可再生能源发电中的电池储能系统综述

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1、第３７卷第１期Ｖｏｌ．３７Ｎｏ．１２０１３年１月１０日Ｊａｎ．１０，２０１３ＤＯＩ：１０．７５００／ＡＥＰＳ２０１２１０１０６可再生能源发电中的电池储能系统综述丁明１，陈忠１，苏建徽１，陈中１，吴建锋１，朱承治２（１．教育部光伏系统工程研究中心，合肥工业大学，安徽省合肥市２３０００９；２．浙江省电力公司，浙江省杭州市３１００１４）摘要：储能是提高电网对间歇性可再生能源发电接纳能力的有效技术，电池储能因其独特的性能已成为优先发展方向之一。文中简要介绍了锂离子、钠硫和全钒液流３种新型蓄电池技术的特点、应用现状和有待解决的关键技术。重

2、点分析了可再生能源发电中电池储能系统的构建方案，包括配置方式、电池系统、功率调节系统和系统集成。总结了储能系统在可再生能源发电中的应用现状，指出了电池储能系统构建及运行需要关注的问题。关键词：可再生能源；电池储能系统；锂离子电池；钠硫电池；全钒液流电池；功率调节系统０引言１新型储能电池可再生能源发电的波动性、间歇性和不可准确［４，９－１１］１．１锂离子电池预测性，给现有电力系统运行带来了巨大挑战，迫切锂离子电池单体输出电压高，工作温度范围宽，需要额外的备用容量来实现动态供需平衡以及提供比能量高，效率高，自放电率低，已在便携式设备

3、中调频调压辅助服务。储能作为解决大规模可再生能获得广泛应用。其中磷酸铁锂电池因其较好的安全源发电接入电网的一种有效技术而备受关注，目前性和高倍率放电性能而受关注，在电动汽车和电网［１－８］其应用主要涉及：①配置在电源侧，平滑短时出储能中的应用得到了快速推进。日本早在１９９２—力波动，跟踪调度计划出力，实现套利运行，提高可２００１年间的国家项目“分布式电池储能技术”中，就再生能源发电的确定性、可预测性和经济性；②配置联合多个研究机构和企业研发适合静态储能应用的在系统侧，实现削峰填谷、负荷跟踪、调频调压、热备锂离子电池技术，建立了一

4、些千瓦级的示范系统。用、电能质量治理等功能，提高系统自身的调节能英国ＥＤＦ电网在东部一个１１ｋＶ配电网静止同步力；③配置在负荷侧，主要是利用电动汽车的储能形补偿器（ＳＴＡＴＣＯＭ）中配置了６００ｋＷ／２００ｋＷ·ｈ成虚拟电厂参与可再生能源发电调控。锂离子电池储能系统，用于潮流和电压控制。美国电池作为目前最有投资／成本效益的储能技术ＡＥＳＳｔｏｒａｇｅ公司安装了１２ＭＷ的锂离子电池储之一，具有模块化，响应快，商业化程度高的特点。能系统，用于提供旋转备用、调频等辅助服务。中国随着技术革新和新型电池研制成功，电池的效率、功国家电网公司

5、和南方电网公司也均建立了兆瓦级的率、能量和循环寿命均得到了显著提高。电池储能锂离子电池储能电站，开展相关示范研究。系统安装灵活，建设周期短，已在电力系统中有许多初始投资高是影响锂离子电池在电网储能领域成功的应用。目前围绕电池储能及其他类型储能在广泛应用的重要因素之一。在充放电随机性较大和可再生能源发电中的研究主要集中在储能配置方式充电频繁的应用场合，循环寿命仍然制约着锂离子［５，７－８］和容量优化等方面，而对电池储能系统的构建电池的应用。锂离子电池在过充、内部短路等情况方案和灵活运行尚缺少较为系统的论述。因此，本下会发生温升，存

6、在一定的安全风险。文将对配合可再生能源发电的大功率电池储能系统电池材料占据了锂离子电池成本的绝大部分，的构建方案及其运行进行初步探讨。未来要进一步推进产业化，加强关键材料的自主研制和大容量封装技术研究，降低初始投资成本；采用收稿日期：２０１２－１０－１４；修回日期：２０１２－１１－１９。新型电极材料、保护电路或均衡电路，提高电池的循国家高技术研究发展计划（８６３计划）资助项目（２０１１ＡＡ０５Ａ１０７）；国家重点基础研究发展计划（９７３计划）环寿命和安全性。［３，１２－１４］资助项目（２００９ＣＢ２１９７０２）；国家自然科学基金

7、重点项目１．２钠硫电池（５０８３７００１）；高等学校博士学科点专项科研基金资助项目钠硫电池是工作在３００℃附近的高温电池，比（２０１００１１１１１００１７）。能量高，效率高，几乎无自放电，深度放电性能好，在—１９—２０１３，３７（１）电网储能中应用较成熟。尤其是容量。储能功率由可再生能源发电实际输出钠硫电池储能电站在全世界安装数量已达到与目标值差额决定，储能容量一般由可再生能源发２００多座。日本Ｆｕｔａｍａｔａ风电场安装了３４ＭＷ的电并网平滑策略和能量调度策略确定。以平滑出力钠硫电池储能系统，用于平滑风电输出功率波动。波动为例，

8、大规模可再生能源发电自身具有一定的２００６年美国ＡＥＰ公司在查尔斯顿变电站安装了空间平滑效应，若采取合理的协调策略，则可进一步［１８］１．２ＭＷ／７．２ＭＷ·ｈ钠硫电池储能系统，用于削提高平滑效果。因此，采用集中配置储能可以有［１７，１９］峰，延缓输配电设备升级