。經(jīng)過(guò)2010年的轉(zhuǎn)折，最大風(fēng)電國(guó)家市場(chǎng)的排名發(fā)生了變化：中國(guó)以18,928兆瓦的新增裝機(jī)容量穩(wěn)居第一位，并且創(chuàng)造了單個(gè)國(guó)家年度新增裝機(jī)容量的世界紀(jì)錄；美國(guó)以5,115兆瓦的新增裝機(jī)容量位列第二；第三名是印度，新增裝機(jī)容量2,139兆瓦。在歐洲，德國(guó)、英國(guó)和西班牙成為排名前三的歐洲國(guó)家，每個(gè)國(guó)家的新增裝機(jī)容量大約是1,500兆瓦。2013年全球風(fēng)電新增裝機(jī)前十大國(guó)家2013年中國(guó)風(fēng)電新增機(jī)容量為16.1GW,占全球新增裝機(jī)總量的45.4%；德國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量為3238MW，占比為9.1%；英國(guó)風(fēng)電新增裝機(jī)容量為1883MW，占比為5.3%；2.我國(guó)風(fēng)電的發(fā)展我國(guó)的風(fēng)電自2003年進(jìn)入高速發(fā)展時(shí)期。從2005年開(kāi)始，中國(guó)的風(fēng)電總裝機(jī)連續(xù)5年實(shí)現(xiàn)翻番。2009年，中國(guó)以2580萬(wàn)千瓦的總累計(jì)裝機(jī)容量超過(guò)德國(guó)，成為世界第二，但與排名第一的美國(guó)仍有近1000萬(wàn)千瓦的差距。截至2010年底，中國(guó)全年風(fēng)力發(fā)電新增裝機(jī)達(dá)1600萬(wàn)千瓦，累計(jì)裝機(jī)容量達(dá)到4182.7萬(wàn)千瓦，首次超過(guò)美國(guó)，躍居世界第一?！吨袊?guó)風(fēng)電發(fā)展報(bào)告2010》預(yù)測(cè)：2020年，中國(guó)風(fēng)電累計(jì)裝機(jī)可以達(dá)到2.3億千瓦，相當(dāng)于13個(gè)三峽電站；總發(fā)電量可以達(dá)到4649億千瓦時(shí)，相當(dāng)于取代200個(gè)火電廠。一國(guó)內(nèi)外風(fēng)力發(fā)電的發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)風(fēng)能資源分布中國(guó)陸地上10m高度層上可開(kāi)發(fā)的風(fēng)能儲(chǔ)量為2.52億千瓦近?？砷_(kāi)發(fā)風(fēng)能資源是陸地的3倍多風(fēng)電總裝機(jī)容量快速增長(zhǎng)，風(fēng)電比重不斷加大；單個(gè)風(fēng)電場(chǎng)裝機(jī)容量不斷增加，已有多個(gè)10萬(wàn)千瓦級(jí)風(fēng)電場(chǎng)投運(yùn)，正建千萬(wàn)千瓦級(jí)大型風(fēng)電基地；風(fēng)電場(chǎng)接入系統(tǒng)的電壓等級(jí)由低到高(110kV)；風(fēng)電機(jī)組的種類(lèi)不斷增多，從早期的定速風(fēng)電機(jī)組（1MW以下），到雙饋感應(yīng)風(fēng)力發(fā)電和直驅(qū)同步風(fēng)力發(fā)電（1MW以上）我國(guó)風(fēng)電發(fā)展特點(diǎn)2.風(fēng)力發(fā)電的基本原理及結(jié)構(gòu)

2.1風(fēng)力發(fā)電機(jī)組的基本原理及結(jié)構(gòu)

工作原理風(fēng)以一定的速度和攻角流過(guò)槳葉，使風(fēng)輪獲得旋轉(zhuǎn)力矩而轉(zhuǎn)動(dòng)，風(fēng)輪通過(guò)主軸聯(lián)接齒輪箱，經(jīng)齒輪箱增速后帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電2.風(fēng)力發(fā)電的基本原理及結(jié)構(gòu)2.2風(fēng)力機(jī)的類(lèi)型

2.風(fēng)力發(fā)電的基本原理及結(jié)構(gòu)2.2風(fēng)力機(jī)的類(lèi)型

2.風(fēng)力發(fā)電的基本原理及結(jié)構(gòu)風(fēng)力機(jī)基礎(chǔ)理論貝茨（Betz）理論假定風(fēng)輪是理想的，沒(méi)有輪轂，葉片無(wú)窮多，并且對(duì)通過(guò)風(fēng)輪的氣流沒(méi)有阻力。純粹的能量轉(zhuǎn)換器。

根據(jù)該理論可以計(jì)算風(fēng)輪獲取的風(fēng)能和功率。葉素理論把葉片分割成無(wú)限多個(gè)微元，每個(gè)微元都是葉片的一部分，每個(gè)微元的長(zhǎng)度無(wú)限小。用于分析微元的空氣動(dòng)力學(xué)特征。

動(dòng)量理論應(yīng)用該理論去研究風(fēng)力發(fā)電機(jī)組各部件的運(yùn)動(dòng)規(guī)律及運(yùn)動(dòng)狀態(tài)的理論。

