分布式发电系统中储能系统的作用课件.ppt

《分布式发电系统中储能系统的作用课件.ppt》由会员分享，可在线阅读，更多相关《分布式发电系统中储能系统的作用课件.ppt（34页珍藏版）》请在装配图网上搜索。

1、分 布 式 发 电 系 统 中储 能 系 统黄 科 元 副 教 授 储 能 技 术 是 通 过 装 置 或 物 理 介 质 将能 量 储 存 起 来 以 便 以 后 需 要 时 利 用的 技 术 。 储 能 技 术 按 照 储 存 介 质 进行 分 类 ， 可 以 分 为 机 械 类 储 能 、 电气 类 储 能 、 电 化 学 类 储 能 、 热 储 能和 化 学 类 储 能 。 分 布 式 发 电 系 统 储 能 系统 的 作 用 主 要 体 现 在 ：（ 1） 对 变 化 负 荷 的 匹 配 ， 可 提 高 机 组 效 率 ， 实 现 节 能 减 排 电 力 系 统 的 负 荷 是 时

2、刻 变 化 的 。 而 为 了 使 发 电机 组 能 运 行 在 高 输 出 功 率 区 域 ， 一 般 要 求 机 组 （ 特别 是 承 担 基 本 符 合 的 火 电 机 组 ） 不 能 轻 载 运 行 。 这就 导 致 在 低 负 荷 下 多 发 的 电 未 能 利 用 而 浪 费 ， 而 在电 力 系 统 发 电 容 量 不 足 时 又 不 能 满 足 峰 值 负 荷 。 当系 统 中 装 设 储 能 系 统 时 ， 可 以 分 别 在 峰 值 和 低 谷 时发 电 和 充 电 。 从 而 很 好 的 与 系 统 变 化 的 负 荷 相 匹 配 ，提 高 电 站 的 运 行 效 率 ，

3、 减 少 运 行 成 本 ， 节 约 了 能 源 ，实 现 节 能 减 排 （ 2)维 持 系 统 的 稳 定 运 行 ， 提 高 供 电 质 量 电 力 系 统 有 功 和 无 功 功 率 对 电 力 系 统 的 频 率 和电 压 有 很 大 影 响 。 而 负 荷 的 有 功 和 无 功 是 迅 速 变 化的 ， 分 布 式 发 电 储 能 系 统 的 存 在 可 以 配 合 分 布 式 发电 系 统 快 速 响 应 有 功 无 功 的 这 种 变 化 ， 从 而 避 免 了电 力 系 统 跟 踪 负 荷 变 化 的 困 难 ， 提 高 电 网 功 率 因 数 ，保 证 电 网 电 压 和

4、 频 率 的 稳 定 ， 从 而 促 进 系 统 的 稳 定和 提 高 供 电 质 量 。 特 别 是 对 短 时 间 内 负 荷 的 较 大 变化 ， 储 能 系 统 的 及 时 补 偿 还 可 以 减 小 它 对 电 网 的 冲击 （ 3） 延 缓 系 统 对 新 增 发 电 容 量 的 需 求 ，提 高 设 备 利 用 率 由 于 储 能 系 统 能 够 起 到 削 峰 填 谷 的 作 用 ， 因 此可 以 避 免 发 电 系 统 为 了 满 足 峰 值 负 荷 需 求 而 增 加 投资 加 大 系 统 的 容 量 ， 从 而 减 缓 了 电 力 系 统 对 于 调 峰用 机 组 容 量

5、 的 要 求 。 这 样 大 电 厂 不 必 为 了 负 荷 的 峰和 谷 而 经 常 开 关 机 组 ， 这 样 就 可 以 提 高 发 电 设 备 的利 用 率 （ 4） 降 低 电 能 损 耗 ，增 大 输 电 线 容 量 由 于 分 布 式 发 电 系 统 储 能 设 备 一 般 靠 近负 荷 中 心 ， 可 就 近 即 时 补 充 负 荷 需 求 。 大 电厂 一 般 分 布 在 原 理 负 荷 的 偏 远 地 区 ， 这 样 就可 以 减 小 电 能 远 距 离 输 送 时 在 输 电 线 路 上 的损 耗 ， 从 而 减 轻 了 输 电 线 路 的 负 担 ， 也 因 此提 高

