總結(jié)：儲能技術(shù)與應用概述2013

#3應用情況國外抽水蓄能電站日、美、西歐等國家和地區(qū)在20世紀60~70年代進入抽水蓄能電站建設的高峰期，到目前為止，美國和西歐經(jīng)濟發(fā)達國家抽水儲能機組容量占世界抽水蓄能電站總裝機容量55%以上，其中：美國約占3%，日本超過10%；中國、韓國和泰國3個國家在建抽水蓄能電站17.53GW,加上日本的在建量達24.65GW。近年國外投入運行的8大抽水蓄能電站：電站國家裝機容量/MW投入年份落基山美國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10002000金谷德國10602003神流川日本28202005小丸川日本120020073.1.2壓縮空氣儲能電站世界上第一個商業(yè)化壓縮空氣儲能(CAES)電站為1978年在德國建造的Huntdorf電站，裝機容量為290MW，換能效率77%，運行至今，累計啟動超過7000次，主要用于熱備用和平滑負荷。在美國，McIntosh電站裝機容量為100MW，Norton電站裝機容量為2.76W，用于系統(tǒng)調(diào)峰；2005年由Ridge和EIPaso能源公司在Texas開始建造Markham電站，容量為540乂亞。在日本，1998年施工建設北海道三井砂川礦坑儲氣庫，2001年CAES運行，輸出功率2MW。在瑞士，ABB公司正在開發(fā)大容量聯(lián)合循環(huán)CAES電站，輸出功率442MW，運行時間為8h，貯氣空洞采用水封方式。此外，俄羅斯、法國、意大利、盧森堡、以色列等國也在長期致力于CAES的開發(fā)。

3.1.3飛輪儲能研發(fā)機構(gòu)基本參數(shù)技術(shù)特點作用日本四個綜合研究所8MWh，儲能放電各4h，待機16h高溫超導磁浮立時軸承，儲效84%平滑負荷日本原子力研究所215MW/8GJ輸出電壓18kV,輸出電流6896A，儲效85%UPS美國Vista公司277kWh引入風力發(fā)電系統(tǒng)全程調(diào)峰美國馬里蘭大學(1991)24kWh,11610?46345rad/min電磁懸浮軸承，輸出恒壓110V/240V，儲效81%電力調(diào)峰美國波音公司100kW/5kWh高溫超導磁浮軸承電力調(diào)峰德國(1996)5MW/100MWh,2250?4500rad/min超導磁浮軸承，儲效96%儲能電站歐洲UrencPower公司(2001)轉(zhuǎn)速42000rad/min高強度碳纖維和玻璃纖維復合材料UPS巴西(2004)額定轉(zhuǎn)速3000rad/min超導與永磁懸浮軸承電壓補償3.1.4超級電容儲能研發(fā)機構(gòu)基本參數(shù)技術(shù)特點作用西門子公司儲量21MJ/5.7Wh,最大功率1MW4800支2600F/2.5V電容器組成，儲效95%地鐵配電美國TVA電力公司200kW用于大功率直流電機啟動支撐3.1.5超導電磁儲能年份應用地基本參數(shù)作用1982美國30MJ/10MW抑制系統(tǒng)低頻振蕩和支撐系統(tǒng)電壓1993美國阿拉斯加電網(wǎng)1.8GJ提高電網(wǎng)供電可靠性2000美國威斯康辛某電網(wǎng)6x3MJ/8MVA避免電壓凹陷和短路故障2002美國田納西某電網(wǎng)8x3MJ/8MW維護輸電網(wǎng)電壓穩(wěn)定2002日本Chubu公司7.3MJ/5MW提供瞬時電壓補償2003日本Chubu公司1MJ,Bi-2212提供瞬時電壓跌落2006日本Hosoo電站10MW補償瞬時電壓跌落2002德國ACCEL150KJ,Bi-2223用于20kVAUPS系統(tǒng)，與電網(wǎng)相連以