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蓄能电站在电力系统的应用.pdf

蓄能电站在电力系统的应用.pdf

德们 2013-01-09 评分 0 浏览量 0 0 0 0 暂无简介 简介 举报

简介:本文档为《蓄能电站在电力系统的应用pdf》,可适用于工程科技领域,主题内容包含第卷第期年月沈阳工程学院学报(自然科学版)JoumalofShenyangInstituteofEngineering(NaturalScience符等。

第卷第期年月沈阳工程学院学报(自然科学版)JoumalofShenyangInstituteofEngineering(NaturalScience)VdNo.oct.蓄能电站在电力系统的应用梁国艳梁中华许晓峰(.沈阳工程学院电气工程系沈阳.沈阳工业大学电气工程学院沈阳)摘要:针对电网在运行中出现峰谷差拉大的情况指出蓄能电站的建设是解决电网调峰问题的有效手段并详细介绍了各种不同蓄能方式的特点及其在电力系统中的应用分析了蓄能电站未来的发展趋势.关键词:蓄能电站抽水蓄电池超导压缩空气中图分类号:TMl文献标识码:A文章编号:()随着国民经济结构的调整及居民生活用电比重的增大不仅使电力负荷特性发生了变化电网的峰谷差也逐渐拉大.同时由于人们对电网供电质量的要求越来越高因此调峰问题已经成为影响电力系统经济可靠运行的主要因素之一.在此情况下蓄能电站的建设逐步为各方所重视并被公认为是解决电网调峰问题的最有效的手段.电能储存是实现电能高效利用的重要途径.由于大量分布式的电源(燃料电池、太阳能电池)的应用以及提高电网可靠性和调峰的需要分散的蓄能系统的重要性日益增加.除了抽水蓄能方式以外较实用的储能系统就要数电池储能(BESS)了.此外超导储能(SMES)、压缩空气蓄能正处在积极研究和试验阶段.抽水蓄能电站抽水蓄能电站是在电力系统负荷处于低谷时将多余电能通过专门的设备、设施和系统转换为水的势能在电力系统负荷处于高峰时又将势能转换成电能如图所示.对峰谷差大、调峰能力不足的电力系统特别是有大型核电厂带基本负荷的电力系统设置一定规模的抽水蓄能电站是必要的.世纪年代以来随着电力负荷的急剧增长抽水蓄能电站在电力系统中的调峰、调频作用更为显著因而发展较快年间全球就兴建了约kW的抽水蓄能电站.抽水蓄能电站一般分为纯抽水蓄能电站和混合式抽水蓄能电站类..纯抽水蓄能电站纯抽水蓄能电站的上池没有水源或天然水流量收稿日期:一作者简介:梁国艳(一)女辽宁阜新人副教授硕士很小需将水由下池抽到上池储存用于电力系统负荷处于高峰时发电.水在上池、下池循环使用抽水和发电的水量基本相等.流量和历时按电力系统调峰填谷的需要来确定.纯抽水蓄能电站仅用于调峰、调频一般没有综合利用的要求故不能作为独立电源存在必须与电力系统中承担基本负荷的火电厂、核电厂等协调运行.图l抽水蓄能电站.混合式抽水蓄能电站混合式抽水蓄能电站的上池有一定的天然水流量.在这类电站内既安装有普通水轮发电机组利用江河径流调节发电又安装有抽水蓄能机组进行蓄能发电承担调峰、调频、调相任务..抽水蓄能电站的应用抽水蓄能电站可调频、调相、调压并且启停灵活能适应负荷的迅速变化有利于改善和稳定系统电压.抽水蓄能电站与火电厂比负荷跟踪性能好从全停到满载发电一般只需要~min从全停到满载抽水约min从满载发电或满载抽水到与电网解列约min能起到调节电网供电频率及紧急事故备用电源的作万方数据万方数据沈阳工程学院学报(自然科学版)第卷用可作为电力系统的事故备用.为满足电网安全、稳定和经济运行的需要建设适当比例的抽水蓄能电站是必要的.我国抽水蓄能电站的开发建设起步于世纪年代后期.截止到年底全国已建成的抽水蓄能电站共有座总装机容量万kw占全国电力装机容量的.%.同国外相比无论是电站数量还是装机容量我国的抽水蓄能电站在能源比例中都还远远不够..抽水蓄能电站存在的问题我国水电事业面临的根本问题是人们在思想上还没有认识到发展水电的必要性和紧迫性往往因为水电客观上存在一次性投资大、建设周期长、建成初期回报少的缺点就只顾及眼前的经济利益从而给水电的发展造成了多重客观阻力.因此应该大力宣传在我国发展水电事业的重大意义改变人们的观念从本质上扫除各种障碍.蓄电池蓄能电站蓄电池储能采取的方法是先将交流电能变换为直流电能储存在蓄电池中当需要使用储备电能时再将直流电能变换为与系统兼容的交流电能.