储能技术现状与河南储能项目发展展望

孙华

摘要：新能源电力系统的研究与应用成为电力行业发展的重要方式。其中，储能技术的应用已经成为新能源电力系统发展过程中不可缺失的重要部分，实现双碳目标的关键环节。传统的抽水蓄能技术不能完全解决由风光为主的新能源发电不稳定造成的问题，新型储能技术由此应运而生，多元化的储能技术不断发展。本文阐述能量储存技术的特点，新能源的发展状况，储能技术在河南储能项目中的应用，并对未来河南储能项目发展展望进行讨论。

关键词：储能技术现状；河南储能项目；发展展望

引言

新能源的应用可以从根本上解决大规模的能量不足，并通过加强其稳定性来确保系统的通用性，从而在波动期间进一步改善电源的质量，最终能够更好地应对各种问题。综合上述不同的能量储存技术特性，可以合理地安排和协调不同的能量储存技术，从而获得更好的储存效益。

1能量储存技术的特点

随着传统化石能源的不断短缺和生态环境的恶化，新的能源技术得到了迅速发展，天然气的规模不断扩大，在电网中扮演着越来越重要的角色。例如，传统的电力生产方式，如火电，一般都是根据电力市场的需要来生产、分配和调节电力供应；而风能、太阳能等新能源技术，则更多地依靠自然资源。由于风能、太阳能是一种波动、间歇性的能源，对其的调控与控制变得更加困难，导致对电网的安全运行产生了较大的负面影响。但是，运用新能源技术，可以有效地克服其固有的波动、间歇特性，使得电力系统的运行更安全、更稳定，并能有效地提高能量利用率，从而使其在经济、安全等方面都具备一定的优越性。

2新能源储能技术的发展现状

储能是新型电力系统的重要组成，能够在一定程度上促进新能源发展，截止至2021年底，我国新能源储能新增储能装机为7397.9MW，累计装机已经达到43.44GW，所有的“新能源+储能”项目的共同技术特点是功率输出较为平滑，且在部分地区成为了区域发展的“标配”。储能技术作为新建风电与光伏发电项目的重要组成部分，其自身具有一定的灵活性与可调度性，可满足新型电力系统“两高一低”的基本控个些求，通过改善输出特性保障系统安全稳定运行，在储能技术材料选择过程中，可以使用锂化合物，通过正极集流体、正极材料提供相应的能量，切实延长循环时间，最终通过放电电压降低放电深度。新能源化学储能电解液为有机溶液，溶剂分子不能穿越，温度会受到放电时间增加变化影响，为确保系统设计的性能与安全性，MNS可以通过配置不同类型传感器、执行器，确保电池工作能够满足需要。为了能够打破发展中的僵局，在优化设计中要做好技术更新调整，注重风电与光伏的波动性，在碳中和指导电力清洁化的大趋势下，要将储能贯穿于新型输电系统，做好参数检测与状态预估，强化故障诊断和安全控制，避免储能过程中发生高低温、过充、过放等情况。

3储能技术在河南储能项目中的应用

3.1化学储存技术

（1）一种锂电池组。锂电池的能量利用率很高，其存储系统是以单体为主体的，该系统包括充放电系统、电池管理系统、电池管理系统等。锂电池的能量密度高，充放电效率高，安全性高，可采用串联或并联的方式实现高电压、高容量，但其成本也比较高。（2）一种钠硫电池。钠硫电池采用Na-beta-Al作为电解液、隔板，用金属钠作为负极，硫、多硫化钠作为正电极的能量存储单元，其工作效率在70%左右。钠硫电池能量密度高，充放电效率高，运行费用低，空间需求小，维护方便；但是，在使用过程中，仍需保持在300℃以上的温度。（3）液体流动式电池组。液流电池是一种将正、负两种电解质分离，并分别进行再循环的高效电池。输出功率由电池组面积及单体单元个数决定，增加电解质体积及浓度，可以增加其储存能力。液流电池结构灵活，可实现大规模储能、深度放电、大电流放电，不需要任何防护，适用于储能系统、应急电源、UPS系统等。（4）一种金属气体电池。金属空气电池是一种绿色的电池，它的阳极由氧构成，负极是由铝、锌、铁、镁等活泼金属构成。金属空气电池具有较高的能量，其能量是铅酸电池的8~10倍。其生产成本低，绿色环保，原材料可回收，性能优越。另外，这种金属空气电池不需要任何的充电器，只需要数分钟就能更换一次，并且可以迅速地进行充电。

