第一篇：超導(dǎo)儲(chǔ)能調(diào)研報(bào)告

目錄

一、前沿...................................................................................................................................2

二、超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理...............................................................................3 2、1超導(dǎo)磁體......................................................................................................................4 2、2低溫系統(tǒng)......................................................................................................................5 2、3功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)..............................................................................................................6 2、4監(jiān)控系統(tǒng)......................................................................................................................6

三、SMES在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用途徑.....................................................................................7 3、1提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。..........................................................................................7 3、2改善電能質(zhì)量。..........................................................................................................7 3、3提供系統(tǒng)備用容量。..................................................................................................7 3、4用于可再生能源發(fā)電及微電網(wǎng)。..............................................................................8

四、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能(SMES)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀............................................................................8

一、前沿

超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)(super conducting magnetic energy storage，SMES)利用超導(dǎo)體制成的線圈儲(chǔ)存磁場(chǎng)能量，功率輸送時(shí)無(wú)需能源形式的轉(zhuǎn)換，具有響應(yīng)速度快(ms級(jí))，轉(zhuǎn)換效率高(≥96%)、比容量(1-10Wh/kg)/比功率(104-105kW/kg)大等優(yōu)點(diǎn)，可以實(shí)現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實(shí)時(shí)大容量能量交換和功率補(bǔ)償。SMES在技術(shù)方面相對(duì)簡(jiǎn)單，沒有旋轉(zhuǎn)機(jī)械部件和動(dòng)密封問(wèn)題。目前，世界上1-5MJ/MW低溫SMES裝置已形成產(chǎn)品，100MJSMES已投入高壓輸電網(wǎng)中實(shí)際運(yùn)行，5GWhSMES已通過(guò)可行性分析和技術(shù)論證。SMES可以充分滿足輸配電網(wǎng)電壓支撐、功率補(bǔ)償、頻率調(diào)節(jié)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率輸送能力的要求。

我國(guó)經(jīng)濟(jì)高速發(fā)展使得我國(guó)的電力系統(tǒng)已經(jīng)成為世界上最龐大最復(fù)雜的系統(tǒng)之一。電力安全已經(jīng)成為國(guó)家安全的一個(gè)重要方面。同時(shí)，信息化、精密制造以及生產(chǎn)生活對(duì)電力的依賴程度已經(jīng)對(duì)電力供給的可靠性和供電品質(zhì)提出了更高的要求。石油、煤炭等能源資源將無(wú)法滿足未來(lái)電力的供給需要，開發(fā)新能源、可再生能源已成為一項(xiàng)保證國(guó)家可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略性國(guó)策。21世紀(jì)電力工業(yè)所面臨的主要問(wèn)題有：應(yīng)用分散電力系統(tǒng)，提高設(shè)備利用率，遠(yuǎn)距離大容量輸電，各大電網(wǎng)間聯(lián)網(wǎng)，高質(zhì)量供電，改善負(fù)荷特性等。針對(duì)這些問(wèn)題，與現(xiàn)有的采用常規(guī)導(dǎo)體技術(shù)的解決方案相對(duì)應(yīng)，都有一種甚至多鐘超導(dǎo)電力裝置能為問(wèn)題的解決提供新的技術(shù)手段。由于超導(dǎo)體的電阻為零，因此其載流密度很高，因此可以使超導(dǎo)電力裝置普遍具有體積小、重量輕等特點(diǎn)，制成常規(guī)技術(shù)難以達(dá)到的大容量電力裝置，還可以制成運(yùn)行于強(qiáng)磁場(chǎng)的裝置，實(shí)現(xiàn)高密度高效率儲(chǔ)能。作為一種具備快速功率響應(yīng)能力的電能存儲(chǔ)技術(shù)，超導(dǎo)磁儲(chǔ)能系統(tǒng)(Super conducting magnetic energy storage，SMES)可以在提高電力安全、改善供電品質(zhì)、增強(qiáng)新能源發(fā)電的可控性中發(fā)揮重要作用。

