太陽(yáng)能電池板主要儲(chǔ)能裝置技術(shù)

發(fā)布日期：2018-06-27 00:00 來(lái)源：http://thamestown.cn 點(diǎn)擊：

　由于太陽(yáng)能電池板發(fā)電要受到氣候條件的影響，太陽(yáng)能電池板只能在白天有陽(yáng)光時(shí)才能發(fā)電，而且由于太陽(yáng)輻射強(qiáng)度隨時(shí)在變化，太陽(yáng)能電池板發(fā)電量也會(huì)隨時(shí)改變，通常與負(fù)載用電規(guī)律不相符合。因此，對(duì)于離網(wǎng)光伏系統(tǒng)，必須配置儲(chǔ)能裝置，將方陣在有日照時(shí)發(fā)出的多余電能儲(chǔ)存起來(lái)，供晚間或陰雨天使用。在有些地區(qū)電網(wǎng)供電不很穩(wěn)定，而負(fù)載又很重要，供電不能中斷，如軍事、通信、醫(yī)療等領(lǐng)域等，即使是并網(wǎng)系統(tǒng)，也可配備儲(chǔ)能裝置。

　　從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，太陽(yáng)能電池板發(fā)電在能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)中所占份額將逐漸擴(kuò)大，到21世紀(jì)末,將在能源供應(yīng)中占主要地位。然而太陽(yáng)能電池板發(fā)電的工作特點(diǎn)是“日出而作，日落而歇”，而且具有隨機(jī)性。太陽(yáng)能電池板和風(fēng)能都屬于間隙性能源，要成為全球的主要能源，必須解決電網(wǎng)能量的儲(chǔ)存問(wèn)題。

　　太陽(yáng)能電池板主要儲(chǔ)能技術(shù)，到目前為止，人們已經(jīng)探索和開(kāi)發(fā)了多種形式的電力儲(chǔ)能方式，主要可分為機(jī)械儲(chǔ)能化學(xué)儲(chǔ)能、電磁儲(chǔ)能。

　　.機(jī)械儲(chǔ)能

　　機(jī)械儲(chǔ)能是將電能轉(zhuǎn)換為機(jī)械能，需要時(shí)再將機(jī)械能轉(zhuǎn)換成電能。目前實(shí)際應(yīng)用的有以下幾種。

　　(1)抽水儲(chǔ)能

　　抽水儲(chǔ)能需要配備上、下游兩個(gè)水庫(kù)。在電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)段，抽水儲(chǔ)能設(shè)備工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將下游水庫(kù)的水抽到上游水庫(kù)，將電能轉(zhuǎn)化成重力勢(shì)能儲(chǔ)存起來(lái);電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)，工作在發(fā)電機(jī)狀態(tài)，釋放上游水庫(kù)中的水來(lái)發(fā)電。

　　抽水儲(chǔ)能的釋放時(shí)間可以從幾個(gè)小時(shí)到幾天,一些高壩水電站具有很大儲(chǔ)水容量,可以將其用作抽水儲(chǔ)能電站進(jìn)行電力調(diào)度。這是目前廣泛采用的大規(guī)模、集中式電力儲(chǔ)能形式。據(jù)統(tǒng)計(jì)，截至2012年3月，抽水儲(chǔ)能占全球大容量存儲(chǔ)電能的99%以上，總?cè)萘窟_(dá)127000MW。

　　抽水儲(chǔ)能的優(yōu)，點(diǎn)是技術(shù)上成熟可靠,容量可以做得很大，僅受水庫(kù)庫(kù)容限制;缺點(diǎn)是建造受地理?xiàng)l件限制，需合適落差的高低水庫(kù),往往遠(yuǎn)離負(fù)荷中心，抽水和發(fā)電中有相當(dāng)多的能量損失，實(shí)際綜合效率為70% ～75%，儲(chǔ)能密度較差，建設(shè)周期長(zhǎng)，投資大。

