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風電快速發展呼喚儲能技術鼎力支撐

放大字體  縮小字體 發布日期:2017-10-27   來源:中國儲能網  瀏覽次數:316
核心提示:隨著全球性的能源短缺、油價攀升、環境污染和氣候變暖問題日益突出,各國政府紛紛把傳統能源向新能源轉型作為尋找可持續發展途徑和培育新的經濟增長點的重大戰略選擇。黨的十九大提出加快建立綠色生產和消費的法律制度和政策導向,建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系。構建市場導向的綠色技術創新體系,推進能源生產和消費革命,構建清潔低碳、安全高效的能源體系。大力發展新能源,推動能源生產和消費革命,是堅持綠色發展和建設生態文明的重要保障。
   隨著全球性的能源短缺、油價攀升、環境污染和氣候變暖問題日益突出,各國政府紛紛把傳統能源向新能源轉型作為尋找可持續發展途徑和培育新的經濟增長點的重大戰略選擇。黨的十九大提出加快建立綠色生產和消費的法律制度和政策導向,建立健全綠色低碳循環發展的經濟體系。構建市場導向的綠色技術創新體系,推進能源生產和消費革命,構建清潔低碳、安全高效的能源體系。大力發展新能源,推動能源生產和消費革命,是堅持綠色發展和建設生態文明的重要保障。
 
  開發和利用綠色能源,是人類對美好生活的期盼,對環境、社會、人類和諧發展的價值體系的認同。
 
  10月21日下午,由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會與中國儲能網聯合組織的全國儲能產業巡回調研團來到目前國內最大規模運行的國電龍源電力5兆瓦/10兆瓦時全釩液流電池儲能電池系統應用示范工程參觀交流。
 
  龍源電力法庫臥牛石風電場位于遼寧省沈陽市法庫縣,項目占地面積約16 平方公里,總投資約4.5億元,規模為50兆瓦風力發電,配套5兆瓦/10兆瓦時的全釩液流電池儲能系統。大連融科儲能技術發展有限公司(以下簡稱“融科儲能”)為此項目提供全套儲能系統解決方案支持。
 
  融科儲能銷售總監張宇等相關人員接待了來訪調研團,并與調研團專家就該項目建設、全釩液流電池儲能電池系統應用狀況、儲能支持政策建議等話題做了深入交流。
 
  風電快速發展呼喚儲能技術支撐
 
  截止今年上半年,我國可再生能源發電裝機突破6億千瓦。上半年,各類可再生能源發電新增裝機3700萬千瓦,約占全部電力新增裝機的70%左右,這說明了我國能源結構調整速度進一步加快,可再生能源已經進入了規?;l展的新階段。目前,我國水電、風電、光伏發電裝機容量已穩居全球首位。
 
  國家能源局統計數據顯示,到6月底全國風電累計裝機1.54億千瓦,其中中東部和南方地區占比上升至24%,“三北”地區占比下降至76%。今年上半年,全國風電發電量1490億千瓦時,同比增長21%;平均利用小時數984小時,同比增加67小時;風電平均利用小時數較高的地區是云南、四川、福建和天津,分別是1592小時、1498小時、1225小時和1208小時。上半年,風電棄風電量235億千瓦時,同比減少91億千瓦時,大部分棄風限電嚴重地區的形勢均有所好轉,其中新疆、甘肅、遼寧、吉林、寧夏棄風率下降超過10個百分點,黑龍江、內蒙古棄風率下降超過5個百分點。
 
  隨著風電消納能力不足,外送能力有限,裝機規模增幅較大,棄風問題也十分突出。風電并網和消納已經成為制約我國風電持續發展的最主要瓶頸。
 
  據媒體報道的統計數據顯示,全國棄風電量從2015年的339億千瓦時,增加到2016年的497億千瓦時,棄風率上升至約17%。主要原因有:其一是風電具有隨機性、間歇性和波動性的特點,時有時無,時大時小,難以預測,且風電具有反調峰特性,夜晚用電負荷處于低谷,風電出力卻往往較大,大規模并網運行對于電能質量和電網安全具有一定威脅;其二是許多地區電網建設難以跟上風電發展的步伐;其三是風電建設周期相對較短,建成僅需一年左右,但電網工程建設工期相對更長。
 
  培育電力新動能離不開新技術、新產業、新業態的創新驅動,在資源環境約束下,以新能源促新發展,是驅動傳統產業轉型升級的關鍵。
 
  能源轉型將對傳統能源體系產生顛覆性影響,間歇性、分散式能源造成了更明顯的供需失衡,同時支持風電等新能源并網,提高傳統電力效率、安全性、可靠性和經濟性,儲能技術都有助于解決這些問題。
 