二、超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)的構(gòu)成及其工作原理

SMES是利用超導(dǎo)磁體將電磁能直接儲(chǔ)存起來(lái)，需要是再將電磁能返回電網(wǎng)或者其他負(fù)載。超導(dǎo)磁體中儲(chǔ)存的能量E可由下式表示：

E=0.5LI2

超導(dǎo)磁體是SMES系統(tǒng)的核心，它在通過(guò)直流電流時(shí)沒有焦耳損耗。超導(dǎo)導(dǎo)線可傳輸?shù)钠骄娏髅芏缺纫话愠Ｒ?guī)導(dǎo)體要高1-2個(gè)數(shù)量級(jí)，因此，超導(dǎo)磁體可以達(dá)到很高的儲(chǔ)能密度，約為10J/m。與其他的儲(chǔ)能方式，如蓄電池儲(chǔ)能、壓縮空氣儲(chǔ)能、抽水蓄能及飛輪儲(chǔ)能相比，SMES具有轉(zhuǎn)換效率可達(dá)95%、毫秒級(jí)的影響速度、大功率和大能量系統(tǒng)、壽命長(zhǎng)及維護(hù)簡(jiǎn)單、污染小等優(yōu)點(diǎn)。超導(dǎo)磁體儲(chǔ)能裝置原理示意圖如下：

1、超導(dǎo)線圈

2、制冷劑

3、低溫容器

4、直流電源

5、持續(xù)電流回路

SMES一般有超導(dǎo)磁體、低溫系統(tǒng)、磁體保護(hù)系統(tǒng)、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和監(jiān)控系統(tǒng)等幾個(gè)主要部分組成。圖1—1是SMES裝置的結(jié)構(gòu)原理圖，該結(jié)構(gòu)是由美國(guó)洛斯阿拉莫斯實(shí)驗(yàn)室首先提出來(lái)的，以后SMES裝置的研究設(shè)計(jì)一般都是一次結(jié)構(gòu)作為參考原型。圖中的變壓器只是為了選擇適當(dāng)?shù)碾妷核揭苑奖愕剡B接SMES與電力系統(tǒng)，不屬于SMES的必要部件。

圖1—1 SMES裝置的結(jié)構(gòu)原理 2、1超導(dǎo)磁體

儲(chǔ)能用超導(dǎo)磁體可分為螺管形和環(huán)形兩種。螺管線圈結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，但周圍雜散磁場(chǎng)較大;環(huán)形線圈周圍雜散磁場(chǎng)小，但結(jié)構(gòu)較為復(fù)雜。由于超導(dǎo)體的通流能力與所承受的磁場(chǎng)有關(guān)，在超導(dǎo)磁體設(shè)計(jì)中第一個(gè)必須考慮的問(wèn)題是應(yīng)該滿足超導(dǎo)材料對(duì)磁場(chǎng)的要求，包括磁場(chǎng)在空間的分布和隨時(shí)間的變化。除此意外，在磁體設(shè)計(jì)中還需要從超導(dǎo)線性能、運(yùn)行可靠行、磁體的保護(hù)、足夠的機(jī)械強(qiáng)度、低溫技術(shù)與冷卻方式等幾個(gè)方面考慮。

螺管形

環(huán)形 2、2低溫系統(tǒng)

