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目前,我国电网运行面临着电力负荷持续增加、间歇性能源接入范围扩大、调峰手段有限等诸多挑战。储能技术在促进低碳能源发展、保障区域能源安全和可再生能源大规模利用等方面,特别是在智能电网的建设和运行中,具有十分重要的作用。可以说,储能是建设智能电网、实现低碳能源开发利用不可或缺的关键环节。
 
世界储能技术的发展是不同的
 
储能技术一般包括物理储能和化学储能。其中,物理储能包括抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能、相变储能等;化学储能包括铅酸电池、锂电池、液流电池、钠硫电池等;此外,还有电磁储能,比如超导储能。
 
抽水蓄能技术相对成熟,其规模和蓄能容量可以非常大。它对控制电网的稳定性和安全性、调峰、调频以及可再生风电的可接受性具有重要作用。在我国,抽水蓄能具有相当大的发展前景,特别是在我国南方省份。根据现有的资源调查结果,它至少有1亿千瓦的建筑空间。但在储水储能方面存在着地形影响大、响应速度相对较慢等缺点,无法实现瞬态响应。此外,出于环保考虑,欧洲不再实施抽水蓄能项目。
 
压缩空气方面,目前世界上有三个大型压缩空气储能示范项目,主要集中在美国和一些欧洲国家。然而,压缩空气储能技术的安全性和可靠性仍有待验证。
 
在大规模熔盐技术方面,中日韩三国尚未开展相关技术研发。在美国和欧洲,主要应用是太阳能热发电。熔盐技术减少了中间环节,提高了太阳能的利用率,并且其输出可以控制和跳读,对电力系统没有影响。然而,这项技术并没有得到广泛的应用。
 
美国一直处于电化学储能技术的前沿,拥有多项原始专利。美国在锂离子电池制造和系统集成方面处于领先地位。日韩在一些高端电池技术上也取得了许多突破,特别是日本在钠硫电池、液流电池和铅酸电池的储能技术上一直处于国际领先水平。
 
智能电网的发展需要多种储能技术
 
根据应用情况,储能系统可分为两类:大型集中储能系统和大型分布式储能系统。集中储能系统主要用于电力系统的能量转换和调峰填谷,如抽水蓄能、压缩空气蓄能等。分布式储能系统主要用于稳定供电的随机波动,维护地方电网的安全稳定运行,常用于与可再生能源相结合。
 
目前,没有一种储能技术能够完全满足智能电网接受分布式能源的需求。因此,发展多种储能技术是为了满足智能电网建设的需要。
 
在我国,由于电动汽车产业的快速发展,锂离子电池产业也得到了极大的推动和推动。预计5年后,国内锂离子电池产业更可能实现大规模产业化发展。
 
这一结论来源于以下几个基础。首先,锂离子电池是能效转换效率最高的电池,具有其他化学电池无法比拟的优势。其次,锂离子电池具有寿命长的特点,适合电能存储。此外,锂离子电池在国内外具有良好的产业链,在锂离子电池技术研发方面的投资和技术储备在世界上非常丰富。而且,由于锂离子电池原料资源丰富,且不消耗能源,不使用稀有金属,成本优势很大。锂离子电池集成技术门槛也较低,为其大规模推广提供了保障。
 
以我国刚刚投入运行的张北国家风能、太阳能储能、输电示范工程为例,目前,张北国家风能、太阳能储能、输电示范工程已连续安全运行100多天,年发电量超过1亿千瓦时总共。这是全球最大的集风力发电、光伏发电、储能系统、智能输电于一体的新能源综合利用示范工程。张北示范工程的成功也为储能技术的发展方向提供了一定的参考。
 
张北蓄能电站按照“化学储能以锂电池为主,钠硫电池和液流电池为辅”的原则。同时,综合考虑了系统集成技术,如接线方式和方案、电池应用特点,包括电池设备控制,以及监控技术和监控系统开发等。它的顺利运行标志着我国新能源综合利用技术的重大突破
 
专家预测,液流电池和钠硫电池要想实现大规模发展,需要8年甚至更长的时间,因为这两种电池的研发起点还很低,参与研发的人很少,投入市场的厂商也很少,因此,未来不大可能实现大规模跳跃,但预计这两种储能技术的发展将首先是在一定时间内保持现有性能的基础上,大幅度地降低价格。
 
然而,无论是哪种类型的电池,未来储能系统和电池的发展趋势都是大容量、高可靠性、高安全性、长寿命和低成本。这是未来储能电池发展的方向,也得到了业界的认可。
 
 

关键词: 智能电网 储能技术