　　(2)飛輪儲(chǔ)能

　　飛輪儲(chǔ)能是將能量以動(dòng)能形式儲(chǔ)存在高速旋轉(zhuǎn)的飛輪中。整個(gè)系統(tǒng)由高強(qiáng)度合金和復(fù)合材料的轉(zhuǎn)子、高速軸承、雙饋電機(jī)，電力轉(zhuǎn)換器和真空安全罩組成。電能驅(qū)動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，電能轉(zhuǎn)變成飛輪動(dòng)能儲(chǔ)存，需要電能時(shí)，飛輪減速，電機(jī)作為發(fā)電機(jī)運(yùn)行，飛輪的加速和減速實(shí)現(xiàn)了充電和放電。

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　　美國(guó)德國(guó)日本等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)飛輪儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行了大量的研發(fā)工作。日本已制造出世界上容量大的變頻調(diào)速飛輪儲(chǔ)能發(fā)電系統(tǒng)(容量為26.5MV.A,電壓為1100V轉(zhuǎn)速為510690r/min,轉(zhuǎn)動(dòng)慣量7.1 x105kg.㎡)。美國(guó)馬里蘭大學(xué)也已研究出用于電力調(diào)峰的24kW.h的電磁懸浮飛輪系統(tǒng)，飛輪質(zhì)量為172.8kg,工作轉(zhuǎn)速范圍為11610～46345r/min ,破壞轉(zhuǎn)速為48784r/min,系統(tǒng)輸出恒壓為110～ 240V，全程效率為81%，經(jīng)濟(jì)分析表明,運(yùn)行3年時(shí)間可收回全部成本。歐洲的法國(guó)國(guó)家科研中心、德國(guó)的物理高技術(shù)研究所、意大利的SISE都在開(kāi)展高溫超導(dǎo)磁懸浮軸承的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)研究。目前市場(chǎng)上出售的大的飛輪能源儲(chǔ)能系統(tǒng),多可儲(chǔ)存133kW.h的能量。

　　飛輪系統(tǒng)運(yùn)行于真空度較高的環(huán)境中，其優(yōu)點(diǎn)是沒(méi)有摩擦損耗、風(fēng)阻小、壽命長(zhǎng)、對(duì)環(huán)境沒(méi)有影響，幾乎不需要維護(hù)，適用于電網(wǎng)調(diào)頻和電能質(zhì)量保障;缺點(diǎn)是能量密度較低，保證系統(tǒng)安全性方面的費(fèi)用很高，在小型場(chǎng)合還無(wú)法體現(xiàn)其優(yōu)勢(shì)，目前主要用于蓄電池系統(tǒng)的補(bǔ)充。超大容量的飛輪儲(chǔ)能技術(shù)尚不成熟。

　　(3)壓縮空氣儲(chǔ)能

　　壓縮空氣儲(chǔ)能是20世紀(jì)50年代提出的儲(chǔ)能方法，系統(tǒng)由兩個(gè)循環(huán)構(gòu)成:充氣壓縮循環(huán)和排氣膨脹循環(huán)。壓縮時(shí)，雙饋電機(jī)起電動(dòng)機(jī)作用，利用電網(wǎng)負(fù)荷低谷時(shí)的多余電力驅(qū)動(dòng)壓縮機(jī),將高壓空氣壓入地下儲(chǔ)氣洞;在電網(wǎng)負(fù)荷高峰時(shí)，雙饋電機(jī)起發(fā)電機(jī)作用，儲(chǔ)存壓縮空氣先經(jīng)過(guò)回?zé)崞黝A(yù)熱，再使用燃料在燃燒室內(nèi)燃燒，進(jìn)入膨脹系統(tǒng)中做功(如驅(qū)動(dòng)燃汽輪機(jī))發(fā)電。壓縮空氣儲(chǔ)能電站的建設(shè)受地形制約，對(duì)地質(zhì)結(jié)構(gòu)有特殊要求。德國(guó)、美國(guó)、日本和以色列都建成過(guò)示范性電站。