6、了 原 来 输 电 线 路 输 电 的 能 力 （ 5） 提 高 黑 启 动 能 力 分 布 式 发 电 系 统 很 多 都 需 要 依 赖 由 外 界 电 源的 辅 助 来 启 动 。 而 当 电 网 发 生 停 电 事 故 时 ， 一 般分 布 式 发 电 系 统 所 能 依 靠 的 电 网 的 电 力 也 会 同 时被 切 断 了 ， 使 分 布 式 发 电 系 统 变 成 了 孤 岛 。 当 配备 有 储 能 系 统 时 ， 分 布 式 发 电 系 统 就 可 以 独 立 地启 动 并 持 续 运 行 ， 从 而 增 强 了 该 系 统 的 黑 启 动 能力 （ 6） 可 用 于 再

7、生 能 源 优 化 ， 推 动 可再 生 能 源 开 发 应 用 。 新 能 源 在 发 电 方 面 的 许 多 固 有 缺 陷 ， 使 新 能源 的 发 展 应 用 受 到 了 阻 碍 ， 而 储 能 系 统 的 加 入很 好 的 弥 补 了 其 中 的 一 些 不 足 ， 推 动 了 新 能 源在 更 广 范 围 内 的 应 用 ， 从 而 一 方 面 提 高 能 源 利用 的 效 率 ； 另 一 方 面 ， 减 少 了 化 石 能 源 的 使 用 ，使 各 种 能 源 得 到 更 合 理 的 配 置 与 利 用 （ 7） 减 小 电 力 设 备 的 维 护 需 求 由 于 储 能 系 统

8、 可 以 维 持 电 网 中 电 压和 频 率 的 相 对 稳 定 ， 减 小 变 化 负 荷 导 致的 潮 流 等 问 题 对 电 力 系 统 的 冲 击 ， 从 而使 电 力 设 备 运 行 于 高 效 率 工 作 点 ， 优 化了 电 力 设 备 的 运 行 环 境 ， 所 以 可 以 减 小电 力 设 备 的 维 护 。 LOGO 几 种 典 型 的 储 能 系 统超 级 电 容 储 能 系 统蓄 电 池 储 能 系 统超 导 储 能 系 统飞 轮 储 能 系 统压 缩 空 气 储 能 系 统 超 级 电 容 储 能 系 统 SCESSCES系 统 主 要 由 3部 分 组 成 ， 分

9、 别 为 储 存 能 量 用 的 超 级 电 容器 组 件 阵 列 、 进 行 能 量 变 换 与 传 输 的 电 能 转 换 系 统 和 基 于 微处 理 器 的 综 合 控 制 系 统 。 SCES系 统 主 要 运 行 在 两 种 模 式 下 ： 独 立 运 行 模 式 (当 电 网电 压 过 高 、 过 低 或 瞬 时 停 电 时 )和 并 网 运 行 模 式 (当 电 网 电 压出 现 波 动 与 闪 变 时 )。 独 立 运 行 时 ， 将 储 存 的 直 流 电 能 转 换成 三 相 可 控 的 交 流 电 能 送 入 配 电 网 ， 暂 时 代 替 电 网 维 持 负 载电 压

