新能源儲(chǔ)能技術(shù)

新能源儲(chǔ)能技術(shù)第1頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六儲(chǔ)能技術(shù)的重要性由于風(fēng)能、太陽(yáng)能、海洋能等多種新能源發(fā)電受到氣候和天氣影響，發(fā)電功率難以保證平穩(wěn)，而我們知道電力系統(tǒng)要求是供需一致，電能消耗和發(fā)電量相等，一旦這平衡遭到破壞，輕則電能質(zhì)量惡化，造成頻率和電壓不穩(wěn)，重則引發(fā)停電事故，為了解決這一問(wèn)題，在風(fēng)力發(fā)電、太陽(yáng)能光伏發(fā)電或者太陽(yáng)能熱發(fā)電等新能源發(fā)電設(shè)備中都配備有儲(chǔ)能裝置，在電力充沛時(shí)，多余電力可以儲(chǔ)存起來(lái)，在晚上、弱風(fēng)或者超大風(fēng)力發(fā)電機(jī)組停運(yùn)或者停運(yùn)機(jī)組過(guò)多，發(fā)電量不足的時(shí)候釋放出來(lái)以滿足負(fù)荷需求。第2頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六現(xiàn)有抽水儲(chǔ)能技術(shù)抽水儲(chǔ)能是電力系統(tǒng)中應(yīng)用最為廣泛的一種儲(chǔ)能技術(shù)，在電力負(fù)荷低谷期將水從下池水庫(kù)抽到上池水庫(kù)，將電能轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái)，在電網(wǎng)負(fù)荷高峰期釋放的能源儲(chǔ)存方式。

抽水儲(chǔ)能的釋放時(shí)間可以從幾個(gè)小時(shí)到幾天不等，綜合效率在70%到85%之間，主要用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰填谷、調(diào)頻、調(diào)相、緊急事故備用等。但是抽水儲(chǔ)能電廠一般都建在遠(yuǎn)離負(fù)荷地點(diǎn)的山間，在儲(chǔ)能效率較為低下的基礎(chǔ)上，長(zhǎng)距離輸送又要損耗不少電能，與分散型電力儲(chǔ)存系統(tǒng)相比極為不利第3頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六新的儲(chǔ)能技術(shù)超導(dǎo)儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能超級(jí)電容器儲(chǔ)能除蓄電池和抽水儲(chǔ)能電站這些儲(chǔ)能方式，新發(fā)展起來(lái)的有超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)能等。

a.超導(dǎo)儲(chǔ)能b.飛輪儲(chǔ)能c.超級(jí)電容器儲(chǔ)能第4頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六超導(dǎo)儲(chǔ)能

將一個(gè)超導(dǎo)體圓環(huán)置于磁場(chǎng)中，降溫至圓環(huán)材料的臨界溫度以下，撤去磁場(chǎng)，由于電磁感應(yīng)，圓環(huán)中便有感生電流產(chǎn)生，只要溫度保持在臨界溫度以下，電流便會(huì)持續(xù)下去。試驗(yàn)表明，這種電流的衰減時(shí)間不低于10萬(wàn)年。顯然這是一種理想的儲(chǔ)能裝置，稱為超導(dǎo)儲(chǔ)能。概述第5頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六超導(dǎo)儲(chǔ)能優(yōu)點(diǎn)

超導(dǎo)儲(chǔ)能的優(yōu)點(diǎn)很多，主要是功率大、質(zhì)量輕、體積小、損耗小、反應(yīng)快等等，因此應(yīng)用很廣。如大功率激光器，需要在瞬時(shí)提出數(shù)千乃至上萬(wàn)焦耳的能量，這就可由超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置來(lái)承擔(dān)。超導(dǎo)儲(chǔ)能還可以用于電網(wǎng)。當(dāng)大電網(wǎng)中負(fù)荷小時(shí)，把多余的電能儲(chǔ)存起來(lái)，負(fù)荷大時(shí)又把電能送回電網(wǎng)，這樣就可以避免用電高峰和低谷時(shí)的供求矛盾。這就是超導(dǎo)儲(chǔ)能。第6頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六超導(dǎo)儲(chǔ)能

超導(dǎo)線圈通常是環(huán)形和螺管形。小型及數(shù)十MW的中型儲(chǔ)能磁體比較適合采用漏磁場(chǎng)小的環(huán)形線圈。螺管形的漏磁場(chǎng)較大，但其結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，實(shí)用于大型的超導(dǎo)儲(chǔ)能及需要現(xiàn)場(chǎng)繞制的超導(dǎo)儲(chǔ)能。環(huán)形超導(dǎo)線圈使用環(huán)形線圈的優(yōu)點(diǎn)是磁場(chǎng)完全約束在線圈內(nèi)；因此，不存在漏磁問(wèn)題和屏蔽要求。環(huán)形線圈的制造有兩種方式：一種為連續(xù)的螺旋圓環(huán)繞組；另一種為由數(shù)個(gè)短螺線管線圈組成圓環(huán)。設(shè)備第7頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六飛輪儲(chǔ)能概述

飛輪儲(chǔ)能是指利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化成動(dòng)能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要的時(shí)候再用飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電的儲(chǔ)能方式。飛輪儲(chǔ)能的研究主要著力于研發(fā)提高能量密度的復(fù)合材料技術(shù)和超導(dǎo)磁懸浮技術(shù)。其中超導(dǎo)磁懸浮是降低損耗的主要方法，而復(fù)合材料能夠提高儲(chǔ)能密度，降低系統(tǒng)體積和重量。

