【摘 要】:分布式能源储能技术能够有效缓解当前所面临的能源危机和环境污染问题,起到促进我国经济发展和人们生活水平的重要作用。通过对分布式能源储能技术发展研究的分析,能够对分布式能源储能技术进行深入的了解,掌握技术的核心,使技术能够在当下得到充分的应用,在未来能够得到更好的提高。
【关键词】:分布式能源;储能技术;发展研究
引言
分布式能源系统通过对可再生能源的利用,能够有效缓解当前能源紧张的局面,经过多年的技术研究和实践发展,分布式能源储能技术不断得到技术性的提高,大大增加了我国的能源储备,在快速发展的国民经济建设进程中,发挥了极高的推动作用,促进我国在高速发展的同时,能够始终保持能源的充足,也避免对生态环境的破坏。
一、物理储能技术
1、压缩空气储能
利用电网负荷较低时段的富余电力将空气压缩就是压缩空气储能,通常在压缩后会经高压密封储存于储气井、油气井、废弃矿井、海底储气罐等位置,当电网负荷较高时,通过压缩空气的释放达到能量发电的供应作用。
压缩空气储能能够在极短的时间内释放出较高的储能,根据科学检测记录,能够达到分钟量级,且燃料的消耗也极低,能够达到常规调峰用燃气轮机组对燃料消耗的2/3,减少了40%的燃气消耗量。在建设和运行方面,也具有成本低、寿命长和安全系数高的优势。但是会受到自然条件的较大影响,需要在合适的地下结构中进行储存,并且要严格做好密封处理,避免漏气问题的发生。而且压缩空气储能需要采取天然气作为辅助燃料,如果只通过压缩空气进行涡轮机发电,无法达到发电效率的需求,需要通过天然气进行联合应用,使系统的效率符合标准。
2、抽水储能
抽水和发电两类设施集成为抽水储能电站系统,具有水利发电系统的独特形式。需要在上下游同时配置水库,在电负荷较低或丰水期时,富余电力能够通过将下游水抽取至上游的方式,使电能完成位能的转换。而在电负荷较高或枯水期中,上游水下放至下游,又能够通过推动水轮发电机组的方式,使位能完成电能的转换。
在实际的储能技术应用中,以抽水储能的应用最为广泛,所以对于抽水储能的研究和经验积累较多,在技术方面更为成熟,形成储能容量大、寿命长和费用低等优势,在负荷相应速度方面和性能调节方面的表现也较为优秀,在电网调峰、调频和填谷时,都能得到作用的充分发挥,也充分利用可再生资源促进电网波动。但抽水储能受到的条件限制也较为严苛,包括上下水库必须具有符合储能要求的高度差,在水平距离方面也不能太大,水源要足够发电用水所需,地质条件还需要满足防渗性能强和岩石强度高等。对于水质污染、土壤盐碱化等环保问题需要格外注意,对于上下游水库的淹没风险更要严加控制。
二、超级电容储能技术
电化学双电层理论就是超级电容储能技术制造原理,能够通过强大的脉冲功率。保持充电时电极表面的理想极化状态,周围电解质溶液中的异性离子会被电荷所吸收,形成电极表面的附着,建立双电荷层,达到双层电容。
超级电容储能技术的主要优势在于降低的内阻,能够起到促进功率提高的作用,还能够提高充放电循环寿命。在维修方面也不需要投入过多的成本,具有极高的可靠性。但高功率的持续时间较短,所以更适合作为能量暂存时的存储单元,通常主要用于大功率和短时间的符合平滑或电动汽车的能量存储装置中。且受到成本较高的限制,超级电容储能技术尚未得到广泛应用。
三、电化学储能技术
1、铅酸电池
铅酸电池具有耐过充、免维护、循环寿命长、充电接收能力好、高低温性能优越、安全环保等诸多优势。主要在于铅酸电池采用的内化成工艺更加科学合理、材料也更加高纯先进,能够达到更好的应用性能,使系统的能源支持更加稳定可靠。
