電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量的意義是什么？
來源：寶鄂實(shí)業(yè)
2019-04-15 13:30
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高效率、低成本的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)是推進(jìn)能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型、降低棄風(fēng)棄光率、實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)削峰填谷的關(guān)鍵。傳統(tǒng)的液流電池采用儲(chǔ)液罐儲(chǔ)存電解液，其投資成本高、占地面積大，限制了其容量的提升及在大規(guī)模儲(chǔ)能方面的應(yīng)用。鹽穴電池儲(chǔ)能技術(shù)采用鹽穴儲(chǔ)存電解液，具有安全性高、投資成本低、儲(chǔ)量大及技術(shù)成熟等優(yōu)點(diǎn)，容積巨大的鹽穴完全可以滿足大規(guī)模儲(chǔ)能裝機(jī)容量的要求。介紹了鹽穴電池儲(chǔ)能技術(shù)的工作原理，并結(jié)合鹽穴儲(chǔ)液技術(shù)的特點(diǎn)提出了鹽穴電池儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵因素，最后，針對(duì)大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展趨勢，探討了鹽穴電池儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展前景。
隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和傳統(tǒng)化石燃料的大量消耗，能源供給、能源安全及環(huán)境保護(hù)等問題成為社會(huì)焦點(diǎn)問題，可再生能源的發(fā)展日益成為中國社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，因此，以太陽能和風(fēng)能為代表的新型清潔能源被大力開發(fā)。預(yù)計(jì)到2020年，中國風(fēng)能和太陽能發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繉⒊^300GW[1]。但是，風(fēng)能及太陽能等可再生能源的發(fā)電過程存在不穩(wěn)定性、不連續(xù)性及不可控性，直接并入電網(wǎng)將對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)造成嚴(yán)重沖擊，而且，可再生能源大規(guī)模集中開發(fā)地區(qū)自身消納能力有限，一些地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象。2016年，中國棄光、棄風(fēng)、棄水電量分別為70.4億kWh、497億kWh、500億kWh[1]，“三棄”總電量超過1000億kWh，可再生能源發(fā)電的送出與消納成為制約其發(fā)展的主要因素。此外，傳統(tǒng)電網(wǎng)還面臨著“峰谷差”日益增大、電力資源綜合利用率低等亟需解決的問題。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)改變了傳統(tǒng)電力“即發(fā)即用”的狀態(tài)，從時(shí)間和空間上將發(fā)電與用電分隔開來，為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型及傳統(tǒng)電網(wǎng)的升級(jí)改造提供了有效的技術(shù)支撐。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)不僅可以有效解決由可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性和間歇性引起的電網(wǎng)電壓及頻率變化問題，實(shí)現(xiàn)電力平滑穩(wěn)定輸出，而且可以用于電能質(zhì)量的改善及電網(wǎng)的“削峰填谷”[2-3]。有資料預(yù)測，2050年太陽能利用將占能源總量的50%，而這個(gè)愿望的實(shí)現(xiàn)需要借助經(jīng)濟(jì)可行的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。因此，研究與開發(fā)先進(jìn)的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于中國未來能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整及智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)具有重要意義。
在種類繁多的儲(chǔ)能技術(shù)中，電化學(xué)儲(chǔ)能是目前技術(shù)較為成熟并且發(fā)展迅速的規(guī)模化儲(chǔ)能技術(shù)[4-5]。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，氧化還原液流電池以其組裝設(shè)計(jì)靈活、可快速充放電、儲(chǔ)能規(guī)模大及安全性能高等優(yōu)勢在大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用方面展現(xiàn)出發(fā)展?jié)摿6]。雖然目前世界范圍內(nèi)已建成大量中小規(guī)模(數(shù)百千瓦至數(shù)兆瓦)的液流電池儲(chǔ)能示范系統(tǒng)[7]，但是液流電池的進(jìn)一步商業(yè)化仍面臨著轉(zhuǎn)化效率低、電極材料電化學(xué)穩(wěn)定性差、工作電流密度低等問題。除此之外，大規(guī)模液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)還存在著占地面積較大及成本較高的問題。而高效率、低成本、大規(guī)模是未來液流電池儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，因此，除了要加強(qiáng)對(duì)液流電池關(guān)鍵材料(如正負(fù)極材料、隔膜、電解液等)及電池反應(yīng)電堆結(jié)構(gòu)的研究外，還應(yīng)積極探索其他可以顯著降低成本的大規(guī)模液流電池儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)。
