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        光伏發電為什么要有儲能?

        添加時間:2022-07-08 10:42:33   瀏覽次數: 次    【 】   打印   關閉窗口

         從嚴格意義上講光伏發電是不需要配備儲能裝置。但是為了在新能源不斷發展,份額不斷增大的前提下,整個電力系統能穩定運行,儲能裝置便應運而生,它的主要作用就是在負荷低谷時段,不影響發電設備的出力,把這部分能量儲存起來,待到負荷高峰時,再把儲存的能量釋放。

        儲能有哪些種類又有哪些優點與缺點

        電類儲能有多少種類型?電氣類儲能的應用形式只有超級電容器儲能和超導儲能。

        1、超級電容器儲能

        根據電化學雙電層理論研制而成的,又稱雙電層電容器,兩電荷層的距離非常小(一般0.5mm以下),采用特殊電極結構,使電極表面積成萬倍的增加,從而產生極大的電容量。

        超級電容器儲能開發已有50多年的歷史,近二十年來技術進步很快,使它的電容量與傳統電容相比大大增加,達到幾千法拉的量級,而且比功率密度可達到傳統電容的十倍。

        超級電容器儲能將電能直接儲存在電場中,無能量形式轉換,充放電時間快,適合用于改善電能質量。由于能量密度較低,適合與其他儲能手段聯合使用。

        2、超導儲能

        超導儲能系統是由一個用超導材料制成的、放在一個低溫容器(cryogenicvessel)(杜瓦Dewar)中的線圈、功率調節系統(PCS)和低溫制冷系統等組成。

        能量以超導線圈中循環流動的直流電流方式儲存在磁場中。

        超導儲能適合用于提高電能質量,增加系統阻尼,改善系統穩定性能,特別是用于抑制低頻功率振蕩。

        但是由于其格昂貴和維護復雜,雖然已有商業性的低溫和高溫超導儲能產品可用,在電網中應用很少,大多是試驗性的。SMES在電力系統中的應用取決于超導技術的發展(特別是材料、低成本、制冷、電力電子等方面技術的發展)。

        3、鉛酸電池

        鉛酸電池是世界上應用最廣泛的電池之一。鉛酸電池內的陽極(PbO2)及陰極(Pb)浸到電解液(稀硫酸)中,兩極間會產生2V的電勢,這就是鉛酸電池的原理。

        鉛酸電池常常用于電力系統的事故電源或備用電源,以往大多數獨立型光伏發電系統配備此類電池。目前有逐漸被其他電池(如鋰離子電池)替代的趨勢。

        4、鋰離子電池

        鋰離子電池實際上是一個鋰離子濃差電池,正負電極由兩種不同的鋰離子嵌入化合物構。

        充電時,Li+從正極脫嵌經過電解質嵌入負極,此時負極處于富鋰態,正極處于貧鋰態;放電時則相反,Li+從負極脫嵌,經過電解質嵌入正極,正極處于富鋰態,負極處于貧鋰態。

        由于鋰離子電池在電動汽車、計算機、手機等便攜式和移動設備上的應用,所以它目前幾乎已成為世界上應用最為廣泛的電池。

        鋰離子電池的能量密度和功率密度都較高,這是它能得到廣泛應用和關注的主要原因。

        它的技術發展很快,近年來,大規模生產和多場合應用使其價格急速下降,因而在電力系統中的應用也越來越多。

        鋰離子電池技術仍然在不斷地開發中,目前的研究集中在進一步提高它的使用壽命和安全性,降低成本、以及新的正、負極材料的開發上。

        5、鈉硫電池

        鈉硫電池的陽極由液態的硫組成,陰極由液態的鈉組成,中間隔有陶瓷材料的貝塔鋁管。電池的運行溫度需保持在℃以上,以使電極處于熔融狀態。

        日本的NGK公司是世界上唯一能制造出高性能的鈉硫電池的廠家。目前采用的模塊,可由多個的模塊組成MW級的大容量的電池組件。

        在日本、德國、法國、美國等地已建有約多處此類儲能電站,主要用于負荷調平、移峰、改善電能質量和可再生能源發電,電池價格仍然較高。

        6、全釩液流電池

        在液流電池中,能量儲存在溶解于液態電解質的電活性物種中,而液態電解質儲存在電池外部的罐中,用泵將儲存在罐中的電解質打入電池堆棧,并通過電極和薄膜,將電能轉化為化學能,或將化學能轉化為電能。

        液流電池有多個體系,其中全釩氧化還原液流電池(vanadiumredoxflowbattery,VRFB)最受關注。

        這種電池技術最早為澳大利亞新南威爾士大學發明,后技術轉讓給加拿大的VRB公司。

        在年以后被中國的普能公司收購,中國的普能公司的產品在國內外一些試點工程項目中獲得了應用。

        電池的功率和能量是不相關的,儲存的能量取決于儲存罐的大小,因而可以儲存長達數小時至數天的能量,容量也可達MW級,適合于應用在電力系統中。

        儲能優點與缺點:

