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国际电力储能技术分析——抽水蓄能电站

作者:中国储能网新闻中心 来源:中科院 发布时间:2013-02-01 浏览:

中国储能网讯:目前已有电力储能技术包括抽水电站(Pumped Hydro)、压缩空气(Compressed Air Energy Storage System, CAES)、蓄电池(Secondary Battery)、液流电池(Flow Battery)、超导磁能(Superconducting Magnetic Energy Storage System, SMES)、飞轮(Flywheel)和电容(Capacitor)等。本文将对各种储能技术的技术特点、应用现状、经济性分析、市场预测、发展趋势、以及产业政策进行综合分析。

 

抽水蓄能电站

 

(一)技术原理

 

抽水蓄能电站在用电低谷通过水泵将水从低位水库送到高位水库,从而将电能转化为水的势能存储起来,如图1所示,其储能总量同水库的落差和容积成正比。在用电高峰,水从高位水库排放至低位水库驱动水轮机发电。抽水蓄能电站的工作方式同常规水电站类似,具有技术成熟、效率高、容量大、储能周期不受限制等优点。但是,抽水蓄能电站需要优越的地理条件建造水库和水坝,需要的建设周期很长(一般约10~15年),初期投资巨大。不仅如此,建造两个大型水库会淹没大面积的植被甚至城市,造成生态破坏和移民问题。

 

(二)关键技术

 

抽水蓄能电站的关键技术包括大型抽水蓄能电站选址技术、高坝工程技术、高水头大容量水泵水轮机和发电电动机、及智能调度与运行控制技术。抽水蓄能电站的建设对地理条件的要求很高,因此选址十分重要,需要考虑的因素包括地理位置(是否靠近供电电源和负荷中心)、地形条件(上下水库落差、距离等)、地质条件(岩体强度、渗透特性等)、水源条件(同水源距离等)、环境影响(淹没损失、生态修复等)等,需要对抽水蓄能电站的选址进行多方面综合考虑,选择最优的方案。高坝工程技术包括高坝工程防洪安全、抗震安全及结构安全评价方法和工程措施等。智能调度与运行控制技术包括电站工况状态定义、转换控制流程、启动停机流程、信息交换技术、厂网协调控制技术、运行设备仿真技术、电站就地单元控制装置和电站监控系统等。

 

(三)应用现状

 

典型的抽水蓄能电站功率约为1000MW(100MW~3000MW),在目前已有的储能技术中规模最大,是应用最广泛的电力储能系统,被应用于能量管理、频率控制和备用电源等多种用途。自从1890年代第一台抽水蓄能电站在意大利和瑞士使用,和1929年第一台大规模商用抽水蓄能电站在美国(洛基河抽水蓄能电站)开始运行以来,截止到2011年底,全球已有超过200座和123.4GW的抽水蓄能电站投入运营,并且全世界抽水蓄能电站装机容量以每年5GW以上的速度增长。抽水蓄能电站也是我国主要采用的储能技术,从上世纪60年代就开始了研究开发抽水蓄能电站。1968年,我国首次在河北省岗南水电站引进两台由日本制造的抽水蓄能机组,1972年又有两台国产的抽水蓄能机组安装于北京市郊密云水电站。截止到2010年底,我国已建成抽水蓄能电站26座,总装机容量约16.3GW,约占电力总装机的1.7%,居世界第三位。根据规划到2020年前另有23座抽水蓄能电站投入建设。

 

(四)发展趋势

 

抽水蓄能电站的发展趋势主要包括大容量机组、高水头水泵水轮机、高转速大容量发电机、变速调节控制、无人化智能控制与集中管理、信息化施工、隧道掘进机开挖技术、新型钢材和沥青混凝土技术等。

 

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