10、 ， 防 止 停 电 。 逆 变 器 控 制 单 元 采 用 电 压 电 流 双 环 控 制 技术 可 实 现 稳 态 误 差 小 、 响 应 快 、 总 谐 波 畸 变 率 低 。 并 网 运 行时 ， 作 为 电 网 的 动 态 补 偿 装 置 ， 当 电 网 电 压 出 现 波 动 与 闪 变等 电 能 质 量 问 题 时 对 电 压 进 行 动 态 补 偿 ， 改 善 用 户 电 能 质 量。 此 时 ， 储 能 系 统 控 制 单 元 加 入 了 功 率 补 偿 控 制 ， SCES系统 向 电 网 输 送 的 有 功 和 无 功 功 率 跟 随 参 考 补 偿 功 率 的 变 化

11、，协 助 电 网 的 能 量 供 给 ， 从 而 提 高 电 力 系 统 稳 定 性 和 对 负 荷 供 电 的 可 靠 性 优 点 ： （ 1） 很 高 的 功 率 密 度 。 其 输 出 功 率 密 度 是 一 般蓄 电 池 的 数 十 倍 ； （ 2） 极 长 的 充 放 电 循 环 寿 命 。 其 循 环 寿命 可 达 万 次 以 上 ； （ 3） 非 常 短 的 充 电 时 间 ； （ 4） 蓄 能 时间 长 。 超 级 电 容 器 蓄 能 过 程 中 ， 虽 然 也 有 微 小 的 漏 电 电 流 ，但 蓄 能 寿 命 可 以 认 为 是 无 限 的 ； （ 5） 高 可 靠 性

12、。 超 级 电 容器 没 有 运 动 部 件 ， 维 护 工 作 少 ， 因 而 可 靠 性 非 常 高 。 从 它的 优 点 可 以 看 出 ， 在 边 远 地 区 ， 超 级 电 容 器 可 以 和 风 力 发电 装 置 或 太 阳 能 发 电 装 置 组 成 混 合 电 源 ， 使 得 在 无 风 或 夜间 也 可 以 提 供 足 够 的 电 能 。超 级 电 容 储 能 系 统 蓄 电 池 储 能 系 统电 池 储 能 系 统 (BESS) 具 有 控 制 有 功功 率 流 的 能 力 ， 能 够 同 时 对 接 入 点 的有 功 功 率 和 无 功 功 率 进 行 调 节 ， 为 高

13、压 输 电 系 统 提 供 快 速 的 响 应 容 量 ， 有效 提 高 了 电 力 系 统 的 稳 定 性 、 可 靠 性和 电 能 质 量蓄 电 池 种 类 繁 多 ， 特 点 各 不 相 同 ， 也 就 各 有 优 势 。 LOGO 几 种 典 型 的 储 能 系 统是 一 类 由 锂 金 属或 锂 合 金 为 负 极材 料 、 使 用 非 水电 解 质 溶 液 的 电池 。 主 要 应 用 于便 携 式 的 移 动 设备 中 ， 其 效 率 可达 95%以 上 ， 放电 时 间 可 达 数 小时 ， 循 环 次 数 可达 5000 次 或 更 多 ， 响 应 快 速 ， 是 电池 中

14、能 量 最 高 的实 用 性 电 池 ， 目前 来 说 用 的 最 多 LOGO NaS电 池 系 统 NaS电 池 特 性 优 良 ， 具 有 能 量 密 度 高 、 无 自 放 电 、 运 行 寿 命 长 、 便于 现 场 安 装 与 维 护 以 及 环 境 友 好 及 突 出 的 超 载 脉 冲 功 率 输 出 特 性 和 迅速 的 动 态 特 性 等 诸 多 优 点 ， 为 NAS电 池 储 能 系 统 在 电 力 系 统 的 应 用 提供 了 广 泛 的 前 景 。 近 年 来 NaS电 池 在 日 本 ， 北 美 ， 欧 洲 的 电 力 系 统 中得 到 迅 速 发 展 已 被 用

