隨著我國西北部地區(qū)棄風(fēng)、棄光的加劇,儲(chǔ)能被寄予厚望。6月7日,國家能源局出臺(tái)了《關(guān)于促進(jìn)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助服務(wù)補(bǔ)償(市場)機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》(國能監(jiān)管[2016]164號(hào)),提出建設(shè)用儲(chǔ)能進(jìn)行“電力系統(tǒng)調(diào)峰調(diào)頻,促進(jìn)可再生能源電力消納”的試點(diǎn)。
與其被棄掉,把電量存起來將來賣錢,總是有收益的。然而,現(xiàn)階段用儲(chǔ)能解決消納問題真的劃算嗎?先來看一下儲(chǔ)能的形式。
一、儲(chǔ)能形式的分類
二、各種儲(chǔ)能形式的特點(diǎn)
1、機(jī)械儲(chǔ)能
1)抽水蓄能
2)飛輪儲(chǔ)能
3)壓縮空氣儲(chǔ)能
2、電化學(xué)儲(chǔ)能
1)鉛酸蓄電池
鉛蓄電池應(yīng)用歷史最悠久,價(jià)格便宜,應(yīng)用最廣泛;但其缺點(diǎn)是功率密度和能量密度低,使用壽命短、存在嚴(yán)重的酸液污染和鉛污染。
鉛蓄電池儲(chǔ)能效率一般只有60%~80%。普通富液鉛蓄電池,若采用兩階段恒流充電方法,后期充電效率不到10%。
鉛已被列入六種有害物質(zhì)限制范圍。從環(huán)境保護(hù)的角度考慮,鉛酸儲(chǔ)能電池將逐步被綠色高效新型蓄電池替代,最終退出市場將是必然趨勢,但在較長時(shí)期內(nèi),仍將是常規(guī)儲(chǔ)能應(yīng)用蓄電池的主力產(chǎn)品。
2)鋰離子電池
鋰離子電池的顯著優(yōu)勢是:綠色無污染、高性能、長壽命、高效率, 已成為新型蓄電池發(fā)展的趨勢。依據(jù)正極材料不同,鋰離子蓄電池可分為多種體系,當(dāng)前技術(shù)比較成熟的是:
錳酸鋰蓄電池、磷酸亞鐵鋰蓄電池、鈷酸鋰蓄電池等。
目前,鋰離子蓄電池的能量密度是鉛酸蓄電池的3~4倍,使用壽命是鉛蓄電池的4~6倍。雖然當(dāng)前的制造成本仍高于鉛酸蓄電池,但從全生生命周期內(nèi)經(jīng)濟(jì)性考慮,鋰離子蓄電池已經(jīng)顯著優(yōu)于鉛酸蓄電池。
然而,鋰離子蓄電池成組應(yīng)用技術(shù)、系統(tǒng)集成技術(shù)和產(chǎn)品研究仍不能滿足使用要求;且鋰離子蓄電池成組后,安全性大幅下降,使用壽命大幅縮短,甚至存在發(fā)生蓄電池燃燒、爆炸等惡性事故的危險(xiǎn)。
3)鈉硫電池
鈉硫電池是以鈉作為陽極,硫作為陰極,Beta-氧化鉬陶瓷為隔膜和電解質(zhì)雙重作用制成的電池。
其特點(diǎn)是:比能量高、重量輕;功率密度高,可大電流放電;使用壽命可達(dá)到10~15年;理論比能量高達(dá)760Wh/kg;沒有自放電現(xiàn)象;可以完全放電。
4)液流電池
液流電池是一種結(jié)構(gòu)與傳統(tǒng)蓄電池完全不同的電化學(xué)儲(chǔ)能裝置, 其特點(diǎn)是以各自單獨(dú)循環(huán)的電解液為正極和負(fù)極。按正極和負(fù)極使用的電解液不同,分為全釩液流電池、釩溴液流電池、多硫化鈉/溴液流電池等多個(gè)體系。
液流電池的特點(diǎn)是:
額定功率與容量沒有關(guān)系,容量大小僅與作為正極和負(fù)極的電解液儲(chǔ)存量的多少及電解液的濃度有關(guān)。
可以通過增加電解液的儲(chǔ)存量和提高電解液的濃度,增加電池的容量,為制造超大容量電池提供了條件。
具有電化學(xué)極化小,可100%深度放電、儲(chǔ)存壽命長的特點(diǎn)。
3、電磁儲(chǔ)能
三、儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性評(píng)價(jià)
楊裕生教授很久之前便提出了儲(chǔ)能裝置的“經(jīng)濟(jì)效益指數(shù)”,用于衡量儲(chǔ)能的經(jīng)濟(jì)性。其計(jì)算公式如下:
其中:
存儲(chǔ)的電能的進(jìn)價(jià)為Rin、出價(jià)為Rout,能量轉(zhuǎn)換效率為η
1kWh的初始投資為C,運(yùn)行成本為C0,儲(chǔ)能裝置的充放電深度為DOD,壽命為L年
則儲(chǔ)能項(xiàng)目的利潤率P=(YCC-1)×100%
從上表來看,目前儲(chǔ)能項(xiàng)目在沒有補(bǔ)貼的情況下,無法實(shí)現(xiàn)盈利。
以一個(gè)具體的案例進(jìn)行說明:
性能優(yōu)良的鉛酸電池1MWh,按照以下條件考慮:
1)電池初始投資1元/Wh、維護(hù)成本0.05元/kWh。
2)放電深度70%、充放電1500次、充放電效率80%。
假設(shè)棄掉的風(fēng)、光電量成本為0元/kWh,則:
考慮到風(fēng)、光項(xiàng)目發(fā)電畢竟需要設(shè)備維護(hù),風(fēng)、光項(xiàng)目的度電成本為0.2元/kWh考慮,則放出每度電成本為1.49元/kWh。而目前我國最高的工商業(yè)電價(jià),在尖峰時(shí)刻,也就能達(dá)到1.4元/kWh左右。因此,就目前的情況而言,在沒有補(bǔ)貼的情況下,用儲(chǔ)能解決風(fēng)、光限電問題是不具備經(jīng)濟(jì)可行性的。
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