        各種類型的儲能系統中,鋰離子電池儲能是目前技術相對成熟的一種儲能方式。以橄欖石型磷酸鐵鋰為活性物質的鋰離子二次電池,具有較高的能量密度、較低的生產制造成本以及使用壽命長等諸多優點。在電動汽車產業的推動下,與磷酸鐵鋰電池有關的荷電狀態估算、電池集成技術、管理系統等方面更是進行了廣泛、深入的研究工作。然而,這些研究多數是在電動汽車使用環境、運行工況和使用條件下進行的,其研究成果和結論并不完全適用于以大規模能量輸入/輸出為特征的電網儲能系統。

        儲能定義:

        從廣義上講,儲能即能量存儲,是指通過一種介質或者設備,把一種能量形式用同一種或者轉換成另一種能量形式存儲起來,基于未來應用需要以特定能量形式釋放出來的循環過程。

        從狹義上講,針對電能的存儲,儲能是指利用化學或者物理的方法將產生的能量存儲起來并在需要時釋放的一系列技術和措施。

        九種儲能電池技術優劣對比:

        一、鉛酸電池

        主要優點:

        1、原料易得,價格相對低廉;

        2、高倍率放電性能良好;

        3、溫度性能良好,可在-40~+60℃的環境下工作;

        4、適合于浮充電使用,使用壽命長,無記憶效應;

        5、廢舊電池容易回收,有利于保護環境。

        主要缺點:

        1、比能量低,一般30~/kg;

        2、使用壽命不及Cd/Ni電池;

        3、制造過程容易污染環境,必須配備三廢處理設備。

        二、鎳氫電池

        主要優點:

        1、與鉛酸電池比,能量密度有大幅度提高,重量能量密度/kg,體積能量密度都有所提高/L;

        2、功率密度高,可大電流充放電;

        3、低溫放電特性好;

        4、循環壽命(提高到次);

        5、環保無污染;

        6、技術比較鋰離子電池成熟。

        主要缺點:

        1、正常工作溫度范圍-15~40℃,高溫性能較差;

        2、工作電壓低,工作電壓范圍1.0~1.4V;

        3、價格比鉛酸電池、鎳氫電池貴,但是性能比鋰離子電池差。

        三、鋰離子電池

        主要優點:

        1、比能量高;

        2、電壓平臺高;

        3、循環性能好;

        4、無記憶效應;

        5、環保,無污染;目前是最好潛力的電動汽車動力電池之一。

        四、超級電容

        主要優點:

        1、功率密度高;

        2、充電時間短。

        主要缺點:能量密度低,僅1-/kg,超級電容續航里程太短,不能作為電動汽車主流電源。

        五、燃料電池

        主要優點:

        1、比能量高,汽車行駛里程長;

        2、功率密度高,可大電流充放電;

        3、環保,無污染。

        主要缺點:

        1、系統復雜,技術成熟度差;

        2、氫氣供應系統建設滯后;

        3、對空氣中二氧化硫等有很高要求。由于國內空氣污染嚴重,在國內的燃料電池車壽命較短。

        六、鈉硫電池1、高比能量(理論/kg;實際/kg);

        2、高功率(放電電流密度可達~/cm2);

        3、充電速度快(充滿);

        4、長壽命(15;~);

        5、無污染,可回收(Na,S回收率近%);6、無自放電現象,能量轉化率高;1、工作溫度高,其工作溫度在~度,電池工作時需要一定的加熱保溫,啟動慢;

        2、價格昂貴,萬元/每度;

        3、安全性差。

        七、液流電池(釩電池)1、安全、可深度放電;

        2、規模大,儲罐尺寸不限;

        3、有很大的充放電速率;

        4、壽命長,高可靠性;

        5、無排放,噪音小;

        6、充放電切換快,只需0.02;

        7、選址不受地域限制。1、正極、負極電解液交叉污染;

        2、有的要用價貴的離子交換膜;

        3、兩份溶液體積大,比能量低;

        4、能量轉換效率不高。

        八、鋰空氣電池

        致命缺陷:固體反應生成物氧化鋰()會在正極堆積,使電解液與空氣的接觸被阻斷,從而導致放電停止??茖W家認為,鋰空氣電池的性能是鋰離子電池的10倍,可以提供與汽油同等的能量。鋰空氣電池從空氣中吸收氧氣充電,因此這種電池可以更小、更輕。全球不少實驗室都在研究這種技術,但如果沒有重大突破,要想實現商用可能還需要10年。

        九、鋰硫電池(鋰硫電池是一類極具發展前景的高容量儲能體系)1、能量密度高,理論能量密度可達/kg;

        2、原材料成本低;

        3、能源消耗少;

        4、低毒。


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