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3.6电化学储能技术
电化学储能是指铅酸、镍氢、镍镉、锂离子、钠硫和液流等电池储能。电池储能系统是利用电池正负极的氧化还原反应进行充放电,表1为部分电池储能系统目前达到的性能指标[2,13~22]。
铅酸电池在高温下寿命缩短,具有较低的比能量和比功率,但价格便宜、可靠性好、技术成熟,在电力系统正常运行时为断路器提供合闸电源,在发电厂、变电所供电中断时发挥独立电源的作用,为继保装置、拖动电机、通信、事故照明提供电力。但铅酸电池在制造过程中可能存在环境污染。
镍镉电池循环寿命长,但随着充放电次数的增加容量会减少,荷电保持能力仍有待提高,因存在重金属污染已被欧盟组织限用。
锂离子电池比能量/比功率高、自放电小、环境友好,但由于工艺和环境温度差异等因素的影响,电池的系统指标往往达不到单体水平。大容量集成的技术难度和生产维护成本是锂离子电池在电力系统中规模化应用的阻碍。近年来,锂离子电池在电动车领域越发流行,各大汽车公司纷纷推出锂离子电动车产品,电动车装载的锂离子电池退役后,可将其应用于电力系统固定式储能,在降低总使用成本的同时,也实现锂离子电池的梯级利用。
钠硫电池储能密度高,体积可减少到普通铅酸蓄电池的1/5,系统效率可达80%以上,单体寿命已达15年,且循环寿命最高可达5000次,便于模块化制造、运输和安装,建设周期短,可根据用途和建设规模分期安装,适用于城市变电站和特殊负荷。
液流电池有钒/溴、全钒、多硫化钠/溴等多个体系,高性能离子交换膜的出现促进了其发展。液流电池电化学极化小,能够100%深度放电,储存寿命长,额定功率和容量相互独立,可以通过增加电解液的量或提高电解质的浓度达到增加电池容量的目的,并可根据设置场所的情况自由设计储藏形式及随意选择形状。
3.7复合储能技术
每种电力储能技术均有其优势与劣势,然从实际应用角度出发,单一的储能技术很难同时满足能量密度、功率密度、储能效率、使用寿命、经济成本等多种要求,若将两种或两种以上性能互补的储能技术相结合,组成“复合储能”,则有可能实现较好的总体性能。在电力应用中,要满足系统的稳定控制、电能质量改善和削峰填谷等不同时间尺度上的需求,可以将飞轮储能、超导储能或超级电容器等功率密度高、储能效率高、循环寿命长的技术,与铅酸电池、液流电池或钠硫电池等能量密度高但受制于电化学反应过程的技术相结合,以最大程度地发挥各种储能技术的优势。日本Wakkanai在建的5MW并网光伏示范项目拟采用1.5MW钠硫电池和1.5MW超级电容器的复合储能技术[9]。
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