在这个可逆变换中电力电子设备起到了关键的作用.雎SS的核心部件是由蓄电池和大功率可关断晶闸管(GTO)一类的器件组成的交直流变换器.电池蓄能系统既可作为旋转备用也可作为调峰和调频电源或直接安装在重要用户内作为大型的不间断电源.同时BESS还具有无功调节的功能.目前全球已有近个BESS在系统中运行.例如美国加州CHINO变电站安装有MW的BESS在洛杉矶的VERNON安装有MW的BESS.最近在波多黎各有座MW的BESS投运用于旋转备用和调频.蓄电池蓄能系统不仅能够提高配电网的供电可靠性还可对配电网的电压和波形质量进行严格的监视和控制为柔性配电系统的实现创造了条件.与其他蓄能方法相比蓄电池蓄能技术具有控制精度高、能量密度大、效率高、寿命长和无环境污染等优点.nESS在电力系统中大规模应用的主要技术关键是提高蓄电池的储能密度降低价格以及延长寿命.目前的蓄电池储能密度达到~wh/kg寿命为~年BESS的总体造价约为美元/kw.镍一锌电池、钠一硫电池、聚合物薄膜电池、锌一空气电池等新型电池正在研究之中倘若研究取得重大突破必将对电能的高效利用产生重要的影响.超导储能电站超导储能是利用超导线圈将电磁能直接储存起来需要时再将电磁能返回电网或其他负载.超导线圈储存的能量W可由下式表示:w=吉肼式中L为线圈的电感为线圈的电流.超导线圈在通过直流电流时没有焦耳损耗.因此超导储能采用直流系统.它可传输的平均电流密度比一般常规线圈要高~个数量级可以达到很高的能量密度约为J/m.SMES一般由超导线圈及低温容器、制冷装置、变流装置和测控系统组成.SS可以分为低温超导储能与高温超导储能种.中科院电工所在年完成了.明佩州超导储能系统的样机并在北京某变电站进行并网试验运行后同时开始进行包括超导储能系统、高温超导限流器、高温超导电缆和高温超导变压器的全超导变电站的示范运行.从而建立了全超导变电站的示范工程在kV配电网中并网运行.超导储能技术在输配电系统的质量管理提高瞬态电能质量及电网暂态稳定性和紧急电力事故应变等方面有着不可替代的作用具有广阔的应用前景.SS与其他的储能方式如蓄电池储能、压缩空气蓄能、抽水储能相比具有转换效率高(可达%)毫秒级的响应速度大功率和大能量系统寿命长及维护简单、污染小等优点.因此超导电力应用研究是世纪高新技术发展的重要方向.压缩空气蓄能电站.普通的燃气轮发电机组天然气或液化石油气在燃烧室内燃烧并驱动燃气轮机旋转进而同轴驱动发电机发电和空气压缩机运行压缩空气被注入燃烧室内强化燃烧促进燃气轮机的旋转.燃气轮机的输出功率有/用来发电/用来驱动空压机..压气蓄能发电机组在电力负荷不满的谷荷期间(比如夜间)用电动机驱动空压机将压缩空气压入贮气空洞(比如地下空洞)等到用电高峰的峰荷期间(比如白天)再将压缩空气放出来注入燃烧室驱动燃气轮发电机发电就可使燃料节省到原来的/或使发电机的输出功率增大到原来的倍以上.万方数据万方数据第期梁国艳等:蓄能电站在电力系统的应用.联合循环压气蓄能发电系统采用燃气轮发电设备时燃气轮机排出的废气温度高达以上将该余热回收再次利用加热蒸汽发生器并可驱动蒸汽轮机发电达到高效、节能、环保的目的.此时发电机同时由同轴的燃气轮机和蒸汽轮机驱动按照国际标准(EC)应称为透平发电机.如果将这种燃气一蒸汽联合循环电站用作压缩空气蓄能发电可谓“如虎添翼”可与抽水蓄能电站竞争有些技术经济指标甚至超过后者..压缩空气蓄能电站在国内外的应用德国于年开发投运的芬道夫压缩空气万能电站是世界上最早的压缩空气蓄能电站其容量为Mw商业运营至今.它利用废弃的矿井来储存压缩空气地质条件属于岩盐结构造价较低.其缺点是将燃烧废气排人大气造成环境污染而且没有再次回收、利用余热.美国于年由亚拉巴玛州电力公司在麦金托什地区兴建的容量为Mw压缩空气蓄能电站投入商业运营至今运行良好.这是世界上第二个正式投运的这种电站.它的地下空洞容积为m建筑费用约为万美元压缩空气可供机组运行h.它不将废气排人大气而是用于预热空气节能效果较好.贮气空洞地质条件也是岩盐层.除了上述国家之外还有日本、俄罗斯、法国、意大利、卢森堡、以色列等国家也已开发多年.近年来我国电力工业发展很快电力负荷的均衡化问题日趋严重.虽然规划了多座大型抽水蓄能电站但机组必须进口.如果多挖几个洞或在海底多放几个缸多建几座压气蓄能电站既可有效利用谷荷期间多余电能又能满足峰荷时期的电力不足还可节省大量外汇可谓一举两得.目前哈尔滨电力部门正在研究开发利用地道作为贮气空洞来建造压气蓄能电站以便缓解日益严重的电能平衡问题.