大容量電池儲(chǔ)能技術(shù)在風(fēng)電中的應(yīng)用

　　1 引言  

　　電力系統(tǒng)是一個(gè)動(dòng)態(tài)平衡系統(tǒng)，發(fā)輸變電與配用電必須時(shí)刻保持平衡。而風(fēng)能是一種間歇性能源，且風(fēng)速預(yù)測(cè)存在一定的誤差，因此風(fēng)電場(chǎng)不能提供持續(xù)穩(wěn)定的功率，發(fā)電穩(wěn)定性和連續(xù)性較差。在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)中，任何微小擾動(dòng)引起的動(dòng)態(tài)不平衡功率都會(huì)導(dǎo)致機(jī)組間的振蕩,大容量?jī)?chǔ)能系統(tǒng)與風(fēng)電機(jī)組結(jié)合， 可以有效抑制或緩解風(fēng)電的波動(dòng)性，減小風(fēng)電對(duì)電網(wǎng)的影響。而只要儲(chǔ)能裝置容量足夠大而且響應(yīng)速度足夠快，就可以實(shí)現(xiàn)任何情況下系統(tǒng)功率的完全平衡，這是一種主動(dòng)致穩(wěn)電力系統(tǒng)的思想[1]。由于這種與儲(chǔ)能技術(shù)相關(guān)的穩(wěn)定控制裝置不必和發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)共同作用，因此，可以方便地使用在系統(tǒng)中對(duì)于抑制振蕩來(lái)說(shuō)最有效的部位。同時(shí)，由于這種穩(wěn)定控制裝置所產(chǎn)生的控制量可直接作用于導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩的源頭， 對(duì)不平衡功率進(jìn)行精確的補(bǔ)償，可以較少甚至不考慮系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化對(duì)控制裝置控制效果的影響，因此裝置的參數(shù)整定非常容易，對(duì)于系統(tǒng)運(yùn)行狀態(tài)變化的魯棒性也非常好。  

　　2 電池儲(chǔ)能技術(shù)國(guó)內(nèi)外發(fā)展現(xiàn)狀  

　　近年來(lái)，日本、美國(guó)以及歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)電池儲(chǔ)能技術(shù)投入較大，技術(shù)領(lǐng)先。日本在鈉硫電池的研究與應(yīng)用方面走在世界前列，日本礙子(NGK INSULATORS)從阿聯(lián)酋阿布扎比水電局獲得300 MW NAS電池系統(tǒng)和中央監(jiān)控系統(tǒng)的訂單。2009 年松下和松下電工與丹麥電力公司SEAS-NVE 共同啟動(dòng)旨在實(shí)現(xiàn)智能電網(wǎng)的實(shí)證實(shí)驗(yàn)。東芝于2010 年宣布接到?jīng)_繩電力2010 年秋季將在宮古島開(kāi)始的“離島微型電網(wǎng)系統(tǒng)實(shí)證試驗(yàn)”相關(guān)設(shè)備的訂單，將構(gòu)建以蓄電池平衡功率變動(dòng)劇烈的可再生能源負(fù)荷的新一代電力系統(tǒng)。  

　　三洋電機(jī)也在其“加西綠色能源園”導(dǎo)入了1.5 MW·h 的鋰離子電池，其他廠商也在積極參與電池儲(chǔ)能項(xiàng)目。  

　　歐美方面，2001 年，加拿大VRB Power Systems 公司在南非建造了250 kW 的全釩液流儲(chǔ)能電池示范系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了全釩液流儲(chǔ)能電池的商業(yè)化運(yùn)營(yíng)。VRB Power Systems 公司為澳大利亞Hydro Tasmania on King  Island 公司建造的與風(fēng)能發(fā)電配套的全釩液流儲(chǔ)能電池于2003 年11 月完成，該系統(tǒng)儲(chǔ)能容量為800 kW·h，輸出功率為250 kW。2004 年2 月，VRB Power Systems 公司又為castle Valley，Utah Pacific Corp 公司建造了輸出功率250 kW，儲(chǔ)能容量2 MW·h 的全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)。2006 年底該公司開(kāi)始為愛(ài)爾蘭建設(shè)迄今為止國(guó)際上最大的額定輸出功率2 MW(脈沖輸出功率3 MW)，儲(chǔ)能容量12 MW·h 全釩液流儲(chǔ)能電池系統(tǒng)。美國(guó)利用日本住友電氣工業(yè)公司和VRB Power Systems 公司的技術(shù)，分別建立了2 MW 和6 MW的全釩液流儲(chǔ)能電池示范運(yùn)行系統(tǒng)。  

　　英國(guó)的Innogy 公司2000 年8 月開(kāi)始建造第一座商業(yè)規(guī)模的發(fā)電儲(chǔ)能調(diào)峰演示電廠，它與一座680 MW燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電場(chǎng)配套，該電能存儲(chǔ)系統(tǒng)儲(chǔ)能容量為120 MW·h，可滿(mǎn)足10 000 戶(hù)家庭一整天的用電需求。 

　　德國(guó)EVONIK 工業(yè)股份公司宣布將聯(lián)合戴姆勒汽車(chē)公司等研發(fā)機(jī)構(gòu)共同開(kāi)發(fā)適用于風(fēng)能和太陽(yáng)能發(fā)電的大容量、低成本儲(chǔ)存的鋰離子電池電站，先期計(jì)劃在德國(guó)西部的薩爾州建造一個(gè)功率為1 MW 的儲(chǔ)能裝置。  

　　在大規(guī)模電池儲(chǔ)能裝置技術(shù)方面，我國(guó)起步較晚，與國(guó)外發(fā)達(dá)國(guó)家還有較大差距，主要表現(xiàn)在：一是設(shè)備容量規(guī)模還較小;二是設(shè)備的壽命短、利用效率低;三是設(shè)備的智能化水平薄弱。在儲(chǔ)能應(yīng)用方面我國(guó)距國(guó)外先進(jìn)水平差距也很大，國(guó)外已經(jīng)有數(shù)十套儲(chǔ)能電站投入運(yùn)行，國(guó)內(nèi)還沒(méi)有大容量電池儲(chǔ)能裝置的示范工程投入運(yùn)行。  

　　目前，我國(guó)電池儲(chǔ)能的應(yīng)用規(guī)模還很小，但隨著國(guó)家能源政策的調(diào)整和節(jié)能環(huán)保政策逐步落實(shí)，其應(yīng)用規(guī)模預(yù)計(jì)也將逐步擴(kuò)大。上海市電力公司已經(jīng)建設(shè)包括漕溪站、前衛(wèi)站、白銀站三個(gè)儲(chǔ)能示范電站，電力調(diào)度中心可以直接通過(guò)電網(wǎng)儲(chǔ)能管理系統(tǒng)對(duì)分布于各地的儲(chǔ)能站實(shí)施統(tǒng)一調(diào)度與遠(yuǎn)程監(jiān)控。BYD 在深圳龍崗建立了一座1 MW(4 MW·h)儲(chǔ)能電站。  

　　國(guó)家電網(wǎng)所屬的新源控股有