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储能、微电网、电动汽车、分布式发电如何构筑智能电网(6)

北极星智能电网在线  来源:证券导刊  作者:徐超  2013/7/24 15:37:07  我要投稿  

(1)蓄电池储能。蓄电池储能是目前微电网中应用最广泛、最有前途的储能方式之一。蓄电池储能可以解决系统高峰负荷时的电能需求,也可用蓄电池储能来协助无功补偿装置,有利于抑制电压波动和闪变。然而蓄电池的充电电压不能太高,要求充电器具有稳压和限压功能。蓄电池的充电电流不能过大,要求充电器具有稳流和限流功能,所以它的充电回路也比较复杂。另外充电时间长,充放电次数仅数百次,因此限制了使用寿命,维修费用高。如果过度充电或短路容易爆炸,不如其他储能方式安全。由于在蓄电池中使用了铅等有害金属,所以其还会造成环境污染。蓄电池的效率一般在60%-80%之间,取决于使用的周期和电化学性质。

目前,按照其使用不同的化学物质,可以将蓄电池储能分为以下几种方式:1)铅酸蓄电池,尽管铅酸蓄电池还有不少缺点,但是目前能够商业化运用的主要还是铅酸蓄电池,它具有几个比较显著的优点:成本低廉,原材料丰富,制造技术成熟,能够实现大规模生产。但是铅酸蓄电池体积较大,特性受环境温度影响比较明显。2)锂离子电池,锂离子电池是近年来兴起的新型高能量二次电池,由日本的索尼公司在1992年率先推出。其工作电压高、体积小、储能密度高(300~400kWh/m3)、无污染、循环寿命长。但是锂离子电池要想大规模生产还有一定难度,因为它特殊的包装和内部的过充电保护电路造成了锂离子电池的高成本。3)其他电池,随着技术的不断发展,近年来钠硫电池和液流钒电池的研究取得突破性进展。这两种电池具有高能量效率、无放电现象、使用寿命长等优良特性,在国外一些微电网研究系统中得到运用[9]。但是,由于价格原因,在微电网中的大规模运用还有待时日。

(2)超导储能。超导储能系统(SMES)利用由超导体制成的线圈,将电网供电励磁产生的磁场能量储存起来,在需要时再将储存的能量送回电网或直接给负荷供电。SMES与其他储能技术相比,由于可以长期无损耗储存能量,能量返回效率很高;并且能量的释放速度快,通常只需几秒钟,因此采用SMES可使电网电压、频率、有功和无功功率容易调节。但是,超导体由于价格太高,造成了一次性投资太大。随着高温超导和电力电子技术的发展促进了超导储能装置在电力系统中的应用,在20世纪90年代已被应用于风力发电系统和光伏发电系统。SMES快速的功率吞吐能力和较为灵活的四象限调节能力,使得它可以有效地跟踪电气量的波动,提高系统的阻尼。提出使用超导储能单元使风力发电机组输出的电压和频率稳定,SMES单元接于异步发电机的母线上,SMES的有功控制器采用异步发电机的转速偏差量作为控制信号。利用超导储能系统使光伏系统运行稳定性增加,并能提高吸收和释放有功、无功的速率。

(3)飞轮储能。飞轮储能技术是一种机械储能方式。早在20世纪50年代就有人提出利用高速旋转的飞轮来储存能量,并应用于电动汽车的构想。但是直到80年代,随着磁悬浮技术、高强度碳素纤维和现代电力电子技术的新进展,使得飞轮储能才真正得到应用。

飞轮储能具有效率高、建设周期短、寿命长、高储能量等优点,并且充电快捷,充放电次数无限,对环境无污染。但是,飞轮储能的维护费用相对其他储能方式要昂贵得多。国内外对其在微电网中的运用做了不少研究。提到利用飞轮储能解决微电网稳定性的问题,建立了微网中的飞轮储能模型,并利用PQ控制实现了系统的稳定性。采用静止无功补偿器与飞轮储能系统相结合,以减小风电引起的电能质量问题,文中建立了系统的模型,并取得了很好的效果。

(4)超级电容器储能。超级电容器是由特殊材料制作的多孔介质,与普通电容器相比,它具有更高的介电常数,更大的耐压能力和更大的存储容量,又保持了传统电容器释放能量快的特点,逐渐在储能领域中被接受。根据储能原理的不同,可以把超级电容器分为双电层电容器和电化学电容器。超级电容器与蓄电池比较具有功率密度大、充放电循环寿命长、充放电效率高、充放电速率快、高低温性能好、能量储存寿命长等特点。与飞轮储能和超导储能相比,它在工作过程中没有运动部件,维护工作极少,相应的可靠性非常高。这样的特点使得它在应用于微电网中有一定优势。在边远的缺电地区,太阳能和风能是最方便的能源,作为这两种电能的储能系统,蓄电池有使用寿命短、有污染的弱点,超导储能和飞轮储能成本太高,超级电容器成为较

(三)电动汽车入网(V2G)

1.新能源汽车。

新能源汽车是指除汽油、柴油发动机之外所有其它能源汽车。包括燃料电池汽车、混合动力汽车、氢能源动力汽车和太阳能汽车等。与传统燃油车辆在使用过程中产生了大量的有害废气相比,新能源汽车不仅废气排放量比较低,还可以大大减少对不可再生石油资源的依赖。

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