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电力储能总结报告

电力储能总结报高

电力储能是一门很重要的学科。由于电力系统用电量存在昼夜和

季节的峰谷差，因此储能技术很重要，同时储能技术还可以改善供电

的稳定性，实现无间断供电，此外还可以稳定电网的电压，以及供电

平率。储能技术的另一方面的应用就是在电动汽车的方面应用，以及

小型的在手机的常用电器面的应用。

1.1抽水蓄能电站

抽水储能电站投入运行时必须配备上、下游两个水库(上、下池)，

负荷低谷时段抽水储能设备工作在电动机状态，将下游水库的水抽到

上游水库保存，负荷高峰时抽水储能设备工作于发电机的状态，利用

储存在上游水库中的水发电。按上水库有无天然径流汇入分为纯抽水、

混合抽水和调水式抽水蓄能电站，建站地点力求水头高、发电库容大、

渗漏小、压力输水管道短、距离负荷中心近。抽水储能电站可以按照

一定容量建造，储存能量的释放时间可以从几小时到几天，综合效率

在70%~85%之间。抽水储能是在电力系统中应用最为广泛的一种储

能技术，其主要应用领域包括调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用、

黑启动和提供系

统的备用容量，还可以提高系统中火电站和核电站的运行效率[8-

9]。目前，抽水蓄能电站的设计规划已形成规范。机组由早期的四机、

三机式机组发展为水泵水轮机和水轮发电电动机组成的二机式可逆机

组，极大地减小了土建和设备投资。施工已采用沥青混凝土面板防渗、

HT-100高强度钢结构、斜井全断面隧洞掘进机开挖、钢岔管考虑围岩

分担为压、上水库和地下厂房信息化施工等先进技术。为进一步提高

整体经济性，机组正向高水头、高转速、大容量方向发展，现已接近

单级水泵水轮机和空气冷却发电电动机制造极限，今后的重点将立足

于对振动、空蚀、变形、止水和磁特性的研究，着眼于运行的可靠性

和稳定性，在水头变幅不大和供电质量要求较高的情况下使用连续调

速机组，实现自动频率控制。提高机电设备可靠性和自动化水平，建

立统一调度机制以推广集中监控和无人化管理，并结合各国国情开展

海水和地下式抽水蓄能电站关键技术的研究。

1.2压缩空气储能电站

压缩空气储能电是一种调峰用燃气轮机发电厂，主要利用电网负

荷低谷时的剩余电力压缩空气，并将其储藏在典型压力7.5MPa的高

压密封设施内，在用电高峰释放出来驱动燃气轮机发电。在燃气轮机

发电过程中，燃料的2/3用于空气压缩，其燃料消耗可以减少1/3，所

消耗的燃气要比常规燃气轮机少40%，同时可以降低投资费用、减少

排放。CAES建设投资和发电成本均低于抽水蓄能电站，但其能量密度

低，并受岩层等地形条件的限制。CAES储气库漏气开裂可能性极小，

安全系数高，寿命长，可以冷启动、黑启动，响应速度快，主要用于

峰谷电能回收调节、平衡负荷、频率调制、分布式储能和发电系统备

用。目前，地下储气站采用报废矿井、沉降在海底

的储气罐、山洞、过期油气井和新建储气井等多种模式，其中最

理想的是水封恒压储气站，能保持输出恒压气体，从而保障燃气轮机

稳定运行。100MW级燃气轮机技术成熟，利用渠氏超导热管技术可

使系统换能效率达到90%。大容量化和复合发电化将进一步降低成本。

随着分布式能量系统的发展以及减小储气库容积和提高储气压力至

10~14MPa的需要，8~12MW微型压缩空气蓄能系统已成为人们关

注的热点[

1.3飞轮储能

飞轮储能系统由高速飞轮、轴承支撑系统、电动机/发电机、功率

变换器、电子控制系统和真空泵、紧急备用轴承等附加设备组成。谷

值负荷时，飞轮储能系统由工频电网提供电能，带动飞轮高速旋转，

以动能的形式储存能量，完成电能—机械能的转换过程；出现峰值负

荷时，高速旋转的飞轮作为原动机拖动电机发电，经功率变换器输出

电流和电压，完成机械能—电能转换的释放能量过程。飞轮储能功率

密度大于5kW/kg，能量密度超过20Wh/kg，

效率在90%以上，循环使用寿命长达20a，工作温区

为?40~50℃，无噪声，无污染，维护简单，可连续工作，积木式组合

后可以实现MW级，输出持续时间为数min/数h，主要用于不间断电

源/应急电源、电网调峰和频率控制。近年来，