2.風(fēng)力發(fā)電的基本原理及結(jié)構(gòu)2.風(fēng)力發(fā)電的基本原理及結(jié)構(gòu)2.3分類(lèi)恒速恒槳變速變槳2.3.1.恒速恒槳技術(shù)

原理：恒速恒槳一般采用鼠籠式異步發(fā)電機(jī)，風(fēng)力機(jī)槳距固定，其運(yùn)行完全靠葉片氣動(dòng)特性控制，當(dāng)風(fēng)機(jī)帶動(dòng)發(fā)電機(jī)達(dá)到或接近同步速時(shí)并入電網(wǎng)，此后電機(jī)轉(zhuǎn)速基本保持恒定，系統(tǒng)送入電網(wǎng)的電壓頻率恒定。恒速恒槳風(fēng)力發(fā)電技術(shù)的特點(diǎn)電氣系統(tǒng)簡(jiǎn)單，可適合于在野外缺少維護(hù)的環(huán)境下工作。轉(zhuǎn)速不變，無(wú)法根據(jù)風(fēng)速變化調(diào)節(jié)轉(zhuǎn)速追蹤最大風(fēng)能利用系數(shù)，效率較低；強(qiáng)陣風(fēng)來(lái)時(shí)，轉(zhuǎn)速不變，機(jī)械承受應(yīng)力大，要求堅(jiān)固，所以又稱“剛性”風(fēng)力發(fā)電。

適用于中小功率風(fēng)電系統(tǒng)，通常不大于1000kW2.3.2.變速變槳技術(shù)分類(lèi)采用DFIG（雙饋感應(yīng)發(fā)電機(jī)）采用普通同步發(fā)電機(jī)（全功率變換型）采用多極永磁同步發(fā)電機(jī)（全功率變換直驅(qū)型）

按照風(fēng)輪結(jié)構(gòu)及其在氣流中的位置：水平軸風(fēng)力機(jī):葉片圍繞一個(gè)水平軸旋轉(zhuǎn)，旋轉(zhuǎn)平按風(fēng)輪結(jié)構(gòu)劃分按功率調(diào)節(jié)方式劃分定槳距風(fēng)力機(jī)變槳距風(fēng)力機(jī)主動(dòng)失速型風(fēng)力機(jī)面與風(fēng)向垂直。

垂直軸風(fēng)力機(jī):風(fēng)輪圍繞一個(gè)垂直軸進(jìn)行旋轉(zhuǎn)。

當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，為了保證發(fā)電機(jī)的輸出功率維持在額定功率附近，需要對(duì)風(fēng)輪葉片吸收的氣動(dòng)功率進(jìn)行控制。對(duì)于確定的葉片翼型，在風(fēng)作用下產(chǎn)生的升力和阻力主要取決于風(fēng)速和攻角，在風(fēng)速發(fā)生變化時(shí)，通過(guò)調(diào)整攻角，可以改變?nèi)~片的升力和阻力比例，實(shí)現(xiàn)功率控制。2.其他分類(lèi)

定槳距風(fēng)力機(jī):葉片固定在輪轂上，槳距角不變，風(fēng)力機(jī)的功率調(diào)節(jié)完全依靠葉片的失速性能。當(dāng)風(fēng)速超過(guò)額定風(fēng)速時(shí)，在葉片后端將形成邊界層分離，使升力系數(shù)下降，阻力系數(shù)增加，從而限制了機(jī)組功率的進(jìn)一步增加。

優(yōu)點(diǎn):結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單。

缺點(diǎn):不能保證超過(guò)額定風(fēng)速區(qū)段的輸出功率恒定，并且由于軸向壓力增大,導(dǎo)致葉片和塔架等部件承受的載荷相應(yīng)增大。此外，由于槳距角不能調(diào)整，沒(méi)有氣動(dòng)制動(dòng)功能，因此定槳距葉片在葉尖部位需要設(shè)計(jì)專(zhuān)門(mén)的制動(dòng)機(jī)構(gòu)。

P130-69

變槳距風(fēng)力機(jī)：葉片和輪轂不是固定連接，葉片槳距角可調(diào)。在超過(guò)額定風(fēng)速范圍時(shí)，通過(guò)增大葉片槳距角，使攻角減小，以改變?nèi)~片升力與阻力的比例，達(dá)到限制風(fēng)輪功率的目的，使機(jī)組能夠在額定功率附近輸出電能。

優(yōu)點(diǎn)：高于額定風(fēng)速區(qū)域可以獲得穩(wěn)定的功率輸出。

缺點(diǎn)：需要變槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，設(shè)備結(jié)構(gòu)復(fù)雜，可靠性降低。

目前的大型兆瓦級(jí)風(fēng)電機(jī)組普遍采用變槳距控制技術(shù)。

主動(dòng)失速型風(fēng)力機(jī)：工作原理相當(dāng)于以上兩種形式的組合。利用葉片的失速特性實(shí)現(xiàn)功率調(diào)節(jié)，葉片與輪轂不是固定連接，葉片可以相對(duì)輪轂轉(zhuǎn)動(dòng)，實(shí)現(xiàn)槳距角調(diào)節(jié)。當(dāng)機(jī)組達(dá)到額定功率后，使葉片向槳距角向減小的方向轉(zhuǎn)過(guò)一個(gè)角度，增大來(lái)風(fēng)攻角，使葉片主動(dòng)進(jìn)入失速狀態(tài)，從而限制功率。