提高電能質(zhì)量，同時發(fā)揮有源電力濾波器作用2001韓國電力研究所1MJ/300VA有效維護系統(tǒng)穩(wěn)定運行2006韓國電力研究所3MJ/750kVA提高敏感負荷的供電質(zhì)量3.1.6鉛酸電池儲能鉛酸電池儲能系統(tǒng)在發(fā)電廠、變電站充當備用電源已使用多年，并在維持電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定和可靠運行方面發(fā)揮了極其重要的作用：鉛酸電池系統(tǒng)名稱和位置額定功率/容量(MW/MWh)功能安裝時間BEWAG,Berlin（德國）8.5/8.5熱備用、頻率控制1986Crescent,NorthCarolina0.5/0.5峰值調(diào)節(jié)1987Chino,California美國）10/40熱備用、平衡負荷1988PREPA,PuertoRico（波多黎各）20/14熱備用、頻率控制1994Vernon,California（美國）3/4.5提高電能質(zhì)量1995Metlakatla,Alaska（美國）1/1.4提高孤立電網(wǎng)穩(wěn)定性1997ESCAR,Madrid（西班牙）1/4平衡負荷20世紀90年代后期Herne-Sodingen（德國）1.2/1.2削峰、提高電能質(zhì)量20世紀90年代后期3.1.7鈉硫電池系統(tǒng)東京電力公司在鈉硫電池系統(tǒng)研發(fā)方面處于國際領先地位，擁有較為成熟的商業(yè)化產(chǎn)品，1999年在大仁變電站設置6MWX8h系統(tǒng)，2004年7月又在Hitachi自動化系統(tǒng)工廠安裝了目前世界上最大的鈉硫電池系統(tǒng)，容量9.6MW/57.6MWh；鈉硫電池系統(tǒng)在電力系統(tǒng)和負荷側(cè)成功應用100余套，總?cè)萘砍^100MW，其中近2/3用于平滑負荷。2004年，在美國哥倫比亞空軍基地安裝了12MW/120MWh鈉硫電池系統(tǒng)，充當備用電站。3.1.8液流電池系統(tǒng)20世紀90年代初，英國Innogy公司成功開發(fā)出5、20和100kW系列多硫化鈉/溴液流儲能電堆，并于2001年和2002年分別在英國和美國各建造了120MWh儲能電站，用

于電站調(diào)峰和UPS。2001年，250kW/520kWh全釩液流電池在日本投入商業(yè)運營。近十多年來，美國、日本、歐洲等國家相繼將與風能/光伏發(fā)電相配套的全釩液流電池儲能系統(tǒng)用于電站調(diào)峰：地點儲能系統(tǒng)規(guī)模功用研發(fā)單位時間愛爾蘭風電場2MWx6h風/儲發(fā)電并網(wǎng)加拿大VRBPowerSystemsInc.2006年8月美國猶他州250kWx8h削峰填谷2004年2月澳洲金島風場200kWx8h風/儲/柴聯(lián)合2003年11月丹麥15kWx8h風力/儲能發(fā)電2006年6月南非250kW/520kWh應急備用2002年美國南卡羅來納州30/60kWx2h備用電源2005年10月美國佛羅里達州2x5kWx4h光伏/儲能發(fā)電2007年7月意大利5kWx4h電信備用電源2006年4月丹麥5kWx4h風力/光伏發(fā)電2006年4月加拿大10kWh偏遠地區(qū)供電2006年3月德國10kWh光/儲并網(wǎng)2005年9月泰國1kWh/12kWh光伏/儲能應用V-FuelPtyLtd1993年日本200kW/800kWh平穩(wěn)負載波動住友電工1997年關(guān)西電力450kW/1MWh電站調(diào)峰1999年日本1.5MW/3MWh電能質(zhì)量2001年北海道170kW/1MWh風/儲并用系統(tǒng)2001年3.2國內(nèi)目前我國風電儲能示范項目達幾十個，但真正上規(guī)模、達兆瓦級的僅僅有南方電網(wǎng)的儲能示范項目與國網(wǎng)的張北項目。