15、 干 负 荷 平 定 或 负 荷 削 峰 、 不 问 断 供 电 （ UPS)或应 急 电 源 、 电 能 质 量 维 护 以 及 风 能 发 电 等 多 种 场 台 ， 并 且 在 输 配 电 系统 的 有 、 无 功 点 支 持 及 多 功 能 电 能 储 存 系 统 中 有 广 泛 应 用 前 景 LOGO NaS电 池 系 统 超 导 储 能 系 统 SMES 超 导 蓄 能 系 统 具 有 独 特 的 优 点 ： 噪 音 低 、 高 可 靠 性 、 高 转 换 效 率 （ 可 达95 ） 和 很 快 的 反 应 速 度 （ 可 达 几 毫 秒 ） 。 但 是 也 有 致 命 的 缺

16、点 ： 一 是 超 导蓄 能 系 统 需 要 压 缩 器 和 水 泵 来 维 持 液 体 的 低 温 ， 使 系 统 复 杂 ， 且 导 致 维 修 频率 提 高 ； 二 是 成 本 太 高 ， 至 今 为 止 ， 超 导 蓄 能 系 统 的 成 本 比 其 它 类 型 的 蓄 能系 统 的 成 本 高 得 多 。 25kJ超 导 储 能 用 磁 体 飞 轮 储 能 系 统 FESS 飞 轮 储 能 密 度 大 、 能 量 转 换 效 率 高 、 寿 命 长 、 充 电 时 间 短 、 适 应 各 种 环 境 、可 重 复 深 度 放 电 ， 无 过 充 、 放 电 问 题 ， 对 温 度 不

17、 敏 感 等 ， 应 用 前 景 广 阔 。 飞 轮蓄 能 系 统 主 要 用 于 电 力 系 统 中 ， 如 改 善 电 能 质 量 ， 作 为 化 学 电 池 的 补 充 及 替 代UPS电 源 等 。 目 前 ， 正 在 运 行 和 开 发 的 飞 轮 有 核 聚 变 研 究 用 飞 轮 系 统 、 电 气 化 铁 道 用 飞轮 系 统 、 不 间 断 电 源 用 超 高 速 低 损 耗 飞 轮 、 低 空 轨 道 卫 星 用 飞 轮 系 统 、 电 动 汽车 用 飞 轮 电 池 、 高 温 超 导 磁 悬 浮 飞 轮 等 80年 代 以 来 ， 新 型 复 合 材 料 碳 素 纤 维

18、的 发 展 使 得飞 轮 的 周 边 线 速 度 可 以 超 过 1000 m s， 大 大 增 加 了飞 轮 的 储 能 密 度 。 高 温 超 导 磁 悬 浮 轴 承 技 术 的 研 究 使得 飞 轮 轴 承 的 摩 擦 力 大 幅 度 减 小 ， 再 配 以 空 气 抽 真 空技 术 ， 飞 轮 机 组 的 效 率 可 以 达 到 80 以 上 ， 高 于 抽 水蓄 能 电 站 。 现 代 电 力 电 子 技 术 的 发 展 为 解 决 飞 轮 电 机的 高 速 旋 转 驱 动 问 题 以 及 能 量 的 转 换 和 传 递 问 题 创 造了 条 件 其 他 的 可 应 用 的 分 布

19、式 发 电 系 统 储 能 系 统电 解 水 制 氢这 种 储 能 系 统 需 与 燃 料 电 池 联 合 应 用 。 在 系 统 运 行 过 程中 ， 当 负 荷 减 小 或 发 电 容 量 增 加 时 ， 将 多 余 的 电 能 用 来电 解 水 ， 使 氢 和 氧 分 离 ， 作 为 燃 料 电 池 的 燃 料 送 入 燃 料电 池 中 存 储 起 来 ； 当 负 荷 增 加 时 或 发 电 容 量 不 足 时 ， 使存 储 在 燃 料 电 池 中 的 氢 和 氧 进 行 化 学 反 应 直 接 产 生 电 能 ，继 续 向 负 荷 供 电 ， 从 而 保 证 供 电 的 连 续 性 。