優(yōu)點(diǎn)：改善了被動(dòng)失速機(jī)組功率調(diào)節(jié)的不穩(wěn)定性。

缺點(diǎn)：增加了槳距調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，使設(shè)備變得復(fù)雜。3.大規(guī)模風(fēng)電并網(wǎng)對(duì)調(diào)峰調(diào)頻能力的影響對(duì)無(wú)功功率平衡與電壓水平的影響風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的影響對(duì)電能質(zhì)量的影響對(duì)穩(wěn)定性的影響同步發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)同步發(fā)電機(jī)在運(yùn)行中,既能輸出有功功率,又能提供無(wú)功功率,且周波穩(wěn)定,電能質(zhì)量高,已被電力系統(tǒng)廣泛采用.然而,將其移植到風(fēng)力發(fā)電機(jī)組上使用時(shí)卻不很理想.這是因?yàn)轱L(fēng)速時(shí)大時(shí)小,隨機(jī)變化,作用在轉(zhuǎn)子上的轉(zhuǎn)矩極不穩(wěn)定,并網(wǎng)時(shí)其調(diào)速性能很難達(dá)到同步發(fā)電機(jī)所要求的精度.并網(wǎng)后若不進(jìn)行有效的控制,常會(huì)發(fā)生無(wú)功振蕩與失步問(wèn)題,在重載下尤為嚴(yán)重.異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)組并網(wǎng)技術(shù)異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)投入運(yùn)行時(shí),由于靠轉(zhuǎn)差率來(lái)調(diào)整負(fù)荷,因此對(duì)機(jī)組的調(diào)速精度要求不高,不需要同步設(shè)備和整步操作,只要轉(zhuǎn)速接近同步轉(zhuǎn)速時(shí),就可并網(wǎng).顯然,風(fēng)力發(fā)電機(jī)組配用異步發(fā)電機(jī)不僅控制裝置簡(jiǎn)單,而且并網(wǎng)后也不會(huì)產(chǎn)生振蕩和失步,運(yùn)行非常穩(wěn)定.異步風(fēng)力發(fā)電機(jī)并網(wǎng)也存在一些特殊問(wèn)題,如直接并網(wǎng)時(shí)產(chǎn)生的過(guò)大沖擊電流會(huì)造成電壓大幅度下降,對(duì)系統(tǒng)安全運(yùn)行構(gòu)成威脅;本身不發(fā)無(wú)功功率,需要無(wú)功補(bǔ)償;過(guò)高的系統(tǒng)電壓會(huì)使其磁路飽和,無(wú)功激磁電流大量增加,定子電流過(guò)載,功率因數(shù)大大下降;不穩(wěn)定系統(tǒng)的頻率過(guò)于上升,會(huì)因同步轉(zhuǎn)速上升而引起異步發(fā)電機(jī)從發(fā)電狀態(tài)變成電動(dòng)狀態(tài),不穩(wěn)定系統(tǒng)的頻率過(guò)大下降,又會(huì)使異步發(fā)電機(jī)電流劇增而過(guò)載等.風(fēng)電并網(wǎng)存在的相關(guān)問(wèn)題1、并網(wǎng)運(yùn)行問(wèn)題（1）調(diào)峰問(wèn)題風(fēng)電出力具有隨機(jī)性、間歇性，反調(diào)節(jié)特性明顯，增加系統(tǒng)調(diào)峰難度。負(fù)荷曲線風(fēng)電出力曲線我國(guó)調(diào)峰性能好的油、氣電源比重較小，水電中徑流式電站占較大比例，核電基本不參與調(diào)峰，電力系統(tǒng)調(diào)峰主要依靠煤電。由于受煤電啟停不靈活和最小技術(shù)出力的限制，系統(tǒng)調(diào)峰手段十分有限。我國(guó)風(fēng)電集中的“三北”地區(qū)以煤電為主，大規(guī)模風(fēng)電接入后，調(diào)峰能力嚴(yán)重不足。當(dāng)風(fēng)電出力較大，火電機(jī)組達(dá)到最小技術(shù)出力后，就會(huì)出現(xiàn)棄風(fēng)現(xiàn)象。波動(dòng)性風(fēng)電與調(diào)節(jié)欠靈活的火電增加了電力系統(tǒng)平衡難度，如何協(xié)調(diào)風(fēng)電消納與電網(wǎng)安全運(yùn)行是風(fēng)電優(yōu)化調(diào)度的難點(diǎn)問(wèn)題。歐美風(fēng)電大國(guó)靈活調(diào)節(jié)電源容量均大于風(fēng)電容量，如西班牙電源結(jié)構(gòu)中燃油燃?xì)饧俺樗钅艿褥`活調(diào)節(jié)電源所占比例為34.3%，約為風(fēng)電的1.7倍。2010年11月9日3:35，西班牙主網(wǎng)風(fēng)電出力占負(fù)荷比例的瞬時(shí)值達(dá)到54%，當(dāng)時(shí)系統(tǒng)負(fù)荷為23.08GW，風(fēng)電裝機(jī)19.81GW，出力12.34GW，其他新能源（含太陽(yáng)能、地?zé)?、生物質(zhì)能等）裝機(jī)13.8GW，出力4.09GW。為滿足新能源發(fā)電消納需求，其他常規(guī)電源最大限度停運(yùn)或降出力運(yùn)行，靈活電源發(fā)揮了尤其重要的作用。（2）電壓控制問(wèn)題我國(guó)風(fēng)電接入地區(qū)大多處于電網(wǎng)末端，風(fēng)電功率的大幅度變化，導(dǎo)致電網(wǎng)運(yùn)行電壓調(diào)整十分困難，影響系統(tǒng)電壓穩(wěn)定。由于風(fēng)電出力快速增長(zhǎng)，導(dǎo)致白城電網(wǎng)同發(fā)風(fēng)電場(chǎng)母線電壓最低下降到213kV，并大幅波動(dòng)。（3）安全穩(wěn)定問(wèn)題風(fēng)電大規(guī)模并網(wǎng)后，電網(wǎng)穩(wěn)定運(yùn)行的風(fēng)險(xiǎn)增加。系統(tǒng)潮流多變，斷面運(yùn)行控制困難；系統(tǒng)慣量下降，動(dòng)態(tài)穩(wěn)定水平降低；故障后風(fēng)電無(wú)法重新建立機(jī)端電壓，導(dǎo)致電壓失穩(wěn)；風(fēng)電機(jī)組沒(méi)有低電壓穿越能力，在系統(tǒng)擾動(dòng)造成電壓的瞬間跌落時(shí)，風(fēng)機(jī)自行脫網(wǎng)對(duì)系統(tǒng)造成沖擊。2011年2月24日，甘肅酒泉某風(fēng)電場(chǎng)由于場(chǎng)內(nèi)35kv電纜單相短路故障引起該地區(qū)598臺(tái)風(fēng)電機(jī)組脫網(wǎng)，損失風(fēng)電出力840MW，系統(tǒng)頻率從故障前的50.03Hz降低至49.85Hz。（4）電能質(zhì)量問(wèn)題風(fēng)電出力的隨機(jī)波動(dòng)會(huì)引起電壓波動(dòng)和閃變，風(fēng)機(jī)中的電力電子設(shè)備會(huì)給電網(wǎng)帶來(lái)一定的諧波污染，導(dǎo)致電能質(zhì)量下降。風(fēng)電場(chǎng)多次發(fā)生電壓波動(dòng)和電壓閃變超標(biāo)現(xiàn)象。風(fēng)電場(chǎng)出力大幅波動(dòng)，引起附近35千伏母線電壓越限。1.大功率中壓變流器。為了能更好地提高風(fēng)能的轉(zhuǎn)換效率并降低成本，需要研發(fā)大功率中壓變流器以提高風(fēng)力發(fā)電機(jī)的標(biāo)稱容量。2.用于風(fēng)電場(chǎng)的儲(chǔ)能技術(shù)。風(fēng)電場(chǎng)儲(chǔ)能技術(shù)可以在經(jīng)濟(jì)和技術(shù)兩方面顯著增加風(fēng)力發(fā)電的吸引力，儲(chǔ)能系統(tǒng)在維持電壓、頻率穩(wěn)定方面作用十分明顯。

蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)應(yīng)用最為廣泛，尤其是鋰電池、鎳電池和鉛酸蓄電池三種儲(chǔ)能系統(tǒng)。4.風(fēng)力發(fā)電技術(shù)發(fā)展方向

3.海上風(fēng)力發(fā)電。

離岸安裝海上風(fēng)力發(fā)電設(shè)備將是風(fēng)力發(fā)電機(jī)技術(shù)的主要發(fā)展趨勢(shì)。海上具備足夠的風(fēng)能資源，可以在海水較淺的區(qū)域安裝風(fēng)力發(fā)電機(jī)，離岸風(fēng)力發(fā)電機(jī)與安裝在附近岸上的風(fēng)力發(fā)電機(jī)相比，前者所產(chǎn)生的電能會(huì)多出近1倍。英國(guó)海上風(fēng)場(chǎng)瑞典海上風(fēng)場(chǎng)海上風(fēng)電場(chǎng)優(yōu)勢(shì)：風(fēng)能資源穩(wěn)定豐富不占用土地空間技術(shù)難題：海上風(fēng)資源評(píng)估，氣象參數(shù)難測(cè)定海上風(fēng)電機(jī)組設(shè)計(jì)注重可靠性海上風(fēng)電送出問(wèn)題海上風(fēng)電面臨臺(tái)風(fēng)危害在風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)方面，未來(lái)電力系統(tǒng)的技術(shù)水平和資源配置能力將需要從管理模式、技術(shù)手段等方面做出調(diào)整才能夠適應(yīng)大規(guī)模新能源集中接入、遠(yuǎn)距離輸送、大范圍消納，分布式接入就地消納的需要，實(shí)現(xiàn)新能源的綜合高效利用以及大規(guī)模新能源接入后電力系統(tǒng)的安全經(jīng)濟(jì)運(yùn)行。4.風(fēng)電并網(wǎng)技術(shù)的發(fā)展趨勢(shì)大規(guī)模新能源發(fā)電及并網(wǎng)技術(shù)——大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)智能電網(wǎng)技術(shù)和儲(chǔ)能技術(shù)是太陽(yáng)能、風(fēng)能發(fā)電成為主力能源需要解決的關(guān)鍵技術(shù)。美國(guó)儲(chǔ)能電池發(fā)展趨勢(shì)?