低溫系統(tǒng)維持超導(dǎo)磁體處于超導(dǎo)態(tài)所必須的低溫環(huán)境。超導(dǎo)磁體的冷卻方式一般為浸泡式，即將超導(dǎo)磁體直接至于低溫液體中。對(duì)于低溫超導(dǎo)磁體，低溫多采用液氦(4.2K)。對(duì)于大型超導(dǎo)磁體，為提高冷卻能力和效率，可采用超流氦冷卻，低溫系統(tǒng)也需要采用閉合循環(huán)，設(shè)置制冷劑回收所蒸發(fā)的低溫液體?；贐i系的高溫超導(dǎo)磁體冷卻只20-30K一下可以實(shí)現(xiàn)3-5T的磁場(chǎng)強(qiáng)度，基于Y系的高溫超導(dǎo)磁體即使在77K也能實(shí)現(xiàn)一定的磁場(chǎng)強(qiáng)度。隨著技術(shù)的進(jìn)步，采用大功率制冷機(jī)直接冷卻超導(dǎo)磁體可成為一種現(xiàn)實(shí)的方案，但目前的技術(shù)水平，還難以實(shí)現(xiàn)大型超導(dǎo)磁體的冷卻。

低溫杜瓦

制冷系統(tǒng) 2、3功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)

功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)控制超導(dǎo)磁體和電網(wǎng)之間的能量轉(zhuǎn)換，是儲(chǔ)能元件與系統(tǒng)之間進(jìn)行功率交換的橋梁。目前，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)一般采用基于全控型開關(guān)器件的PWM變流器，他能夠在四象限快速、獨(dú)立的控制有功和無(wú)功功率，具有諧波含量低、動(dòng)態(tài)響應(yīng)速度快等特點(diǎn)。根據(jù)電路拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)，功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)用變流器可分為電流源型(Current Source Converter，CSC)和電壓源型(Voltage Source Converter，VSC)兩種基本結(jié)構(gòu)。由于超導(dǎo)磁體固有的電流源特性，CSC的直流側(cè)可以與超導(dǎo)磁體(Superconducting Coil，SC)直接連接，而VSC用于SMES時(shí)在其直流側(cè)必須通過(guò)斬波器(Chopper)與超導(dǎo)磁體相連。2、4監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)由信號(hào)采集、控制器兩部分構(gòu)成，其主要任務(wù)是從系統(tǒng)提取信息，根據(jù)系統(tǒng)需要控制SMES的功率輸出。信號(hào)采集部分檢測(cè)電力系及SMES的各種技術(shù)參量，并提供基本電氣數(shù)據(jù)給控制器進(jìn)行電力系統(tǒng)狀態(tài)分析。控制器根據(jù)電力系統(tǒng)的狀態(tài)計(jì)算功率需求，然后

SMES電流源型和電壓源型變流器

通過(guò)變流器調(diào)節(jié)磁體兩端的電壓，對(duì)磁體進(jìn)行充、放電?？刂破鞯男阅鼙仨毢拖到y(tǒng)的動(dòng)態(tài)過(guò)程匹配才能有效的達(dá)到控制目的。SMES的控制分為內(nèi)環(huán)控制和外環(huán)控制。外環(huán)控制器做為主控制器用于提供內(nèi)環(huán)控制器所需要的有功和無(wú)功功率參考值，是由SMES本身特性和系統(tǒng)要求決定的;內(nèi)環(huán)控制器則是根據(jù)外環(huán)控制器童工的參考值產(chǎn)生變流器開關(guān)的觸發(fā)信號(hào)。

三、SMES在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用途徑 3、1提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

SMES作為一個(gè)可靈活調(diào)控的有功功率源，可以主動(dòng)參與系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)行為，既能調(diào)節(jié)系統(tǒng)阻尼力矩又能調(diào)節(jié)同步力矩，因而對(duì)解決系統(tǒng)滑行失步和振蕩失步均有作用，并能在擾動(dòng)消除后縮短暫態(tài)過(guò)渡過(guò)程，使系統(tǒng)迅速恢復(fù)穩(wěn)態(tài)。3、2改善電能質(zhì)量。

