电化学储能发展快速
锂离子电池储能是应用最广泛的并网型电化学储能。近几年来,大规模锂离子储能技术也已进入示范应用阶段,特别是动力型锂离子电池已在电动工具、电动自行车、混合电动车等领域进入商业化应用。此外,美国、中国等国近年还在开展大功率锂电池在储能电站中的应用研究和实践。目前,世界上运行的最大锂离子储能系统是A123公司投资建设的装机容量为2兆瓦的储能电站。截至2014年年底,全球并网型锂离子储能装机容量约为29.3万千瓦,其中美国锂离子电池装机规模最大,达11万千瓦。
液流氧化还原电池,简称液流蓄电站或液流电池,被视为新兴、高效,并具有广阔发展前景的大规模电力储能电池。经过30多年相关技术和材料的研究与发展,液流氧化还原电池商业示范项目最多的国家是日本,主要应用在可再生能源发电、电网调峰、平衡负载和小型备用电站中,功率从20千万至6兆瓦,能量效率超过70%。截至2014年年底,我国液流电池装机容量超过1万千瓦。
储能技术在电力系统的应用
除了以上流行的储能技术,还有一些应用比较广泛的储能方式。
首先是飞轮储能,目前主要应用于为蓄电池系统作补充,如用于不间断电源/应急电源、电网调峰和频率控制。截至2014年年底,飞轮储能总装机容量在美国为40.5兆瓦,在加拿大为2兆瓦。其次是超级电容器,目前,美国TVA电力公司成功开发的200千瓦超级电容器储能系统,主要用于大功率直流电机的启动支撑。再次是超导电磁储能,是利用超导体制成的线圈将电磁能直接储存起来,需要时再将电磁能返回电网或其他负载。还有热储能,这种储能技术在能源应用的集中供应端和用户端都有重要应用。最后还有深冷储能技术,可将储热(冷)直接用于大规模电能管理,利用空气常压下极低的液化点,有效解决一般储热技术能量密度小等问题。目前一些示范电厂与英国国家电网合作应用深冷储能技术为电网提供各种容量需求和辅助服务。
储能技术能否在电力系统中得到
推广应用,主要取决于是否能够达到一定的储能规模等级,是否具备适合工程化应用的设备形态,以及是否具有较高的安全可靠性和技术经济性。
安全与可靠始终是电力系统运行的基本要求,兆瓦级/兆瓦时级规模的储能系统对技术的安全与可靠性提出了更高的要求,能否在此规模及更大规模下安全可靠地运行将是评价一种储能技术能否大规模商业应用的指标之一。
未来广泛应用于电力系统的储能技术,至少需达到兆瓦级/兆瓦时级的储能规模。目前,抽水蓄能、压缩空气储能和电化学电池储能可达到兆瓦级/兆瓦时级的储能规模,而飞轮储能、超导磁储能及超级电容器等功率型储能技术很难达到兆瓦时级。具体来说,抽水蓄能和大型压缩空气储能可达到数百兆瓦级/数百兆瓦时级,电池储能、不采用地下洞穴和天然气的新型压缩空气储能能够达到兆瓦级/兆瓦时级。因此,由于安全可靠性高,抽水蓄能、压缩空气储能和电池储能等能量型储能技术是大规模发展储能技术的首选。