在美國(guó)“電網(wǎng)2030”計(jì)劃中，把用于調(diào)峰的儲(chǔ)

能、用于暫態(tài)限制的儲(chǔ)能列為2010年發(fā)展

目標(biāo)區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)，把高壓直流

儲(chǔ)能列為2020年區(qū)域互聯(lián)電網(wǎng)發(fā)展目標(biāo)，

大容量?jī)?chǔ)能技術(shù)列為優(yōu)先級(jí)最高的目標(biāo)技

術(shù)。在地區(qū)配電網(wǎng)發(fā)展規(guī)劃中也把開(kāi)發(fā)大

規(guī)模儲(chǔ)能列為優(yōu)先級(jí)最高的技術(shù)，包括儲(chǔ)

能電池、超級(jí)電容器、功率變換器、控制

器、儲(chǔ)能與電能質(zhì)量相結(jié)合的設(shè)備開(kāi)發(fā)等。歐洲儲(chǔ)能電池發(fā)展趨勢(shì)?

歐洲電網(wǎng)技術(shù)發(fā)展趨勢(shì)主要是面向可再生

能源系統(tǒng)和未來(lái)的電力系統(tǒng)，在電網(wǎng)的近

期、中期及長(zhǎng)期的研究計(jì)劃中，將能量?jī)?chǔ)

存和電能質(zhì)量的保證放在重要研究地位。

如在英國(guó)科學(xué)基金和國(guó)家項(xiàng)目中，有關(guān)英

國(guó)電網(wǎng)的大部分支撐技術(shù)都是儲(chǔ)能技術(shù)。

歐共體同樣關(guān)注儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展，它是解

決可再生能源的有效利用問(wèn)題的關(guān)鍵。日本能量?jī)?chǔ)存系統(tǒng)的市場(chǎng)機(jī)遇上世紀(jì)80年代：–采用飛輪、超級(jí)電容器和可充電電池作為電站調(diào)峰目的的儲(chǔ)能系統(tǒng)曾經(jīng)得到發(fā)展，但沒(méi)有取得實(shí)用價(jià)值21世紀(jì)始：–伴隨風(fēng)力發(fā)電與光伏發(fā)電規(guī)模增大，蓄電池作為儲(chǔ)能系統(tǒng)被考慮用于穩(wěn)定它們的輸出，因?yàn)樗鼈兪艿綒夂虻挠绊懆C光伏儲(chǔ)能系統(tǒng)–風(fēng)力發(fā)電及大型太陽(yáng)電站儲(chǔ)能裝置（ESS)我國(guó)已將儲(chǔ)能電池技術(shù)列為關(guān)鍵技術(shù)?

“電能利用和電能儲(chǔ)存技術(shù)”已被列為我國(guó)

電網(wǎng)前瞻性關(guān)鍵技術(shù)之一，以確?；ヂ?lián)大

電網(wǎng)安全，提高系統(tǒng)動(dòng)態(tài)穩(wěn)定性，改善區(qū)

域供電品質(zhì)和綠色能源電力輸出特性。大規(guī)模儲(chǔ)能蓄電的作用用于調(diào)節(jié)可再生能源發(fā)電系統(tǒng)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性用于電網(wǎng)的“削峰填谷”用于用電大戶的“谷電”蓄電用于重要部門(mén)和重要設(shè)施的應(yīng)急電源及備用電源用于“非并網(wǎng)”風(fēng)電光伏直接利用中的調(diào)節(jié)電源電能可以轉(zhuǎn)換為化學(xué)能、勢(shì)能、動(dòng)能、電磁能等形態(tài)存儲(chǔ)，按照其具體方式可分為物理、電磁、電化學(xué)等類(lèi)型物理儲(chǔ)能抽水蓄能壓縮空氣儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能電磁儲(chǔ)能電化學(xué)儲(chǔ)能超導(dǎo)儲(chǔ)能超級(jí)電容儲(chǔ)能鉛酸、鎳氫、鎳鎘、鋰離子、鈉硫和液流等電池儲(chǔ)能儲(chǔ)能技術(shù)的分類(lèi)1.

機(jī)械儲(chǔ)能)抽水蓄能壓縮空氣儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能配備上、下游兩個(gè)水庫(kù)，負(fù)荷低谷時(shí)段抽水儲(chǔ)能設(shè)備工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將下游水庫(kù)的水抽到上游水庫(kù)保存，負(fù)荷高峰時(shí)抽水儲(chǔ)能設(shè)備工作于發(fā)電機(jī)的狀態(tài)，利用儲(chǔ)存在上游水庫(kù)中的水發(fā)電原理抽水蓄能上水庫(kù)有無(wú)天然徑流匯入純抽水

蓄能電站混合抽水

蓄能電站調(diào)水式抽水

蓄能電站按一定容量建設(shè)，儲(chǔ)存能量的釋放時(shí)間可以從幾小時(shí)到幾天，綜合效率在70%~85%之間抽水蓄能的分類(lèi)