3.2物理能量储存技术

3.2.1抽水蓄能技术

抽水蓄能技术是一种以低电位为能量储存的技术，这种技术已经非常成熟，具有高能量和低消耗的特点。这种技术在实施的时候，需要在大坝的上下两个地方都有一个蓄水池，这样在没有足够电量的情况下，就可以启动蓄水池，让电机一直处于最佳的运行状态，这样就可以将下游水库的水排出来，从而保证上游水库的水量得到最大的保护。在超负荷运行的时候，采用这种储能技术，可以保证发电机始终处于最佳的工作状态，在这个时候，主要是利用上游的水库来发电，在实际使用的时候，可以转化80%的电能。

3.2.2采用压缩空气储存技术

空气压缩技术，是一种用于大型工业企业的电能存储技术，当电网的负荷不够大的时候，它就会对大气进行进一步的压缩，然后通过高压的方式将空气储存起来。在电网工作负载较大的情况下，可以将这些高压压缩空气进行进一步的释放，为整个转轮发电机供电。该技术的特点是响应迅速，使用效率高。在电力系统的运行中，可以将电能转化为更高的电能，是目前最受欢迎的一种能源技术。

3.2.3采用飞轮能量储存技术。该系统由电子控制系统、轴承系统、电子和飞轮组成，可以说是一种能源“电池”，其工作效率大约在80%以上。在进行能量储存时，FESS电力驱动马达带动飞轮高速转动，将电能储存于高速转动的飞轮体内；释放能量时，以飞轮为动力，驱动发电机产生动力，将机械能转换成电能，并向外负荷输出。飞轮主要包括两类：一是低速飞轮，二是高速磁浮飞轮。低速飞轮主要控制系统稳定，高速飞轮适用于各种能量存储，如峰谷调整。在实际应用中，采用无接触式悬浮轴承技术，以减小飞轮的磨损、提高飞轮的速度和能量储存效率。

3.2.4相变能量储存技术

相变储存，就是利用相变物质来储存或者释放热量，不仅能量密度很高，而且结构也很简单，使用起来很方便。主要包括电储存、熔化盐储存和冰贮藏。电储存技术主要有水储存和金属储存两种。水蓄热技术是利用水作为热能的载体，它的特点是维护简单，投资小。高温金属的储热技术是利用金属作为热载体，利用金属的固液转换来储存和放出热量，从而提高储热温度和高导热系数。将固体无机盐加热至熔化状态，然后通过热循环来达到热储存的目的。熔融盐类的腐蚀性低，使用温度范围广，传热性能好，价格便宜，但导热系数低，造成其储热效率低。

4河南储能项目发展展望

持续攻克宽工况压缩机技术、高负荷轴流式膨胀机技术、高效蓄热换热器技术以及系统集成技术，推动百兆瓦级别大规模先进压缩空气储能系统广泛应用是技术发展重点，进一步降低大规模压缩空气储能系统成本，提升经济性。2022年11月25日河南省第一批独立储能示范项目已经获批，预计2023年底前可以全部投产，河南省的储能产业发展已经稳步有序的展开了。

结束语

综上所述，新能源电力系统中的储能技术有着不可估量的发展前景。相关工作人员进行储能技术的有效创新和发展，提高储能技术的应用效率，推动电力资源的长期可持续发展，为我国经济的长远发展打好基础。

参考文献

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