其中南方電網(wǎng)的儲能示范項目規(guī)模為10MW,在廣州建設了10MW儲能示范項目，主要是鋰電池技術(shù)。而張北項目規(guī)模達20MW，是國內(nèi)最大規(guī)模儲能示范項目，從目前的運行情況看，能夠滿足風電和太陽能發(fā)電并網(wǎng)的功能性要求。但儲能電池的壽命、安全性以及經(jīng)濟性方面還存在問題。尤其是經(jīng)濟性，這已成為阻礙儲能發(fā)展的重要問題。張北風光儲輸項目一期工程總投資達33億元，其中20MW儲能電池的投資約4億元，每MW儲能的總投入為2000萬元，實際儲能工程的投資甚至超過4億元。據(jù)悉，張北現(xiàn)投運的14MW的鋰離子電池，國際上的項目每MW總成本也約在1130萬元-2500萬元左右。據(jù)業(yè)內(nèi)人士介紹，20％的儲能可以解決風電并網(wǎng)的大量問題。截至2011年年底，我國有47000MW的風電裝機，如果以20%的比例全部配備儲能則需要安裝9400MW的儲能，即使按照每兆瓦2000萬元的工程成本計算，需要一次性投入1880億元。儲能電池的實際壽命多為5年左右。也就是說，要實現(xiàn)不棄風，每年儲能的投入將達近400億元。而能源局統(tǒng)計數(shù)據(jù)顯示，截至2011年底，我國風電裝機容量47000MW，全年平均利用小時數(shù)為1903，據(jù)此測算，2011年累計風電發(fā)電量為890億千瓦時，若以5毛錢一度的上網(wǎng)電價計算，如果棄風高達15%-35%，實際損失約為78.52億元-239.61億元。不棄風顯然沒有棄風劃算。儲能電池技術(shù)種類繁多，據(jù)不完全統(tǒng)計，儲能根據(jù)不同領域需要已有12種不同的技術(shù)路線。降低儲能成本的關(guān)鍵在于破解儲能電池的安全性、循環(huán)壽命等難題。專家指出，這些技術(shù)的突破是儲能實現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化的前提，但電池技術(shù)的成熟恐怕還需要多年，悲觀看可能超過十年。張北示范項目采用的鋰電池技術(shù)是否能夠代表儲能技術(shù)未來的發(fā)展方向還存在爭議。中國工程院院士楊裕生認為，鋰離子電池雖有高比能量、高比功率、高能量轉(zhuǎn)換效率、長循環(huán)壽命等優(yōu)點，但該技術(shù)目前價格較高，更重要的是安全性還較差，而對于電力系統(tǒng)而言安全最重要。他介紹，南方電網(wǎng)的儲能示范項目的鋰離子電池組曾冒煙22次。據(jù)了解，張北20MW的儲能示范項目中除了采用14兆瓦的鋰離子電池技術(shù)，還有2MW的液流電池系統(tǒng)，而剩余4MW儲能原本留給日本的鈉硫電池技術(shù)，該技術(shù)占全球儲能應用項目的65%以上。但據(jù)專家介紹，鈉硫電池雖具有高比能量、轉(zhuǎn)換率高、壽命較長的優(yōu)點，但也不安全，采用鈉硫電池技術(shù)的日本儲能電站2011年曾兩次失火。由于缺乏核心原材料研發(fā)技術(shù)，國內(nèi)的電池企業(yè)主要處于來料加工階段。據(jù)從事鋰電的業(yè)內(nèi)人士透露，由于國內(nèi)儲能沒有形成規(guī)模，國內(nèi)電池企業(yè)在采購上游原材料時無法形成議價能力，因而電池核心原材料價格比國外同行高出很多，最后只能通過采購國產(chǎn)化配件來降低儲能系統(tǒng)的售價。4結(jié)論總之，