電能存儲(chǔ)技術(shù)

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1、電能存儲(chǔ)技術(shù)一、電能儲(chǔ)存技術(shù)為了增進(jìn)電能的利用效率，使用合適的電能儲(chǔ)存系統(tǒng)可以在不增加電網(wǎng)容量投資的基礎(chǔ)上，滿足負(fù)荷高峰時(shí)的需求。一個(gè)基礎(chǔ)性的問(wèn)題在于，負(fù)荷情況可能因每天，每小時(shí)，季節(jié)變化而變化，必須有足夠容量的設(shè)備提供高峰時(shí)的需求。理論上，發(fā)電和用電應(yīng)該是相等的。電能發(fā)電設(shè)備必須能較快地實(shí)現(xiàn)投入和切除，比如，微型燃?xì)廨啓C(jī)的反應(yīng)時(shí)間較長(zhǎng)，抽水蓄能電站的投入時(shí)間較短，然而，石化燃料電站及核電站均不適合頻繁起停。此外，這些電站在固定于某個(gè)輸出的時(shí)候才能達(dá)到較高的效率。因此，讓大型電站處于連續(xù)運(yùn)行狀態(tài)，并通過(guò)尋

2、找合適的電源方式以在用電低谷的時(shí)候吸收電能，用電高峰的時(shí)候發(fā)出電能以平抑需求和供給的差異的方式被認(rèn)為是經(jīng)濟(jì)性和效率較高的一種方式。由于受環(huán)境影響因素較大，很少利用自然資源類型直接作為電能存儲(chǔ)的媒介，比如，太陽(yáng)能，風(fēng)能，海浪能，潮汐能，這些類型的能源也必須結(jié)合合適的電能存儲(chǔ)設(shè)備才能充分發(fā)揮調(diào)峰的功效。電能的存儲(chǔ)設(shè)備通常需要將電能轉(zhuǎn)化為其他類型的能量，在特定時(shí)間段內(nèi)，將此種類型的能量再次反轉(zhuǎn)為電能以用于生產(chǎn)生活所需。二、電能儲(chǔ)存技術(shù)分類全球儲(chǔ)能技術(shù)主要有化學(xué)儲(chǔ)能（如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級(jí)

3、電容器等）、物理儲(chǔ)能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能等）和電磁儲(chǔ)能（如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能等）三大類。目前技術(shù)進(jìn)步最快的是化學(xué)儲(chǔ)能，其中鈉硫、液流及鋰離子電池技術(shù)在安全性、能量轉(zhuǎn)換效率和經(jīng)濟(jì)性等方面取得重大突破，產(chǎn)業(yè)化應(yīng)用的條件日趨成熟。電池儲(chǔ)能電池儲(chǔ)能是運(yùn)用電氣化學(xué)原理，將電能轉(zhuǎn)變?yōu)榛瘜W(xué)能，然后通過(guò)逆反應(yīng)將化學(xué)能轉(zhuǎn)12化為電能的一種技術(shù)。常規(guī)的電氣化學(xué)元件是蓄電池。通常來(lái)講，蓄電池的存儲(chǔ)容量較小，形成較大的蓄能電站需要較多數(shù)量的電池單元，而且，蓄電池放出的點(diǎn)只有直流，須進(jìn)行DC/AC轉(zhuǎn)化才能投入使用。鈉硫電

4、池鈉硫電池是美國(guó)福特(Ford)公司于1967年首先發(fā)明公布的，至今才40年左右的歷史。電池通常是由正極、負(fù)極、電解質(zhì)、隔膜和外殼等幾部分組成。一般常規(guī)二次電池如鉛酸電池、鎘鎳電池等都是由固體電極和液體電解質(zhì)構(gòu)成，而鈉硫電池則與之相反，它是由熔融液態(tài)電極和固體電解質(zhì)組成的，構(gòu)成其負(fù)極的活性物質(zhì)是熔融金屬鈉，正極的活性物質(zhì)是硫和多硫化鈉熔鹽，由于硫是絕緣體，所以硫一般是填充在導(dǎo)電的多孔的炭或石墨氈里，固體電解質(zhì)兼隔膜的是一種專門(mén)傳導(dǎo)鈉離子被稱為Al2O3的陶瓷材料，外殼則一般用不銹鋼等金屬材料。1、基本原理