由于SMES可發(fā)出或吸收一定的功率，可用來(lái)減小負(fù)荷波動(dòng)或發(fā)電機(jī)出力變化對(duì)電網(wǎng)的沖擊，SMES可作為敏感負(fù)載和重要設(shè)備的不間斷電源，同時(shí)解決配電網(wǎng)中發(fā)生異?；蛞蛑骶W(wǎng)受干擾而引起的配電網(wǎng)向用戶宮殿中產(chǎn)生異常的問(wèn)題，改善供電品質(zhì)。3、3提供系統(tǒng)備用容量。

系統(tǒng)備用容量的存在及其大小，既是一個(gè)經(jīng)濟(jì)問(wèn)題，又是涉及電網(wǎng)安全的技術(shù)問(wèn)題，對(duì)于保障電網(wǎng)的安全裕度。事故后快速恢復(fù)供電具有重要作用。以目前的水平，SMES高效儲(chǔ)能特性可用來(lái)儲(chǔ)存應(yīng)急備用電力，但是不足以作為大型電網(wǎng)的備用容量。3、4用于可再生能源發(fā)電及微電網(wǎng)。

SMES的高效儲(chǔ)能與快速功率調(diào)節(jié)能力可在風(fēng)能、太陽(yáng)能等可再生能源發(fā)電系統(tǒng)中平滑輸出功率波動(dòng)，有效抑制這類電源引起的電壓波動(dòng)和閃變等電能質(zhì)量問(wèn)題，提高并網(wǎng)運(yùn)行的可控性與穩(wěn)定性。微網(wǎng)是有效利用分散的新能源提高電力系統(tǒng)供電可靠性的一項(xiàng)新興技術(shù)，SMES可以改善微網(wǎng)的并網(wǎng)特性、提高微網(wǎng)的孤島運(yùn)行性能。

四、超導(dǎo)磁儲(chǔ)能(SMES)的發(fā)展歷史及現(xiàn)狀

近30年來(lái)，SMES的研究一直是超導(dǎo)電力技術(shù)研究的熱點(diǎn)之一，20世紀(jì)70年代提出SMES的概念時(shí)，著重的是其儲(chǔ)能能力，期望可以作為一種平衡電力系統(tǒng)日負(fù)荷曲線的儲(chǔ)能裝置。隨著技術(shù)的發(fā)展，SMES已不僅僅是一個(gè)儲(chǔ)能裝置，而是一個(gè)可以參與電力系統(tǒng)運(yùn)行和控制的有功、無(wú)功功率源，它可以主動(dòng)參與電力系統(tǒng)的功率補(bǔ)償，從而提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和功率傳輸能力，改善電能質(zhì)量。幾十年的發(fā)展已經(jīng)是SMES開始進(jìn)入電力系統(tǒng)試運(yùn)行，也有了部分商業(yè)化產(chǎn)品。

1969年Ferrier提出了利用超導(dǎo)電感儲(chǔ)存電能的概念。20世紀(jì)70年代初，威斯康辛(Wisconsin)大學(xué)應(yīng)用超導(dǎo)中心利用一個(gè)由超導(dǎo)電感線圈和三相AC/DC格里茨(Graetz)橋路組成的電能儲(chǔ)存系統(tǒng)，對(duì)格里茨橋在能量?jī)?chǔ)存單元與電力系統(tǒng)相互影響中的作用進(jìn)行了詳細(xì)分析和研究，發(fā)現(xiàn)裝置的快速響應(yīng)特性對(duì)于抑制電力系統(tǒng)振蕩非常有效，開創(chuàng)了超導(dǎo)儲(chǔ)能在電力系統(tǒng)應(yīng)用的先。70年代中期，為了解決BPA(Bonneville Power Administration)電網(wǎng)中從太平洋西北地區(qū)到南加州1500km的雙回路交流500kv輸電線上的低頻振蕩問(wèn)題，提高輸電線路的傳輸容量，LASL和BPA合作研制了一臺(tái)30MJ/10MW的SMES并將其安裝于華盛頓塔科馬(Tacoma)變電站進(jìn)行系統(tǒng)試驗(yàn)。30MJSMES系統(tǒng)是超導(dǎo)技術(shù)在美國(guó)第一次大規(guī)模的電力應(yīng)用，現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)結(jié)果表明SMES可以有效解決BPA電網(wǎng)中從太平洋西北地區(qū)到南加州雙回路交流輸電線上的低頻振蕩問(wèn)。