抽水儲(chǔ)能可以實(shí)現(xiàn)從幾小時(shí)到幾天的儲(chǔ)能，儲(chǔ)能效率在70%～85%之間。儲(chǔ)能量?jī)H與水庫(kù)容量和落差有關(guān)，可提供最大能量和最長(zhǎng)時(shí)間的儲(chǔ)能。抽水儲(chǔ)能電站技術(shù)成熟，已經(jīng)得到廣泛應(yīng)用，一般工業(yè)國(guó)家抽水儲(chǔ)能電站可達(dá)總裝機(jī)容量的10%左右。主要用于移峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用、備用容量和黑啟動(dòng)等。抽水蓄能的特點(diǎn)功率、容量大響應(yīng)迅速抽水儲(chǔ)能的缺點(diǎn)是：只能建在符合條件的山區(qū)，距主要用電高峰的人口稠密的平原地區(qū)和城區(qū)距離遠(yuǎn)，輸變電成本高。日、美、西歐等國(guó)家和地區(qū)在20世紀(jì)60~70年代進(jìn)入抽水蓄能電站建設(shè)的高峰期，到目前為止，美國(guó)和西歐經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家抽水儲(chǔ)能機(jī)組容量占世界抽水蓄能電站總裝機(jī)容量55%以上，其中：美國(guó)約占3%，日本超過(guò)10%；中國(guó)、韓國(guó)和泰國(guó)3個(gè)國(guó)家在建抽水蓄能電站17.53GW，加上日本的在建量達(dá)24.65GW。近年國(guó)外投入運(yùn)行的8大抽水蓄能電站：電站國(guó)家裝機(jī)容量/MW投入年份落基山美國(guó)7601995錫亞比舍伊朗10001996奧清津Ⅱ日本6001996葛野川日本16001999拉姆它昆泰國(guó)10002000金谷德國(guó)10602003神流川日本28202005小丸川日本12002007抽水蓄能的應(yīng)用壓縮空氣儲(chǔ)能電站（compressedairenergystorage,CAES）是一種調(diào)峰用燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電廠，主要利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的剩余電力壓縮空氣，并將其儲(chǔ)藏在典型壓力7.5MPa的高壓密封設(shè)施內(nèi)，在用電高峰釋放出來(lái)驅(qū)動(dòng)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。壓縮空氣蓄能在燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電過(guò)程中，燃料的2/3用于空氣壓縮，其燃料消耗可以減少2/3，所消耗的燃?xì)庖瘸Ｒ?guī)燃?xì)廨啓C(jī)少70%，同時(shí)可以降低投資費(fèi)用、減少排放。CAES建設(shè)投資和發(fā)電成本均低于抽水蓄能電站，但其能量密度低，并受巖層等地形條件的限制。地下儲(chǔ)氣站有多種模式，其中最理想的是水封恒壓儲(chǔ)氣站，能保持輸出恒壓氣體，保障燃?xì)廨啓C(jī)穩(wěn)定運(yùn)行。壓縮空氣蓄能的特點(diǎn)CAES儲(chǔ)氣庫(kù)漏氣開(kāi)裂可能性極小，安全系數(shù)高，壽命長(zhǎng)，可以冷啟動(dòng)、黑啟動(dòng)，響應(yīng)速度快，主要用于峰谷電能回收調(diào)節(jié)、平衡負(fù)荷、頻率調(diào)節(jié)、分布式儲(chǔ)能和發(fā)電系統(tǒng)備用。100MW級(jí)燃?xì)廨啓C(jī)技術(shù)成熟，利用渠氏超導(dǎo)熱管技術(shù)可使系統(tǒng)換能效率達(dá)到90%。大容量化和復(fù)合發(fā)電化將進(jìn)一步降低成本。隨著分布式能量系統(tǒng)的發(fā)展以及減小儲(chǔ)氣庫(kù)容積和提高儲(chǔ)氣壓力至10~14MPa的需要，8~12MW微型壓縮空氣蓄能系統(tǒng)（micro-CAES）已成為人們關(guān)注的熱點(diǎn)。應(yīng)用發(fā)展方向壓縮空氣蓄能飛輪儲(chǔ)能裝置主要包括3個(gè)核心部分：飛輪、電機(jī)和電力電子裝置。他將外界輸入的電能通過(guò)電動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)化為飛輪轉(zhuǎn)動(dòng)的動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，當(dāng)外界需要電能的時(shí)候，又通過(guò)發(fā)電機(jī)將飛輪的動(dòng)能轉(zhuǎn)化為電能，輸出到外部負(fù)載，要求空閑運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)候損耗非常小。飛輪儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能特點(diǎn)

優(yōu)勢(shì)效率：70%-90%；能量密度：最高130Wh/kg；輸出功率：kW-MW，由電動(dòng)/發(fā)電機(jī)和電力變換裝置決定；響應(yīng)速度：5-25ms，5-15s達(dá)到額定輸出；壽命：大于20年；工作溫度：-40℃～50℃低維護(hù)、環(huán)境友好