5、：鈉硫電池以鈉和硫分別用作陽(yáng)極和陰極．Beta-氧化鋁陶瓷同時(shí)起隔膜和電解質(zhì)的雙重作用。它的電池形式如下：(一)Na(1)／beta一氧化鋁／Na2Sx(1)／C(+)基本的電池反應(yīng)是：2Na+xS=Na2Sx2、鈉硫電池特性⑴鈉硫電池的理論比能量高達(dá)760Wh／kg，且沒(méi)有自放電現(xiàn)象。放電效率幾乎可達(dá)100％。⑵鈉硫電池的基本單元為單體電池，用于儲(chǔ)能的單體電池最大容量達(dá)到650安時(shí)，功率120W以上。將多個(gè)單體電池組合后形成模塊。模塊的功率通常為數(shù)十kW，可直接用于儲(chǔ)能。⑶鈉硫電池在國(guó)外已是發(fā)展相對(duì)成熟

6、的儲(chǔ)能電池。其壽命可以達(dá)到使用10～15年。3、鈉硫電池的缺點(diǎn)?不能處理部分循環(huán)e.g.風(fēng)能，SOC只能用平均值計(jì)量，所以需要周期性的離線度量；?過(guò)度充電時(shí)很危險(xiǎn)；12?高溫350oC熔解硫和鈉，因此需要附加供熱設(shè)備來(lái)維持溫度。意義：鈉硫電池作為新型化學(xué)電源家族中的一個(gè)新成員出現(xiàn)后，已在世界上許多國(guó)家受到極大的重視和發(fā)展。由于鈉硫電池具有高能電池的一系列誘人特點(diǎn)，所以一開(kāi)始不少國(guó)家就首先紛紛致力于發(fā)展其作為電動(dòng)汽車(chē)用的動(dòng)力電池，也曾取得了不少令人鼓舞的成果，但隨著時(shí)間的推移表明，鈉硫電池在移動(dòng)場(chǎng)合下(如電

7、動(dòng)汽車(chē))使用條件比較苛刻，無(wú)論從使用可提供的空間、電池本身的安全等方面均有一定的局限性。所以在80年代末和90年代初開(kāi)始，國(guó)外重點(diǎn)發(fā)展鈉硫電池作為固定場(chǎng)合下(如電站儲(chǔ)能)應(yīng)用，并越來(lái)越顯示其優(yōu)越性。如日本東京電力公司(TEPCO)和NGK公司合作開(kāi)發(fā)鈉硫電池作為儲(chǔ)能電池，其應(yīng)用目標(biāo)瞄準(zhǔn)電站負(fù)荷調(diào)平(即起削峰平谷作用，將夜晚多余的電存儲(chǔ)在電池里，到白天用電高峰時(shí)再?gòu)碾姵刂嗅尫懦鰜?lái))、UPS應(yīng)急電源及瞬間補(bǔ)償電源等，并于2002年開(kāi)始進(jìn)入商品化實(shí)施階段，已建成世界上最大規(guī)模(8MW)的儲(chǔ)能鈉硫電池裝置，截止2

8、005年10月統(tǒng)計(jì)，年產(chǎn)鈉硫電池電池量已超過(guò)100MW，同時(shí)開(kāi)始向海外輸出。鈉硫電池的充電效率已可達(dá)到80％，能量密度是鉛酸蓄電池的3倍，循環(huán)壽命更長(zhǎng)。日本在此項(xiàng)技術(shù)上處于國(guó)際領(lǐng)先地位，2004年日本在本國(guó)Hitachi自動(dòng)化工廠安裝了當(dāng)時(shí)世界上最大的鈉硫電池系統(tǒng)，容量是9．6ＭＷ／57．6ＭＷｈ?，F(xiàn)階段大容量電池儲(chǔ)能的應(yīng)用紐約的AESWestover儲(chǔ)能項(xiàng)目是美國(guó)首個(gè)在公共設(shè)施應(yīng)用的并進(jìn)行商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。6日，負(fù)責(zé)