  儲能技術可將間歇的、不穩定、不可控的可再生能源變成穩定、可控,高電能質量的優質能源,真正實現清潔能源、穩定電力的美好愿景。
 
  在儲能大家族中,按照技術類型劃分,主要包括物理儲能、化學儲能與熱儲能?;瘜W儲能相比于物理儲能具備系統簡單、安裝便捷以及運行方式靈活等優點,建設規模一般在千瓦——百兆瓦級別,液流電池、鋰電池、鈉硫電池、鉛酸電池、鉛炭電池是示范項目中常用的儲能主流技術。
 
  張宇表示,全釩液流電池儲能技術具有易于規模放大、安全可靠、環境友好等獨特的優勢,能夠有效地補償風力發電的不足,對于實現大規??稍偕茉磻镁哂兄卮笠饬x,是解決棄風問題的最有效手段之一,也是智能電網建設和分布式能源發展的重要組成部分。
 
  不斷成長的液流電池系統解決方案
 
  液流電池是由美國科學家thallerl.h.(nasalewisresearchcenter)于1974年提出的一種電化學儲能技術。液流電池是通過活性物質發生氧化還原反應來實現電能和化學能的相互轉化。充電時,正極發生氧化反應,活性物質價態升高;負極發生還原反應,活性物質價態降低。放電時則正好相反,正極發生還原反應,活性物質價態降低;負極發生氧化反應,活性物質價態升高。與傳統二次電池直接采用活性物質做電極不同,液流儲能電池的電極均為惰性電極,只為電極反應提供反應場所,活性物質通常以離子狀態存儲于電解液中。正極和負極電解液分別裝在兩個儲罐中,通過送液泵實現電解液在管路系統中的循環。運行過程中,全液態液流電池氧化還原反應表現為離子價態的變化,沉積型液流電池表現為金屬的沉積與溶出。
 
  從外觀看,液流電池儲能系統包括如下幾部分:電堆單元,由正負電極和離子傳導膜疊合而成單電池的集合體;電解液單元,包括含有活性物質的電解液,及用于電解液盛裝和循環的儲罐、管路、閥、泵、傳感器等輔助部件;控制系統,包括用于管理整個系統的電池管理系統、功率變化單元等。就像汽車的發動機燃燒汽油發電,液流電池可通過在電堆里轉化電解液發電。不同的是,電解液不會被消耗掉,能夠進行往復充放電。
 
  根據發生反應的電對不同,液流電池可以分為:全釩液流電池、鋅溴液流電池、多硫化鈉/溴液流電池、鋅/鎳液流電池、鐵/鉻液流電池、釩/多鹵化物液流電池、鋅/鈰液流電池、半液流電池。
 
  液流電池發展至今,應用領域遍布電力系統的發、輸、配、用各個環節。液流電池的發展歷經了從實驗室到企業、從樣機到標準產品、從示范應用到商用推廣,規模從小到大、功能從單一到系統集成,目前已經處于產業化的初期階段。
 
  從2000年開始,在以中國科學院大連化學物理研究所、中國科學院金屬研究所、清華大學、武漢南瑞電氣有限公司、湖南德沃普電氣股份有限公司等為代表的研究單位的共同努力下,我國全釩液流電池儲能技術進入快速發展時期。其中融科儲能與大連化物所堅持緊密的產學研合作模式最具代表性。
 
  張宇表示,融科儲能是全球少數擁有全釩液流電池儲能系統、材料和關鍵零部件開發和生產能力的領先企業之一。
 
  據介紹,融科儲能自2008年成立以來,已在智能微網、離網供電及工業應用等多個領域為客戶提供儲能解決方案。因其全釩液流電池儲能系統能量轉換效率高、選址自由、安全環保、設計靈活、易于升級等優點,得到客戶的廣泛認可。
 
  融科儲能與中科院大連化物所堅持緊密的產學研合作模式,于2012年設計集成出5兆瓦/10兆瓦時全釩液流電池系統,并在龍源電力股份有限公司位于遼寧省沈陽市法庫縣臥牛石風電場(50兆瓦)實施商業應用。
 
  張宇表示,該系統將與龍源電力的臥牛石50兆瓦風電場配套,用于實現跟蹤計劃發電、平滑風電功率輸出、進而提升風力發電接入電網的能力。此外,還將在風電并網運行中發揮暫態有功出力緊急響應和暫態電壓緊急支撐的作用,確保電網的總體運行更為安全可靠。在此項目中,融科儲能負責5 兆瓦 /10 兆瓦時液流儲能電池系統的設計、制造、集成安裝與調試。
 