至今为止在巨大的超导电磁能量存贮发电系统(超导蓄能)实现大规模商业运营以前在开发应用规模方面仅次于抽水蓄能电站的就是压缩空气蓄能电站而压气式在电站选址、建设费用、发电成本等方面都优于抽水式推广应用前景广阔.结论我国未来的能源发展战略要求提高能源利用效率清洁使用能源调整能源结构增加替代能源实现能源的可持续发展.改变传统的发电、用电必须动态平衡生产方式的有力手段是储能技术它可实现电能和一次能源的合理高效利用及电网安全经济运行.目前除了与大型原子能电站及大电网配套的抽水蓄能和压缩空气储能系统外随着新能源(有较大分散性和随机性)应用的日趋扩大分散蓄能系统的重要性日益增加最有希望的是电池蓄能系统(BESS)和超导蓄能系统(SMES).参考文献莫颖涛吴为麟.分布式发电中的电力电子技术J.电源应用技术().吴起凡吴美潮.超导储能与超导变电站J.电工技术().郑健超.未来电力技术的发展趋势浅析M//周光召朱光亚.共同走向科学百名院士科技系列报告集.北京:新华出版社。.ApplicationofenergystoragepowerstationinelectricpowersystemLIANGGuOyanlLlANGZhOnghuaXUXiaOfen(.DepartmentofEIectricaIEngineeringShenyangInstituteofEngineeringShenyangChIna.CengeofEIeclr|caIEngineeringShenyangUnivers时ofTechnoIogyShenyangChI响)Abstract:AimingatthedifferenceincreasebetweenpeakandvaleduringgridoperationpointsoutbuildingenergystoragepowerstationistheeffectiVewaytoregulatepeakloadofgrid.Introducesthecharacteristicsofvariousenergystoragewaysandtheirapplicationonelectricpowersystemindetail.Putsforwardthedevelopmenttrendsofenergystoragepowerstation.Keywords:energystoragepowerstationpumpingstoragecellsuperconductingcompresSedair万方数据万方数据蓄能电站在电力系统的应用作者:梁国艳梁中华许晓峰LIANGGuoyanLIANGZhonghuaXUXiaofeng作者单位:梁国艳,许晓峰,LIANGGuoyan,XUXiaofeng(沈阳工程学院,电气工程系,沈阳,)梁中华,LIANGZhonghua(沈阳工业大学,电气工程学院,沈阳,)刊名:沈阳工程学院学报(自然科学版)英文刊名:JOURNALOFSHENYANGINSTITUTEOFENGINEERING(NATURALSCIENCE)年卷(期):,()参考文献(条)吴起凡吴美潮超导储能与超导变电站期刊论文电工技术()莫颖涛吴为麟分布式发电中的电力电子技术()郑健超未来电力技术的发展趋势浅析本文读者也读过(条)李红军LIHongjun抽水蓄能电站承担系统备用容量的经济性分析期刊论文电力技术经济,()李成模镉镍蓄电池组的直流系统在发电厂和变电所的应用期刊论文湖南电力,()魏剑蓄能电站综合效益评价期刊论文管理与财富()刘文毅杨勇平宋之平用于分布式能量系统的微型压缩空气蓄能(SCAES)系统性能计算与优化会议论文宋全清SONGQuanqing冰储冷空调系统在电网调峰中的应用期刊论文湖北电力()梁海滨联合循环电站蓄能发电系统的发展期刊论文电工文摘()汤志鸿月亮圆缺与人体健康期刊论文养生月刊,()杨罡联合循环电站采用压缩空气蓄能可使发电功率加倍期刊论文上海大中型电机()张胜永电力系统中的VRLA蓄电池组直流电源(一)期刊论文蓄电池()谈变电站直流电源设备技术改造期刊论文中国科技博览()本文链接:http:dgwanfangdatacomcnPeriodicalsydlgdzkxxxbaspx

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