电化学储能在发电侧的应用

电化学储能在发电侧的应用

陈立波 ,徐佳兴 ,潘祖田

浙江易阳新能源科技有限公司    浙江省宁波市   315000

摘要：新能源基本上都是间歇性能源，有很大的随机性。当电网与孤岛连接时，由于供电方式的改变，导致电能质量降低，导致大规模停电，因此，新能源的电能质量要靠储存系统来保证。本文对储能技术在新能源系统中的应用意义进行了分析，并对其未来发展趋势作了较详尽的阐述。

关键词：新能源;应用分析;电化学储能;发电侧

传统化石能源面临着环境污染、无法再利用等问题。在此背景下，新能源发电技术由于其本身的特性与优点而得到了充分的发展。因此，开发新的能源已经成为了世界各国的共识。因为风力和太阳能更容易受到气候条件的影响，因此，要减少电能的波动，就需要在风能及太阳能系统的输出端上安装储能设备。新能源的核心部分，就是储能，这是一项很有前景的技术，可以让电力系统的运行更加稳定，更加可靠。能量储存技术在电力及其它能量转换中占有举足轻重的地位。其主要功能是改善电网的品质、调整电网负荷、改善电网运行的稳定性，是一项投资少、节约能源的措施。

一、储能技术在新能源发电中的作用

(一)提高电力品质

通过调整电网中的并网逆变器，可以调整电网的有功、无功，以满足电网对电网的供电质量要求。在孤岛运行过程中，由于气候条件的影响，新能源的电力输出存在较大的波动。这种能量存储设备能够有效地降低电网的功率波动，使电网的电压稳定，并能有效地解决电网的电压跌落等问题。

(二)短期电力供应

当目能源危机愈演愈烈。全球范围内出现严重的电力供应不足。大范围的断电，影响了人们的生产和生活。在并网时，如果出现事故，新的能量可以从电网中分离出来，形成一个独立的系统。但是，在这种情况下，电力的损耗是很常见的。控制系统中的双向电源转换可以解决上述问题。

(三)调峰功率

负载总是有起伏的，而且在此期间，发电和消费的决策都是瞬时的，这样就会造成发电高峰，从而造成大量的电能浪费。蓄能系统可以有效地解决这个问题，在负载较小时，可以吸收过多的能量，在较高的负载下可以释放出最大的能量【1】。

二、电化学能量储存技术发展的现状与前景

由于储能技术具有很高的战略意义，近年来各国纷纷出台了相关的政策，其中以电化学储能最为重要。美国政府在2009年拨款研发和制造新一代电力车辆和能量电池，并在未来十年内实施减税政策，这是由于美国电力储存市场发展势头良好，因此，随着电力行业的发展，我们对汽油的依赖性也会降低；日本政府对高性能电池公司给予了有力的支持。日本新能源与产业技术综合发展组织于2009年发起了一项专案，专攻锂、钠硫电池等能量电池的基础研究。韩国、西欧等发达国家也在相关政策上给予了一定的支持，比如为研发高效能的储能技术，尤其是锂离子电池。

(一)铅酸电池

铅酸电池是由铅和铅构成的电极，由水和硫酸作为导电媒介，在充电和放电时氧化、还原，在蓄电池中产生电流，这个过程是可逆的。铅酸电池作为一种最常用的电池储存装置，在电动车、蓄能系统中得到了广泛的应用，它的工艺已经非常成熟，能够满足大规模的生产，但是它的体积太大了，它的充放电电流不应该出现太大的变化，温度适宜性能也不够好，对环境造成了很大的影响。

(二)硫酸钠蓄电池

钠硫电池系统采用钠作为电池的电极，而氧化铝作为导电介质，要保证钠和硫在熔融状态下，必须在较高的温度下运行。钠硫电池具有较高的能量密度、较长的使用寿命和较高的工作效率，是一种很有发展前景的新型电池。利用钠硫蓄电池进行储能，可以实现电网的调峰，降低了设备的装机容量，增加了经济效益。日本 Ngk公司是国内生产钠硫电池的典型代表，在世界上处于领先地位。由中国上海硅酸盐研究所和国家电网联合研制的钠-硫电池，填补了国内国内的空白。

(三)锂离子电池

锂离子电池是一种新型的高能量电池，其充电效率高，能量密度高，性能优越，因此在市场上有着广阔的应用前景。它一般用锂做正电极，用碳做负电极。这要看锂离子在正极和负极之间的运动。在充放电时，会形成一种体积小、质量轻、能量密度高、使用寿命长的新型电解液。能够在短时间内提供高强度的能量传输，而锂离子电池因为其优异的特性，在存储方面具有很好的应用前景。

(四)全钒液体流化床

介绍了一种新型的流化床。将阳、阴两种电解质分开，再进行循环。电解质在电极表面上流动，产生电化学反应，使得电流流经电极板。全钒液体流化床因其高效、灵活的容量和寿命而受到人们的广泛关注。而我国的钒液流槽总体研究还处于试验阶段，与世界先进水平存在较大差距。与其它能量储存方式相比，这种能量储存装置具有放电无损、长寿命等优点，可以作为新能源系统中的能量储存，但由于其密度较低、工作温度区间较窄，限制了其应用【2】。

三、电化学储能技术的研究趋势

(一)能量存储系统的能力分配

由于电化学能量储存技术可以有效地解决微电网中新能源系统的能量波动问题，其功率波动的准确性及系统经济性将直接影响到储能设备的容量分布，因此需要深入研究，为了确保存储设备的最大容量，提高了系统的抗干扰性。目前已有的研究成果都是以负荷不足与能量溢出率为评价指标，求出最佳的光伏组件及储能系统的容量。

(二)新型高效低成本能量存储技术的研究

目前，由于其成本优势，铅酸电池依然是目前能量存储设备中占据最大份额的一种，但是它也有很多缺点。在新能源领域，储能技术的难点在于其高成本。因此，利用寿命和降低成本是储能技术发展的主要目的。提高新能源系统的稳定性，关键在于储存和释放能量的速率。

(三)一种有效的电池蓄能系统能源管理方法

通过对新能源储能系统进行有效的能量管理，可以提高其运行的可靠性。因此，深入地研究储能系统的能量管理问题具有十分重要的意义【3】。

四、结论

当前，全球正处于前所未有的能源危机之中。环保问题日益突出。传统化石能源所带来的环境污染与不可再生问题也引起了人们的广泛关注。在此背景下，新能源发电技术由于其本身的特性与优点而得到了充分的发展。发展新能源已经成为世界各国的共识。电力的储存与利用是电力转化发电的核心，它可以有效地提高电力的质量、负荷、增强系统的稳定性，解决电力生产与消费的同步问题，从而达到时空转换的目的。电化学能量储存技术将被越来越多地应用于新的能源领域。能量储存技术在电力及其它能量转换中占有举足轻重的地位。其主要功能是改善电网的品质、调整电网负荷、改善电网运行的稳定性，是一项投资少、节约能源的措施。

参考文献：

[1] 张宝锋, 童博, 冯仰敏,等. 电化学储能在新能源发电侧的应用分析[J]. 热力发电, 2020, 49(8):6.

[2] 李晓瑜. 电化学储能在新能源发电侧的应用[J]. 光源与照明, 2021(8):2.

[3] 凌震宇. 浅谈电化学储能技术在电力系统用户侧的应用[J]. 城市建设理论研究：电子版, 2019(13):2.