1987年起，美國(guó)核防御辦公室(Defense Nuclear Agency,DNA)啟動(dòng)了SMES-ETM(Engineering Test Model)計(jì)劃，開展了大容量(1~5GWh)SMES的方案論證，工程設(shè)計(jì)和研。到1993年底，R.Bechtel團(tuán)隊(duì)建成了1MWh/500MW的示范樣機(jī)，并將其安裝于加利福尼亞州布萊斯，可將南加里福尼亞輸電線路的負(fù)荷傳輸極限提高8%。

此外，美國(guó)在小容量SMES研究和應(yīng)用方面也開展了大量和卓有成效的工作。1988年，SI公司開始進(jìn)行中小容量(約1~3MW/1~10MJ)和可移動(dòng)SMES的開發(fā)和商業(yè)化，以解決供電網(wǎng)和特殊工業(yè)用戶的電能質(zhì)量問(wèn)題。此后，ASC公司在SI的基礎(chǔ)上，又提出了分布式SMES(Distributed SMES,D-SMES)等概念，并對(duì)諸如改善配電網(wǎng)的電能質(zhì)量、為對(duì)電能質(zhì)量敏感的工業(yè)生產(chǎn)基地提供高質(zhì)量不間斷電源以及提高供電網(wǎng)電壓穩(wěn)定性問(wèn)題進(jìn)行了研究。1990~2004年間，SI/ASC公司先后有約20多臺(tái)SMES投入運(yùn)行。美國(guó)、德國(guó)和日本等都提出研制100kwh等級(jí)的微型SMES，這種SMES可為大型計(jì)算中心、高層建筑及重要負(fù)荷提供高質(zhì)量、不間斷的電源，同時(shí)也可用于補(bǔ)償大型電動(dòng)機(jī)、電焊機(jī)、電弧爐、軋機(jī)等波動(dòng)負(fù)載引起的電壓波動(dòng)，它還可用作太陽(yáng)能和風(fēng)力發(fā)電的儲(chǔ)能等。美國(guó)AMSC公司還提出研制一種新的D-SMES，用于配電網(wǎng)的功率調(diào)節(jié)。目前，美國(guó)已有多臺(tái)微型超導(dǎo)儲(chǔ)能裝置在配電網(wǎng)中實(shí)際應(yīng)用，美國(guó)還將研制100MJ/50MW的SMES安裝在CAPS(the Center for Advanced Power System)基地，SMES不僅可以為脈沖功率試驗(yàn)提供能量支撐，而且它的現(xiàn)場(chǎng)師范運(yùn)行對(duì)軍用和民用SMES技術(shù)的發(fā)展都很有意義。

1999年，德國(guó)的ACCEL、AEG和DEW聯(lián)合研制了2MJ/800kWSMES，解決DEW實(shí)驗(yàn)室敏感負(fù)荷的供電質(zhì)量問(wèn)題。日本九州電力公司先后研制了30kJ以及3.6MJ/1MW的SMES，日本的中部電力公司(1MJ)、關(guān)西電力公司(1.2MJ)、國(guó)際超導(dǎo)研究中心(48MJ/20MW)也分別進(jìn)行了EMSE的研究工作。

