储能系统

能源局局长点名力争突破的大规模储能技术特点和优势对比

2019-08-14 09:26:56 北极星储能网整理

近日,国家能源局局长章建华在人民日报发表文章表示,“加快推进能源技术装备自主化进程,力争在大规模储能、智能电网、先进核电、氢能和燃料电池等重点领域取得突破,抢占能源转型变革先机”。

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大规模储能技术,即时间长、功率大,适用于电网的储能技术。大规模储能技术需满足安全、性价比高、环境友好等条件。大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术,在电力系统发展和能源变革有望发挥重要作用。目前主要应用的几种储能技术,各有其优缺点。

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抽水蓄能

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抽水蓄能作为一项100年历史的技术,是目前最为成熟的储能技术,到2018年底国内已建成34座抽水蓄能电站,总装机容量有30025MW。这种储能原理为利用上下水库的地势高低差、对势能和电能进行转换,除了充放电过程中的能量损耗,自身的损耗极低,可实现高达80%的转换效率,而且使用寿命长,储能成本相对较低廉。但是抽水蓄能能量密度低,初次投资成本较高,受地形、生态环境等条件的限制,建设周期较长,经济性差、投资回报周期长。

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压缩空气储能

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压缩空气储能原理为利用低谷电用压缩机将空气压缩并存于储气室,待高峰电时将空气加热从储气室释放驱动发电。储气室可利用现有盐穴、废弃矿井等等,节省部分投资资金,而且储能系统具有寿命长、效率高、成本低、安全环保等优点,且建设周期较短,与其他储能技术相比,压缩空气储能系统还具有投资少、运行维护费用低、动态响应快、运行方式灵活、经济性能高、占地面积小的特点。以常州金坛盐穴压缩空气储能项目为例,电换电效率可达到60%。国内贵州毕节、河北廊坊、江苏常州等地已有项目实施,另有山东肥城、陕西榆林等地也有压缩空气储能项目签约。

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锂离子电池

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锂离子电池因其能量密度高、使用寿命长等特点,近些年来在储能市场的电化学储能装机中占据领导地位。2018年储能装机量中,锂离子电池仅次于抽水蓄能。目前电化学储能装机中,锂离子电池占比达94%。锂离子电池虽然在运行度电成本和安全方面还存在一些问题,而随着电动汽车的推广应用,锂电池储能成本正在不断下降,储能应用场景逐步成熟。

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液流电池

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液流电池目前技术最成熟的体系之一全钒液流电池,早期有铁、铬液流,由于储能介质为水溶液,耐高低温,不易发生爆炸和燃烧,安全环保、寿命长,而且电解液可反复循环利用。电池充放电循环次数在15000次以上,使用年数在15年到20年,循环寿命长。能量转换效率高、约80%,响应速度快,可深度放电,适合大电流快速充放电。此外液流电池储能容量大选址自由,从数百千瓦时至数百兆瓦时,尤其适合大容量固定储能场合。全钒液流电池成本与铅蓄、锂离子电池相比依然较高。

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铅酸电池/铅炭电池

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铅酸电池向来以其高安全性、价格低廉、可靠等优秀品质,是比较成熟的电化学储能技术。但存在循环寿命短、不可深度放电、运行和维护费用高等缺点,且废弃电池对环境产生污染。经过技术改进的铅炭电池在保持原有优点的同时,大幅度提高了循环寿命、比功率和低温性能,目前也已在储能领域广泛应用。

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钠离子电池

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与锂离子电池相比,钠离子电池发展缓慢。相比较而言钠离子电池具有高比容量和循环稳定性的特点,以钠镍电池为例,其适应温度范围广、安全性高、循环寿命长。且作为储能关键元素钠元素的存储量远高于锂,使钠镍电池成本远低于锂离子电池。此外还有水系钠离子电池,克服了传统水系电池的高污染、寿命短的缺点,能够满足大型储能系统安全、长寿命、低成本、环保等要求。

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氢能

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氢能能量密度高,氧化后释放能量后生成水,安全环保。氢气既可以通过燃烧产生热能,在热力发动机中产生机械功,又可以作为能源材料用于燃料电池,或转换成固态氢用作结构材料。氢气的来源多种多样,可以利用风电、光伏等弃电进行电解水制备,也可利用甲醇重整制氢、煤电制氢,在储存环节可以以气态、液态或固态的氢化物出现,能适应贮运及各种应用环境的不同要求,但目前氢能的制氢、储氢环节成本较高,氢能技术还有待进一步发展促进成本下降。近期氢能市场大热,多个省市有规划氢能产业园、发布氢能发展路线。

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(图片源自《中国电力》发表的“我国大规模储能技术发展预测及分析”)

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