限制系統(tǒng)復(fù)雜；有高速轉(zhuǎn)動(dòng)部件；軸承待機(jī)損耗問(wèn)題無(wú)噪音、無(wú)污染、維護(hù)簡(jiǎn)單，主要用于不間斷電源(UPS)/應(yīng)急電源(EPS)、電網(wǎng)調(diào)峰和頻率控制。應(yīng)用發(fā)展

方向飛輪儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能技術(shù)取得突破性進(jìn)展是基于下述三項(xiàng)技術(shù)的飛速發(fā)展:一是高能永磁及高溫超導(dǎo)技術(shù)的出現(xiàn)；二是高強(qiáng)纖維復(fù)合材料的問(wèn)世；三是電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展。年份研發(fā)機(jī)構(gòu)基本參數(shù)技術(shù)特點(diǎn)作用不詳日本四國(guó)綜合研究所8MWh，儲(chǔ)能放電各4h，待機(jī)16h高溫超導(dǎo)磁浮立式軸承，儲(chǔ)能效率84%平滑負(fù)荷不詳日本原子力研究所215MW/8GJ輸出電壓18kV，輸出電流6896A，儲(chǔ)能效率85%UPS不詳美國(guó)Vista公司277kWh引入風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)全程調(diào)峰1991美國(guó)馬里蘭大學(xué)24kWh，轉(zhuǎn)速11610~46345rad/min電磁懸浮軸承,輸出恒壓110V/240V，全程效率81%電力調(diào)峰1996德國(guó)5MW/100MWh，轉(zhuǎn)速2250~4500rad/min超導(dǎo)磁浮軸承,儲(chǔ)能效率96%儲(chǔ)能電站2004巴西額定轉(zhuǎn)速30000rad/min超導(dǎo)與永磁懸浮軸承電壓補(bǔ)償世界范圍內(nèi)飛輪儲(chǔ)能典型的應(yīng)用案例2電磁儲(chǔ)能超導(dǎo)儲(chǔ)能（SMES）超級(jí)電容儲(chǔ)能超導(dǎo)儲(chǔ)能（SMES）超導(dǎo)儲(chǔ)能是利用超導(dǎo)線圈將電磁能直接儲(chǔ)存起來(lái)，需要時(shí)再將電磁能返回電網(wǎng)或其他負(fù)載。

SMES一般由超導(dǎo)線圈及低溫容器、制冷裝置、變流裝置和測(cè)控系統(tǒng)組成。SMES可以分為低溫超導(dǎo)儲(chǔ)能與高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能兩種。

超導(dǎo)線圈在通過(guò)直流電流時(shí)沒(méi)有焦耳損耗。因此，超導(dǎo)儲(chǔ)能適用于直流系統(tǒng)。它可傳輸?shù)钠骄娏髅芏缺纫话愠Ｒ?guī)線圈要高１－２個(gè)數(shù)量級(jí)；可以達(dá)到很高的能量密度，約為108J／m3。

它與其他的儲(chǔ)能方式如蓄電池儲(chǔ)能、壓縮空氣蓄能、抽水儲(chǔ)能及飛輪儲(chǔ)能相比，具有轉(zhuǎn)換效率高（可達(dá)９５％），響應(yīng)速度快(毫秒級(jí))，功率密度和能量密度大，壽命長(zhǎng)、污染小等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是成本高，包括裝置成本和運(yùn)行成本。

超導(dǎo)磁儲(chǔ)能裝置不僅可用于調(diào)節(jié)電力系統(tǒng)的峰谷，而且可用于降低甚至消除電網(wǎng)的低頻功率振蕩從而改善電網(wǎng)的電壓和頻率特性。此外，它還可用于無(wú)功和功率因數(shù)的調(diào)節(jié)以改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性。超級(jí)電容儲(chǔ)能（SCES）

超級(jí)電容器是一種具有超級(jí)儲(chǔ)電能力，可提供強(qiáng)大的脈沖功率的物理二次電源。它是根據(jù)電化學(xué)雙電層理論研制而成的，所以又稱雙電層電容器。

超級(jí)電容器的問(wèn)世實(shí)現(xiàn)了電容量由微法級(jí)向法拉級(jí)的飛躍，徹底改變了人們對(duì)電容器的傳統(tǒng)印象。目前，超級(jí)電容器已形成系列產(chǎn)品，實(shí)現(xiàn)電容量

0.5-1000F

，工作電壓

12-400V

，最大放電電流

400-2000A

。

優(yōu)點(diǎn)：循環(huán)壽命若干萬(wàn)次，比功率高；缺點(diǎn)：比容量小；單位能量投資高；關(guān)鍵：開(kāi)拓毫秒-秒級(jí)的應(yīng)用、降低成本超級(jí)電容工作原理：

性能特點(diǎn)：

1.

具有法拉級(jí)的超大電容量；

2.

比脈沖功率比蓄電池高近十倍；

3.

充放電循環(huán)壽命在十萬(wàn)次以上；

4.

能在

-40oC-60oC

的環(huán)境溫度中正常使用；

5.

有超強(qiáng)的荷電保持能力，漏電源非常??；

6.

充電迅速，使用便捷，充電電路簡(jiǎn)單，無(wú)記憶效應(yīng)；

7.