在國(guó)內(nèi)，中國(guó)科學(xué)院電工研究所、中國(guó)科學(xué)院合肥分院等離子體物理研究所等單位很早就開始了超導(dǎo)磁體的研究工作，在超導(dǎo)磁體分離、磁流體推進(jìn)、核磁共振乃至磁約束核聚變托卡馬克磁體等方面做了大量工作。進(jìn)入21世紀(jì)后，隨著高溫超導(dǎo)技術(shù)的進(jìn)步，清華大學(xué)研制了3.45kJBi-2223SMES磁體，研制了150kVA的低溫超導(dǎo)磁體儲(chǔ)能系統(tǒng)并將其用于改善電能質(zhì)量的實(shí)驗(yàn)室研究。2005年華中科技大學(xué)研制成功了35Kj/7.5kW直接冷卻高溫超導(dǎo)SMES實(shí)驗(yàn)樣機(jī)。中科院電工所提出了基于超導(dǎo)儲(chǔ)能的限流器方案并研制了實(shí)驗(yàn)樣機(jī)，2006年又啟動(dòng)了1MJ/0.5MVA高溫超導(dǎo)SMES的研究項(xiàng)目。

第二篇：2011超導(dǎo)電力與儲(chǔ)能國(guó)際高峰論壇暨裝備技術(shù)展示交流會(huì)

2011超導(dǎo)電力與儲(chǔ)能國(guó)際高峰論壇暨裝備技術(shù)展示交流會(huì)

時(shí)間：2011年09月08日--2011年09月09日

地點(diǎn)：北京國(guó)際會(huì)議中心

關(guān)于舉辦“2011超導(dǎo)電力與儲(chǔ)能國(guó)際高峰論壇暨

裝備技術(shù)展示交流會(huì)”的通知

各有關(guān)單位：

超導(dǎo)電力與儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，是發(fā)展中國(guó)電力的重要途徑，“十二五”期間國(guó)家將投資4.3萬(wàn)億元，基本建成智能化電網(wǎng)，并加快實(shí)現(xiàn)超導(dǎo)電力、儲(chǔ)能技術(shù)的推廣應(yīng)用。超導(dǎo)電力對(duì)建設(shè)堅(jiān)強(qiáng)智能電網(wǎng)潛能巨大，儲(chǔ)能技術(shù)是電力儲(chǔ)能與新能源電力并網(wǎng)的重要環(huán)節(jié)。為使國(guó)家電網(wǎng)的資源配置能力、運(yùn)行效率、安全與科技水平進(jìn)一步提升，步入國(guó)際電力先進(jìn)行列，發(fā)展超導(dǎo)電力與儲(chǔ)能技術(shù)，將更有利于國(guó)家電力產(chǎn)業(yè)發(fā)展與進(jìn)步。

為推動(dòng)超導(dǎo)電力、儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)品市場(chǎng)發(fā)展，展示和交流其新技術(shù)、新設(shè)備、新經(jīng)驗(yàn)。由中國(guó)能源環(huán)境科技協(xié)會(huì)與中國(guó)電機(jī)工程學(xué)會(huì)電力系統(tǒng)專業(yè)委員會(huì)共同主辦的“2011超導(dǎo)電力與儲(chǔ)能國(guó)際高峰論壇暨裝備技術(shù)展示交流會(huì)”定于2011年9月8日--9日在北京舉辦。屆時(shí)大會(huì)將邀請(qǐng)國(guó)家和相關(guān)部委領(lǐng)導(dǎo)、國(guó)家電力機(jī)構(gòu)負(fù)責(zé)人、國(guó)內(nèi)外電力專家；地方政府負(fù)責(zé)人；國(guó)內(nèi)外企業(yè)家代表和特邀代表到會(huì)，圍繞超導(dǎo)電力、儲(chǔ)能技術(shù)等熱點(diǎn)問(wèn)題進(jìn)行探討與交流。中央電視臺(tái)、央視網(wǎng)、中央人民廣播電臺(tái)、鳳凰LED聯(lián)播網(wǎng)和各大新聞媒體將進(jìn)行專題報(bào)道和現(xiàn)場(chǎng)采訪。