20、 LOGO 二 、 电 能 储 存 技 术 压 缩 空 气 储 能 压 缩 空 气 储 能 （ CAES） 采 用 压 缩 空 气 作 为 储 能 介 质 , 将 电 能 转 换 为 压 缩空 气 , 根 据 需 要 时 通 过 控 制 压 缩 空 气 的 释 放 速 度和 时 间 , 得 到 稳 定 、 可 靠 的 电 能 。 单 位 重 量 持 续 功 率 20-50 W/kg单 位 重 量 传 递 能 量 5-10 Wh/kg 典 型 储 存 时 间 5-30min 系 统 价 格 : 1000-1500 $/kWh LOGO 二 、 电 能 储 存 技 术 压 缩 空 气 储 能 29

21、0 MW， 德 国 ，Huntorf电 站 ， 1978 110 MW， 美 国 ， McIntosh AEC电 站 ， 1991. 2700 MW， 美 国 ， Norton， 在 建 。压 缩 空 气 储 能 的 商 业 化 运 营 压 缩 空 气 储 能 系 统 CAES “ 压 缩 空 气 蓄 能 ” 技 术 的 基本 原 理 是 利 用 富 余 的 电 能 将空 气 压 缩 ， 注 入 地 下 储 气 库 ，以 一 种 类 似 天 然 气 的 方 式 保存 在 地 下 。 电 力 不 足 时 ， 将这 些 压 缩 空 气 导 入 涡 轮 发 电机 ， 帮 助 天 然 气 燃 烧 ，

22、供 给燃 气 轮 机 的 能 量 就 是 压 缩 空气 的 势 能 加 上 天 然 气 化 学 能的 总 和 ， 这 样 产 生 的 能 量 很大 。 在 充 压 和 释 放 的 循 环 中 ，压 缩 空 气 蓄 能 电 站 发 出 的 电量 大 于 充 压 所 需 的 电 量 ， 可以 节 省 1/22/3的 燃 烧 成 本 。 LOGO 二 、 电 能 储 存 技 术 压 缩 空 气 储 能优 点 宽 工 作 温 度 范 围 多 次 充 电 /放 电 循 环 使 用 寿 命 长 （ 20年 ） 对 环 境 影 响 小缺 点 成 本 功 耗 系 统 复 杂 能 量 密 度 LOGO 二 、

23、电 能 储 存 技 术 压 缩 空 气 储 能 抽 水 储 能将 电 网 低 谷 时 利 用 过 剩 电 力 作 为 液态 能 量 媒 体 的 水 从 地 势 低 的 水 库 抽 到地 势 高 的 水 库 ， 电 网 峰 荷 时 高 地 势 水库 中 的 水 回 流 到 下 水 库 推 动 水 轮 机 发电 机 发 电 ， 效 率 一 般 为 75%左 右 ， 俗称 进 4出 3， 具 有 日 调 节 能 力 ， 用 于 调峰 和 备 用 。不 足 之 处 ： 选 址 困 难 ， 及 其 依 赖 地 势 ；投 资 周 期 较 大 ， 损 耗 较 高 ， 包 括 抽 蓄损 耗 +线 路 损 耗

24、； 现 阶 段 也 受 中 国 电价 政 策 的 制 约 ， 去 年 中 国 80%以 上 的抽 蓄 都 晒 太 阳 ， 以 后 可 能 会 好 些 ， 但肯 定 不 是 储 能 的 发 展 趋 势 Nordri设计工作室ppt模版发布供大家免费下载使用。版权为NORDRI设计工作室所有。您可以自行使用、修改、复制本模版。转载、发表或以其它方式利用本模版上内容，亦或您需更进一步的服务，请和我们联系。 总 体 来 说 ， 目 前 研 究 发 展 主 要 还 是 集 中 于 超 级 电 容和 电 池 （ 锂 电 池 ） 上 。 材 料 领 域 的 突 破 才 是 关 键 。 Many thanks!