因此，本文提出一種基于鹽穴儲(chǔ)液的鹽穴液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，解決了液流電池大容量電解液的儲(chǔ)存問題，可大幅度提升電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量，縮減占地面積，降低成本。因此，利用天然存在的巨大體積的鹽穴替代儲(chǔ)液罐，建造大容量低成本的鹽穴儲(chǔ)能液流電池，具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景。
隨著全球經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展和傳統(tǒng)化石燃料的大量消耗，能源供給、能源安全及環(huán)境保護(hù)等問題成為社會(huì)焦點(diǎn)問題，可再生能源的發(fā)展日益成為中國社會(huì)和經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展的重要組成部分，因此，以太陽能和風(fēng)能為代表的新型清潔能源被大力開發(fā)。預(yù)計(jì)到2020年，中國風(fēng)能和太陽能發(fā)電裝機(jī)總?cè)萘繉⒊^300GW[1]。但是，風(fēng)能及太陽能等可再生能源的發(fā)電過程存在不穩(wěn)定性、不連續(xù)性及不可控性，直接并入電網(wǎng)將對(duì)傳統(tǒng)電網(wǎng)造成嚴(yán)重沖擊，而且，可再生能源大規(guī)模集中開發(fā)地區(qū)自身消納能力有限，一些地區(qū)已經(jīng)出現(xiàn)非常嚴(yán)重的棄風(fēng)棄光現(xiàn)象。2016年，中國棄光、棄風(fēng)、棄水電量分別為70.4億kWh、497億kWh、500億kWh[1]，“三棄”總電量超過1000億kWh，可再生能源發(fā)電的送出與消納成為制約其發(fā)展的主要因素。此外，傳統(tǒng)電網(wǎng)還面臨著“峰谷差”日益增大、電力資源綜合利用率低等亟需解決的問題。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)改變了傳統(tǒng)電力“即發(fā)即用”的狀態(tài)，從時(shí)間和空間上將發(fā)電與用電分隔開來，為能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型及傳統(tǒng)電網(wǎng)的升級(jí)改造提供了有效的技術(shù)支撐。大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)不僅可以有效解決由可再生能源發(fā)電的波動(dòng)性和間歇性引起的電網(wǎng)電壓及頻率變化問題，實(shí)現(xiàn)電力平滑穩(wěn)定輸出，而且可以用于電能質(zhì)量的改善及電網(wǎng)的“削峰填谷”[2-3]。有資料預(yù)測，2050年太陽能利用將占能源總量的50%，而這個(gè)愿望的實(shí)現(xiàn)需要借助經(jīng)濟(jì)可行的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展。因此，研究與開發(fā)先進(jìn)的大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)于中國未來能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型調(diào)整及智能電網(wǎng)、能源互聯(lián)網(wǎng)的建設(shè)具有重要意義。
在種類繁多的儲(chǔ)能技術(shù)中，電化學(xué)儲(chǔ)能是目前技術(shù)較為成熟并且發(fā)展迅速的規(guī)模化儲(chǔ)能技術(shù)[4-5]。電化學(xué)儲(chǔ)能技術(shù)中，氧化還原液流電池以其組裝設(shè)計(jì)靈活、可快速充放電、儲(chǔ)能規(guī)模大及安全性能高等優(yōu)勢在大規(guī)模儲(chǔ)能應(yīng)用方面展現(xiàn)出發(fā)展?jié)摿6]。雖然目前世界范圍內(nèi)已建成大量中小規(guī)模(數(shù)百千瓦至數(shù)兆瓦)的液流電池儲(chǔ)能示范系統(tǒng)[7]，但是液流電池的進(jìn)一步商業(yè)化仍面臨著轉(zhuǎn)化效率低、電極材料電化學(xué)穩(wěn)定性差、工作電流密度低等問題。除此之外，大規(guī)模液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的建設(shè)還存在著占地面積較大及成本較高的問題。而高效率、低成本、大規(guī)模是未來液流電池儲(chǔ)能技術(shù)發(fā)展的必然趨勢，因此，除了要加強(qiáng)對(duì)液流電池關(guān)鍵材料(如正負(fù)極材料、隔膜、電解液等)及電池反應(yīng)電堆結(jié)構(gòu)的研究外，還應(yīng)積極探索其他可以顯著降低成本的大規(guī)模液流電池儲(chǔ)能技術(shù)的開發(fā)。
因此，本文提出一種基于鹽穴儲(chǔ)液的鹽穴液流電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，解決了液流電池大容量電解液的儲(chǔ)存問題，可大幅度提升電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的裝機(jī)容量，縮減占地面積，降低成本。因此，利用天然存在的巨大體積的鹽穴替代儲(chǔ)液罐，建造大容量低成本的鹽穴儲(chǔ)能液流電池，具有廣闊的商業(yè)應(yīng)用前景。