無(wú)污染，真正免維護(hù)。多孔化電極采用活性炭粉、活性碳和活性炭纖維，電解液采用有機(jī)電解質(zhì)。多孔性的活性碳有極大的表面積，在電解液中吸附著電荷，因而將具有極大的電容量，并可以存儲(chǔ)很大的靜電能量。 雙電層

超級(jí)電容器的充放電過(guò)程始終是物理過(guò)程，沒(méi)有化學(xué)反應(yīng)。因此性能是穩(wěn)定的，與利用化學(xué)反應(yīng)的蓄電池是不同的。超級(jí)電容的應(yīng)用：1.

配合蓄電池應(yīng)用于各種內(nèi)燃發(fā)動(dòng)機(jī)的電啟動(dòng)系統(tǒng)，如：

汽車(chē)、坦克、鐵路內(nèi)燃機(jī)車(chē)等，能有效保護(hù)蓄電池，延

長(zhǎng)其壽命，減小其配備容量，特別是在低溫和蓄電池虧

電的情況下，確?？煽繂?dòng)。2.

用作高壓開(kāi)關(guān)設(shè)備的直流操作電源。3.

用作電動(dòng)車(chē)輛起步，加速及制動(dòng)能量的回收，提高加速

度，有效保護(hù)蓄電池，延長(zhǎng)蓄電池使用壽命，節(jié)能。4.

代替蓄電池用于短距離移動(dòng)工具（車(chē)輛），其優(yōu)勢(shì)是充電時(shí)間非常短。5.

用于重要用戶的不間斷供電系統(tǒng)。6.

用于風(fēng)力及太陽(yáng)能發(fā)電系統(tǒng)。7.

應(yīng)用電脈沖技術(shù)設(shè)備，如：點(diǎn)焊機(jī)、軌道電路光焊機(jī)、充磁機(jī)、

X

光機(jī)等。3.電化學(xué)儲(chǔ)能鉛酸蓄電池鈉硫電池液流電池鋰離子電池電能化學(xué)能電池種類(lèi)鉛酸鎳鎘鎳氫鋰離子鈉硫全釩液流單體標(biāo)稱電壓/V2.01.0~1.31.0~1.33.72.081.4研發(fā)機(jī)構(gòu)主要電池廠家主要電池廠家主要電池廠家主要電池廠家東京電力公司、NGK、上海電力公司VRB、V-FuelPty、住友電工、關(guān)西電力公司、中國(guó)電力科學(xué)研究院電力儲(chǔ)能系統(tǒng)可利用的主要電池3.電化學(xué)儲(chǔ)能磷酸鐵鋰電池(LiFePO4)2002年出現(xiàn)，由于它的性能特別適于作動(dòng)力方面的應(yīng)用，也稱磷酸鐵鋰動(dòng)力電池。鋰離子電池優(yōu)點(diǎn)：高比能量；高比功率；高能量轉(zhuǎn)換效率；長(zhǎng)循環(huán)壽命不足：有的體系安全性較差；價(jià)格還不夠低鋰離子動(dòng)力電池，是電動(dòng)汽車(chē)產(chǎn)業(yè)興起的關(guān)鍵磷酸亞鐵鋰、鈦酸鋰等新材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，大大改善了鋰離子電池的安全性能和循環(huán)壽命，從而可能將鋰離子電池用于更大規(guī)模的儲(chǔ)能LiFePO4電池的特點(diǎn)：1.

高效率輸出：標(biāo)準(zhǔn)放電為2～5C、連續(xù)高電流放電可達(dá)10C，瞬間脈沖放電（10s）可達(dá)20C；2.

高溫時(shí)性能良好：外部溫度65℃時(shí)內(nèi)部溫度則高達(dá)95℃，

電池放電結(jié)束時(shí)溫度可達(dá)160℃，電池的結(jié)構(gòu)安全、完好；3.

即使電池內(nèi)部或外部受到傷害，電池不燃燒、不爆炸、安全性最好；4.

極好的循環(huán)壽命，經(jīng)500次循環(huán)，其放電容量仍大于95%；5.

過(guò)放電到零伏也無(wú)損壞；6.

可快速充電；7.

低成本；8.

對(duì)環(huán)境無(wú)污染。技術(shù)成熟度技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較從技術(shù)成熟度角度看，鉛酸電池技術(shù)最為成熟，飛輪、磷酸鐵鋰電池、鈉硫電池次之，微型壓縮空氣技術(shù)成熟度最低。各項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)比較經(jīng)濟(jì)性技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較從系統(tǒng)每千瓦時(shí)的造價(jià)來(lái)看，鉛酸電池成本最低。飛輪儲(chǔ)能，超級(jí)電容儲(chǔ)能的單位功率成本都不高，但單位容量成本卻非常高，達(dá)到每千瓦時(shí)七十萬(wàn)元左右，遠(yuǎn)遠(yuǎn)超出其他儲(chǔ)能方式。性能特色技術(shù)經(jīng)濟(jì)比較鉛酸電

池磷酸鐵鋰電池鈉硫電

池全釩液流電池超級(jí)電

容飛輪壓縮空氣儲(chǔ)能持續(xù)發(fā)電時(shí)間秒~小時(shí)秒~小時(shí)秒~小時(shí)秒~小時(shí)毫秒~分

鐘毫秒~分

鐘毫秒~分

鐘