风电场配置全钒液流电池储能系统的应用展望

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1、风电场配置全钒液流电池储能系统的应用展望一、风电场配置储能技术的现实需求1、由于风能发电受到气候和天气影响，风速的变化给风电机组的出力带来了很大影响，弱风和无风时段出力减小或停机，负荷低谷时段又有可能风速较大，电力系统要求是供需一致，电能消耗和发电量相等，一旦这平衡遭到破坏，轻则电能质量恶化，重则引发停电事故。因此风电的并网问题面临诸多矛盾，成为风电场规模发展的瓶颈。2、当并网运行的风电机组装机容量比例逐步增加，承担调峰任务的常规电源点无法实现匹配调解时，风电的并网条件或运行条件必然提出均衡发电的要求。这种要求有可能以技术标准的形式提出。对新建的风电机组或已并网的风电机组也有可能区别

2、对待，但此时，即使没有出台峰谷上网电价政策，风电场配置储能系统也变成必要条件3、从技术层面，储能系统的作用是削峰填谷，能达到平衡电力负荷、改善电能质量的目的。储能已被视为电网运行过程中“采、发、输、配、用、储”六大环节中的重要组成部分。系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜峰谷差，平衡负荷，调整频率，补偿负荷波动，提高系统运行稳定性，更有效地利用电力设备。有风而停机也是一种浪费。无论并网风电还是非并网风电，要达到保证系统安全稳定运行且最大化利用风能这个目标，运用储能装置是必然的选择。4、北京电网的未来规划根据北京市发改委关于北京调整北京能源结构规划的说明，到；国务院

3、发布《能源发展‘十二五’规划》，规划中提出电力领域发展的主要任务将在清洁能源的开发利用：积极有序发展水电，安全高效发展核电和快速发展风能等可再生能源，并强调了煤电的清洁高效发展。规划中电力工业主要目标与此前公布的《电力工业‘十二五’规划研究报告》中内容基本一致：至15年用电量6.15亿千瓦时，按此计算，13-15年用电量复合增速需控制在7.4%以内；非化石能源消费比重提高到11.4%，非化石能源发电装机比重达到30%。5、官厅风电场限电及电价随着官厅风电场4到8期的建设，风力发电自身所固有的随机性、间歇性特征，决定了其规模化发展必然会对电网安全运行带来显著影响，另外风力发电往往在后半

4、夜进入发电高峰，而此时正是用电低谷，所以弃风现象严重。因此必须要有先进的大容量储能技术做支撑，以稳定风机输出，且能错时发电，提高风力发电机组的利用率。研究表明，如果风电装机占装机总量的比例在10%以内，依靠传统电网技术以及增加水电、燃气机组等手段基本可以保证电网安全；但如果所占比例达到20%甚至更高，电网的调峰能力和安全运行将面临巨大挑战。目前为了减少对电网的冲击，每一台风机需要配备其功率4%的后备蓄电池。另外还需要大约相当于其功率1%的蓄电池用于紧急情况时收风叶以保护风机。电网对风电输出平稳性的要求已成为风电发展的瓶颈，如果需要平滑风电90%以上的电力输出，需要为风电场配置20%左

5、右额定功率的储能电池；如果希望风电场还能具有削峰填谷的功能，将需要配备相当于40~50%功率的动态储能电池；如果风机离网发电，则需要更大比例的动态储能电池。根据国家中长期能源规划，风电装机目标为2020年200GW，.风电实际装机容量比预计的要大得多，截止2014年中国风机累积装机容量已超过83GW，中国风能协会预计2020年中国风电装机会突破150GWI，将占到全国发电量的10%左右风电产业的快速发展，对电网的运行和控制提出了严峻挑战，大容量储能产品成为解决电网与风电之间矛盾的关键因素。即使按照风电调控最低要求计算，5%的风电储能比例，2020年储能电池的需求就将达到5GW；如果需

6、要平滑90%以上的风电输出，储能电池的需求还要增加3倍以上.一、全钒液流电池的优势1、常用电池储能装置简介1.3.1钠硫电池钠硫电池在300℃的高温环境下工作，其正极活性物质是液态硫；负极活性物质是液态金属钠，中间是多孔性陶瓷隔板。钠硫电池的主要特点是比能量大（是铅酸电池的三倍）、效率高（可达到80%），循环寿命比铅酸电池长等，适合10~100MW储能。钠硫电池由于运行温度较高，危险性高于锂电池，其隔膜技术、封装技术、材料匹配技术、电池管理系统难度都非常大，其产业化需要的相关设备欠缺，目前只有日本NGK成功商业化。NGK的钠硫电池不只是日本一个国家在支持，而是集成了日本、欧洲、北美近

7、半个世纪在钠硫电池上的技术积累，而且过去20年日本政府一直补贴其产业化，国内在这个技术上还有很长的路要走。1.3.2锂离子电池锂离子电池的阴极材料为锂金属氧化物，具有高效率、高比能量的特点，并具有放电电压稳定、工作温度范围宽、自放电率低、储存寿命长、无记忆效应及无公害等优点。锂离子电池在小型动力上的优势非常明显，但在大规模储能上还属于非常前卫的技术，大规模锂离子电池组合对单电池的控制要求非常高，过充控制有特殊封装要求，价格昂贵。其电池管理系统的成本和难度，