第8頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六工作原理飛輪儲(chǔ)能飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)主要包括轉(zhuǎn)子系統(tǒng)、軸承系統(tǒng)和轉(zhuǎn)換能量系統(tǒng)三個(gè)部分構(gòu)成。另外還有一些支持系統(tǒng)，如真空、深冷、外殼和控制系統(tǒng)?；窘Y(jié)構(gòu)如圖所示。第9頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六飛輪儲(chǔ)能使用特點(diǎn)飛輪儲(chǔ)能的技術(shù)優(yōu)勢(shì)是技術(shù)成熟度高、高功率密度、長(zhǎng)壽命、充放電次數(shù)無(wú)限以及無(wú)污染等特性。飛輪儲(chǔ)能的能量密度不夠高、自放電率高，如停止充電，能量在幾到幾十個(gè)小時(shí)內(nèi)就會(huì)自行耗盡。幾萬(wàn)轉(zhuǎn)高速飛輪系統(tǒng)損耗在100瓦左右，1千瓦時(shí)的系統(tǒng)只能維持10小時(shí)的自放電。因此，飛輪儲(chǔ)能最適合高功率、短時(shí)間放電或頻繁充放電的儲(chǔ)能需求。由于放電時(shí)間有限，飛輪儲(chǔ)能不一定是調(diào)節(jié)太陽(yáng)能發(fā)電波動(dòng)的最佳選擇。第10頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六飛輪儲(chǔ)能我國(guó)研發(fā)現(xiàn)狀我國(guó)的飛輪儲(chǔ)能研究始于上世紀(jì)80年代，30多年來(lái)，飛輪儲(chǔ)能只獲得過(guò)兩個(gè)“863”探索項(xiàng)目和一個(gè)“八五”攻關(guān)項(xiàng)目的支持，除國(guó)防領(lǐng)域外，公開(kāi)的總共投入經(jīng)費(fèi)不足500萬(wàn)元。第11頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六超級(jí)電容器，又叫雙電層電容器、電化學(xué)電容器，黃金電容、法拉電容，通過(guò)極化電解質(zhì)來(lái)儲(chǔ)能。它是一種電化學(xué)元件，但在其儲(chǔ)能的過(guò)程并不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，這種儲(chǔ)能過(guò)程是可逆的，也正因?yàn)榇顺?jí)電容器可以反復(fù)充放電數(shù)十萬(wàn)次。超級(jí)電容器儲(chǔ)能概述第12頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六超級(jí)電容器儲(chǔ)能超級(jí)電容器是利用雙電層原理的電容器。當(dāng)外加電壓加到超級(jí)電容器的兩個(gè)極板上時(shí)，與普通電容器一樣，極板的正電極存儲(chǔ)正電荷，負(fù)極板存儲(chǔ)負(fù)電荷，在超級(jí)電容器的兩極板上電荷產(chǎn)生的電場(chǎng)作用下，在電解液與電極間的界面上形成相反的電荷，以平衡電解液的內(nèi)電場(chǎng)，這種正電荷與負(fù)電荷在兩個(gè)不同相之間的接觸面上，以正負(fù)電荷之間極短間隙排列在相反的位置上，這個(gè)電荷分布層叫做雙電層，因此電容量非常大。當(dāng)兩極板間電勢(shì)低于電解液的氧化還原電極電位時(shí)，電解液界面上電荷不會(huì)脫離電解液，超級(jí)電容器為正常工作狀態(tài)（通常為3V以下），如電容器兩端電壓超過(guò)電解液的氧化還原電極電位時(shí)，電解液將分解，為非正常狀態(tài)。工作原理第13頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六超級(jí)電容器儲(chǔ)能波形圖第14頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六超級(jí)電容器儲(chǔ)能應(yīng)用領(lǐng)域1、稅控機(jī)、稅控加油機(jī)、真空開(kāi)關(guān)、智能表、遠(yuǎn)程抄表系統(tǒng)、儀器儀表、數(shù)碼相機(jī)、掌上電腦、電子門(mén)鎖、程控交換機(jī)、無(wú)繩電話等的時(shí)鐘芯片、靜態(tài)隨機(jī)存貯器、數(shù)據(jù)傳輸系統(tǒng)等微小電流供電的后備電源。

2、智能表（智能電表、智能水表、智能煤氣表、智能熱量表）作電磁閥的啟動(dòng)電源

3、太陽(yáng)能警示燈，航標(biāo)燈等太陽(yáng)能產(chǎn)品中代替充電電池。

4、手搖發(fā)電手電筒等小型充電產(chǎn)品中代替充電電池。

5、電動(dòng)玩具電動(dòng)機(jī)、語(yǔ)音IC、LED發(fā)光器等小功率電器的驅(qū)動(dòng)電源。

6.電動(dòng)汽車快速啟動(dòng)

7.電力系統(tǒng)電網(wǎng)改造戶外開(kāi)關(guān)

8.風(fēng)力發(fā)電海上風(fēng)機(jī)第15頁(yè)，共17頁(yè)，2023年，2月20日，星期六超級(jí)電容器儲(chǔ)能優(yōu)缺點(diǎn)優(yōu)點(diǎn)在很小的體積下達(dá)到法拉級(jí)的電容量；無(wú)須特別的充電電路和控制放電電路；和電池相比過(guò)充、過(guò)放都不對(duì)其壽命構(gòu)成負(fù)面影響；從環(huán)保的角度考