2.2常用的储能方式
目前,储能技术主要有物理储能(如抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等)、化学储能(如各类蓄电池、可再生燃料电池、液流电池、超级电容器等)和电磁储能(如超导电磁储能等)等。
1)物理储能中最成熟、应用最普遍的是抽水蓄能,主要用于电力系统的调峰、填谷、调频、调相、紧急事故备用等。抽水蓄能的释放时间可以从几个小时到几天,其能量转换效率在70%~85%。抽水蓄能电站的建设周期长且受地形限制,当电站距离用电区域较远时输电损耗较大。压缩空气储能早在1978年就实现了应用,但由于受地形、地质条件制约,没有大规模推广。飞轮储能利用电动机带动飞轮高速旋转,将电能转化为机械能存储起来,在需要时飞轮带动发电机发电。飞轮储能的特点是寿命长、无污染、维护量小,但能量密度较低,可作为蓄电池系统的补充。
2)化学储能种类比较多,技术发展水平和应用前景也各不相同:
(1)蓄电池储能是目前最成熟、最可靠的储能技术,根据所使用化学物质的不同,可以分为铅酸电池、镍镉电池、镍氢电池、锂离子电池、钠硫电池等。铅酸电池具有技术成熟,可制成大容量存储系统,单位能量成本和系统成本低,安全可靠和再利用性好等特点,也是目前最实用的储能系统,已在小型风力发电、光伏发电系统以及中小型分布式发电系统中获得广泛应用,但因铅是重金属污染源,铅酸电池不是未来的发展趋势。锂离子、钠硫、镍氢电池等先进蓄电池成本较高,大容量储能技术还不成熟,产品的性能目前尚无法满足储能的要求,其经济性也无法实现商业化运营。
(2)大规模可再生燃料电池投资大、价格高,循环转换效率较低,目前尚不宜作为商业化的储能系统。
(3)液流储能电池具有能量转换效率较高,运行、维护费用低等优点,是高效、大规模并网发电储能、调节的首选技术之一。液流储能技术在美国、德国、日本和英国等发达国家已有示范性应用,我国目前尚处于研究开发阶段。
(4)超级电容器是20世纪80年代兴起的一种新型储能器件,由于使用特殊材料制作电极和电解质,这种电容器的存储容量是普通电容器的20~1000倍,同时又保持了传统电容器释放能量速度快的优点,目前已经不断应用于高山气象站、边防哨所等电源供应场合。
3)超导电磁储能利用超导体制成线圈储存磁场能量,功率输送时无需能源形式的转换,具有响应速度快、转换效率高、比容量/比功率大等优点,可以充分满足输配电网电压支撑、功率补偿、频率调节,提高电网稳定性和功率输送能力的要求。和其他储能技术相比,超导电磁储能仍很昂贵,除了超导体本身的费用外,维持系统低温导致维修频率提高以及产生的费用也相当可观。目前,在世界范围内有许多超导电磁储能工程正在运行或者处于研制阶段。