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10/5/17

电力储存:一个不断变化的景观

这篇文章是与 国际可再生能源署,并刊登在 2017年水电状况报告. 您可以下载完整的报告 在这里 分析水电部门的其他关键议题,并洞察区域趋势.

萨卡里Oksanen

近年来,风力发电、太阳能光伏等可变可再生能源(VRE)的快速增长,增加了对快速响应储能技术的需求. 电网规模的能源储存正从几乎完全由抽水蓄能提供sunbet开户app手机版到包括许多新技术. 这些, 电池存储正在快速sunbet开户app手机版和增长, 尽管抽水蓄能继续满足全世界95%以上的储能需求.

人们普遍认为,向更清洁和更可持续的能源系统过渡,将需要大幅提高电力系统的灵活性. 在这种情况下,灵活性是指电力系统在面临潜在的快速供应或需求变化时保持可靠和持续服务的能力.

增强电力系统的灵活性可以通过多种选择来实现, 包括:供应方面的改进, 需求管理, 增加传输网络, 提高系统效率,增加储能.

本文的重点是储能,并探讨了新兴的公用事业级电池储能系统(BSS)和更成熟的抽水蓄能系统(PHS)的不同但潜在的互补作用。.

在传统的化石燃料主导的动力系统, 灵活性几乎完全由供应方控制. 现有发电站的运作是为了应对需求的变化. 基本负荷电力通常由流水水电提供, 煤炭和核能, 哪些公司因其技术和经济性质而被鼓励进行持续经营.

快速反应的发电,如蓄水的水力发电和燃气或燃油发电厂,能够满足低于小时的负荷变化, 每小时, 日尺度和季节尺度. 还保留了一些容量,以备发电站或输电线路意外断线时使用. 因此, 非基载站需要快速反应, 这通常是由在线的工厂提供的,但没有充分发挥它们的潜力.

这允许快速响应, 但会降低整个系统的效率, 这不可避免地增加了整个系统的运行成本.

增加vre的比例必然会降低电力系统的灵活性. VREs在现有能源系统中的高渗透率实际上将在供应方面带来更多的可变性, 同时也取代了现有的灵活技术. 储能技术在系统中既是供给又是需求, 增加了灵活性, 这样就有可能提高系统的整体效率,降低整体成本.

目前, 小灵通仍然是在电网规模上提供储能服务的主要技术. 小灵通在20世纪初首次出现商业用途,并在20世纪70年代和80年代经历了新容量的激增,这是对能源安全问题的一种反应, 平衡核电站和燃煤电厂产生的基载电力. 在那个时候, PHS允许恒定和有效的基负载产生, 通常在晚上吸收多余的电力,然后在白天的高峰时间将其反馈给电网.

毫无疑问,抽水蓄能和蓄电池蓄能将在未来的能源系统中发挥重要作用."

然而, 核能的增长停滞不前, 越来越多的可再生能源连接到电网, 供给和需求的变化在幅度和时间上都变得更加动态. 白天可利用的太阳能会因云量和降雨量的不同而有所不同, 而全天风速的波动会造成更多的供应方面的波动.

而传统的抽水蓄能系统被用来“时移”电力生产,以优化电力生产, i.e. 在夜间充电(抽水),此时有多余的低成本电力可用,并在高峰时段发电, 存储系统现在可能需要在一天内循环多次, 或者长时间不上网, 视天气情况而定.

因此, 太阳能和风能每增加一兆瓦,能源储存的前景就会发生变化, 让抽水蓄能的替代品进入市场. 根据全球能源存储数据库, 传统的phs为主的存储系统主要用于电能的时移(套利).百分之二),以利用高峰和非高峰时段的价格差异. 因为可变的可再生能源减少了套利机会, 新技术正在迅速涌现, 提供了更大范围的灵活性应用,旨在将可变可再生能源集成到系统中.

小灵通系统正在sunbet开户app手机版,以提供额外的操作灵活性,以平衡系统的波动. 在传统的小灵通, 功率调节仅在发电时可用, 然而, 变速小灵通系统正在实施,通过允许在抽水和涡轮机模式下进行功率调节,以提高工厂的效率和灵活性. 三元系统, 由一台电动发电机和独立的泵、汽轮机组组成, 能同时泵送和发电吗, 它允许更精细的频率控制.

电池存储系统(BSS)是目前sunbet开户app手机版最快的电力存储技术之一, 并且现在能够同时提供离网和网格级的存储. 2016年底近2gw的电池装机容量占总容量的比例仍远低于抽水蓄能的总容量, 目前约为1.5亿瓦.

从技术角度来看, batteries are a mature technology; 然而, 巨大的成本障碍继续阻碍着BSS与电力部门的全面整合. BSS和PHS系统基本上以相同的方式运行. BSS, 然而, 具有更快的响应时间, 但通常情况下,这种功率输出不能持续很长时间.

这意味着BSS非常适合于电能质量管理. 除了, BSS与小灵通没有相同的特定站点的要求, 允许他们, 例如, 在能源上与可变的可再生技术相结合,并在电力被输送到电网之前减缓波动.

在许多地方已经开发了混合系统,在这些地方小灵通设施与VRE系统联合操作,以通过小灵通工厂的操作直接平衡可变发电源的间歇性. 对于互连非常弱的网格, 或孤立网格, 比如岛屿系统, 这种波动的破坏性可能要大得多. 这种服务特别适用于需要快速的电池, 快速充放电.

电力系统的变化特性, 这是由日益增长的VREs带来的, 为电力存储技术提供了新的机遇."

BSS正在成为一种日益重要的大规模存储选择,并在过去的十年中呈指数级增长. 这一增长的关键驱动因素之一是其快速下降的成本和有利的政策环境, 这可能是在模仿太阳能光伏产业的快速增长. 根据国际可再生能源机构(IRENA), 据估计,油价将继续迅速下跌,直到2030年, 预计大多数电池技术的成本将下降50%或更多.

预计大部分成本削减将受到快速增长的规模经济的推动, 以及降低成本和进一步提高性能的创新. IRENA将于2017年晚些时候发布一份报告,详细探讨电池存储技术到2030年的市场和成本前景.

同时, 如果市场安排得当,电动汽车的使用越来越多,这可能会带来额外的灵活性, 因为他们的车载电池可以被电网使用. 虽然不是他们的主要角色, 他们的部署规模意味着他们可能成为一个重要的灵活性来源. 全球电动汽车车队总规模达到1辆.200万辆汽车(包括纯电动汽车和插电式混合动力汽车), 电池总容量估计为20-40 GWh, 总电力需求是2.2015年5太瓦时.

毫无疑问,抽水蓄能和蓄电池蓄能将在未来的能源系统中发挥重要作用. 随着越来越多的电池技术的sunbet开户app手机版,变速小灵通技术变得更加先进和实惠, 这两种形式的能源存储可以被最优地利用,以满足日益增长的能源存储需求.

电力系统的变化特性, 这是由日益增长的VREs带来的, 为电力存储技术提供了新的机遇, 它们自己又能在重组当前能源体系中发挥重要作用吗. 在《sunbet平台登录》中, IRENA估计,到2030年,需要150吉瓦的电池存储和325吉瓦的小灵通,才能使可再生能源发电的份额翻一番.

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