针对储能市场运用的独特铅膏配方是达到铅酸电池耐过充性能的关键基础,通过特殊添加剂在极板中的加入,使耐过充等优势性能的得以实现。
在铅酸电池的研究和应用历史方面,已经有着100多年经验积累,不断的技术完善和优化,使铅酸电池能够达到更加稳定可靠的性能优势。尤其是在铅酸电池的应用过程中,能够造成人身伤害的漏液、爆炸等安全问题的发生风险极低,能够造成环境破坏和污染的有害因子也不会大量产生,还能够将寿命种植的铅酸电池进行再次回首利用,所以在安全环保方面的优势极高。在成本方面,阀控铅酸蓄电池能够使成本得到进一步的降低,从而在实际应用方面具有更高的优势。在新能源系统的应用环境中,对于高低温性能的要求较高,需要适应-30至50℃的工作环境温度标准,铅酸电池能够通过专用长效添加剂的使用,使电池在工作环境温度中得以正常运转,确保系统的可靠运行。
2、Li 电池
Li电池90%以上的充放电转化率远远高于抽水蓄能电站的充放电转化率,相较于氢燃料电池80%的极限利用率也更高。Li电池所具有的优势包括寿命长、低维护成本、高储效率、高回复率、高能量保持、高安全性等,尤其Li电池的原材料丰富,成本具有逐步下降的趋势。
Li电池对于环境的适应性极高,且不具有对环境的污染性。在Li电池中,磷酸铁锂的结构稳定性极高,能够保障Li电池在高温环境下的安全运行。磷酸铁锂离子电池通常在发生撞击、短路等情况下,发生燃烧或爆炸的伤害风险也较低。所以整体来看,Li电池的安全性能较高。在Li电池的实际应用中,有日本索尼公司开发的储能系统,在1h内就能够充满90%以上的电量,高达6000次的循环寿命使系统的全寿命周期成本大大降低。尤其是比较平坦的放电平台,能够保障平稳的电池输出电压,即使在频繁的调频操作中,也能使电网调控的负担有所降低。
3、液流电池
液流电池经过多年的研究和应用,形成了多种类型的液流电池体系,包括铈钒体系、全铬体系、溴体系等,主要优势在于安全性高和规模易调解等。由于液流电池具有的水溶液电解质溶解性能,有效避免了电池常见的着火或爆炸等伤害风险,达到较高的安全性。液流电池能够通过电堆的数量和面积对输出功率进行调整,通过电解液容量和浓度对储能容量进行调整,所以可以针对电池的应用需求,进行灵活的电池规模设计。
四、相变储热技术
基于材料的相变潜热性能,达到能量的储存和利用目的就是相变储热技术,在能量供求求双方的时间、强度和空间不匹配等问题中能够起到良好的缓解作用。相变过程是否发生需要取决于温度情况,所以能够在温度控制和热量存储领域中得到广泛应用。在对相变储热技术的管理和控制中,由于材料吸热和放热过程中的温度波动小,所以不会造成较大的影响,可以降低管理和控制难度。
液-气、固-液、固-气和固-固是相变材料相态转变的四种形式,通过对这四种形式的深入研究,能够发现在液-气和固-气两种形式中,具有体积变化较大的问题;在固-固形式中,具有相变潜热小和塑晶现象严重的问题;在固-液形式中,体积变化能够通过转变热焓的特点进行控制,体积在转变热焓较大时更小,所以通过控制达到技术的可靠性和稳定性,也是当前研究和应用的主要相变储热技术形式。
结语
分布式能源储能技术是我国绿色能源发展理念的重要落实成果,通过现阶段的深入研究和广泛应用,能够为未来的发展提供更多经验和参考。所以本文针对分布式能源储能技术的应用情况,进行充分分析,明确技术中的各项优势和劣势,促进技术的优化和完善,希望能够为分布式能源储能技术的研究和应用提供更多有价值的参考。
参考文献
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