  據介紹,該示范電站包含液流儲能單元模塊系統、電池管理系統(BMS)、儲能逆變器、就地監控系統、遠程監控系統等。截止目前,液流儲能單元模塊系統能夠迅速、靈活的實現預期充、放電運行模式,系統控制、保護、通訊功能完善,電池系統各項性能指標完全滿足項目要求。儲能單元模塊系統從90%充電狀態到90%放電狀態的轉換時間小于90ms,在恒功率352kW充、放電條件下,儲能電池單元模塊系統的直流端和交流端的系統能量效率(含系統自身所有元器件的能耗)分別達到73.8%和68.2%。
 
  張宇介紹,該系統采用350千瓦模塊化設計,單個電堆的額定輸出功率為 22千瓦。這一設計不但可以提高項目的建設效率,更是保證了儲能設備的利用率,且占地面積小。全釩液流電池儲能系統具備實時監控充電狀態( SOC ),深充深放能力強,充放電循環壽命長等特點,能夠有效地平滑風力發電輸出,減少風力發電波動給電網的穩定運行帶來的沖擊。同時,能夠通過智能控制,配合風場的運行策略,存儲和釋放電能,與電網友好互動,提升電網接納可再生能源的能力、整體運行質量和可靠性。
 
  張宇指出,該系統已穩定運行五年時間,運行效果得到電網公司、新能源運營商以及國內外同行的高度認可,標志著我國在該領域技術研發、成套產品生產等方面處于世界前列。同時,示范工程的建設和應用證明了兆瓦級全釩液流電池儲能系統技術的成熟,開啟了大規模全釩液流電池儲能商業應用的新篇章。
 
  據了解,此后,融科儲能相繼又實施了位于錦州的風電并網用3兆瓦/6兆瓦時儲能項目和國電和風2兆瓦/4兆瓦時儲能項目,這些項目不僅能實現風電的穩定輸出和調度的可控性,而且豐富了儲能的多種有益價值,包括節能降耗、黑啟動、孤島運行、諧波處理等,為用戶帶來更多收益,是探索儲能商業模式的重要案例。
 
  融科儲能正是以人類的福祉和社會的永續發展為根本出發點,在推進液流電池儲能技術應用道路上砥礪前行。
 
  中國科學院電工研究所儲能技術研究組組長陳永翀表示,融科儲能率先在國內建設5 兆瓦 /10 兆瓦時液流儲能電池系統,從項目設計、項目建設到系統集成以及從目前的運行情況來看,融科儲能已全面掌握了液流電池關鍵材料、核心部件及系統集成技術,并能提供大規模液流電池儲能工程技術,初步形成了全釩液流儲能電池產業鏈。希望融科儲能今后通過進一步的技術創新,進一步降低液流儲能電池系統成本與系統優化,為實現其實用化和商業化,推進可再生能源的普及應用做出更多探索與努力。
 
  中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會秘書長劉勇表示,融科儲能已經在遼寧法庫、黑山等地的電場項目提供了10兆瓦的全釩液流電池儲能系統,不僅為遼寧省清潔能源的利用與開發、提升平滑風電輸出,提高風電場跟蹤計劃發電能力,削峰填谷、增加風場收益,增強發電企業的綜合競爭力提供了有力支撐,也為我國全釩液流電池儲能系統集成技術全球化應用,搶占國際標準話語權做出了許多艱辛努力。希望融科儲能在全球可再生能源并網、智能微網以及分布式能源等領域探索更多應用場景與商業化模式,引領我國儲能產業開創新局面。
 
  “2017年度中國儲能產業巡回走訪調研”活動于6月中旬正式拉開帷幕。本次活動由中國化學與物理電源行業協會儲能應用分會牽頭并組織,中國科學院電工研究所儲能課題組、上海電氣集團中央研究院、深圳市科陸電子科技股份有限公司、天能集團、上海中興派能能源科技股份有限公司、中遠海運租賃有限公司、華夏幸?;鶚I股份有限公司、中國能建江蘇省電力設計院有限公司、中國能建西南電力設計院有限公司、中國電力工程顧問集團西南電力設計院、桑頓新能源科技有限公司、威勝集團有限公司、住友電工集團等單位大力支持。本次活動期間,調研團歷經北京、天津、河北、山東、安徽、上海、江蘇、湖南、浙江、福建、廣東、四川、青海、西藏、日本等等國內外外55家企業和15個儲能示范項目開展深入調研,近距離了解企業生產狀況與政策訴求,調研團強大的影響力,已引起業界的高度關注與認可。
 
 

 

 
 
 
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