本次論壇主題為：發(fā)展超導(dǎo)電力與儲(chǔ)能技術(shù)，加快智能電網(wǎng)建設(shè)步伐。大會(huì)是以論壇研討為主線，以產(chǎn)品展示、推介、洽談為平臺(tái)，傾力打造中國(guó)最具影響力的電力品牌與國(guó)際品牌的盛會(huì)。希望各相關(guān)單位抓住機(jī)遇，積極參加。

詳

一、特邀支持單位

國(guó)家能源局、中國(guó)電池工業(yè)協(xié)會(huì)、全國(guó)工商聯(lián)新能源動(dòng)力與儲(chǔ)能委員會(huì)、江寧經(jīng)濟(jì)開發(fā)區(qū)管理委員會(huì)；韓國(guó)知識(shí)經(jīng)濟(jì)部、日本社團(tuán)法人電池工業(yè)會(huì)、臺(tái)灣電池協(xié)會(huì)、電池(組)制造商協(xié)會(huì)IBMA、英國(guó)電池制造商協(xié)會(huì)BBMA、EUROBAT(歐洲蓄電池制造商協(xié)會(huì))、美國(guó)能源基金會(huì)；國(guó)家電網(wǎng)公司、中國(guó)華能集團(tuán)公司、中國(guó)大唐集團(tuán)公司、中國(guó)華電集團(tuán)公司、中國(guó)國(guó)電集團(tuán)公司、中國(guó)南方電網(wǎng)有限責(zé)任公司、中國(guó)核工業(yè)集團(tuán)公司、中國(guó)長(zhǎng)江三峽集團(tuán)公司、神華集團(tuán)有限責(zé)任公司；中國(guó)英利集團(tuán)、無(wú)錫尚德太陽(yáng)能電力集團(tuán)。

二、特邀媒體

中央電視臺(tái)、北京電視臺(tái)、香港鳳凰衛(wèi)視、中央人民廣播電臺(tái)、臺(tái)灣東森電視臺(tái)、韓國(guó)MBC電視臺(tái)、朝日新聞、美國(guó)之音、英國(guó)BBC；央視網(wǎng)、新浪網(wǎng)、阿

里巴巴、國(guó)家電力信息網(wǎng)、中國(guó)電力網(wǎng)、電力產(chǎn)品網(wǎng)、北極星電力網(wǎng)、國(guó)際電力網(wǎng)、鳳凰LED聯(lián)播網(wǎng)、中國(guó)供電信息網(wǎng)、中國(guó)電力采購(gòu)網(wǎng)、中國(guó)電力企業(yè)聯(lián)合會(huì)網(wǎng)、中國(guó)太陽(yáng)能發(fā)電網(wǎng)、66太陽(yáng)能導(dǎo)航網(wǎng)、索比太陽(yáng)能網(wǎng)、中國(guó)新能源發(fā)電網(wǎng)；工人日?qǐng)?bào)、中國(guó)電力報(bào)、新加坡海峽時(shí)報(bào)、《電力系統(tǒng)裝備》《國(guó)際電力》《新能量電力》《電網(wǎng)與清潔能源》《太陽(yáng)能發(fā)電》《太陽(yáng)能》《中國(guó)發(fā)電》《Shine光能》《風(fēng)能發(fā)電》。

三、擬邀嘉賓：

全國(guó)政協(xié)副主席王剛、全國(guó)人大副委員長(zhǎng)蔣正華、宋健、國(guó)家發(fā)展與改革委員會(huì)副主任彭森、國(guó)家科學(xué)技術(shù)部副部長(zhǎng)曹健林、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)宏觀經(jīng)濟(jì)研究院原院長(zhǎng)白和金、國(guó)家能源局能源節(jié)能和科技裝備司司長(zhǎng)李冶、國(guó)家科技部國(guó)際合作司副司長(zhǎng)葉冬柏、國(guó)家安全生產(chǎn)監(jiān)督管理總局監(jiān)管三司司長(zhǎng)王浩水、中國(guó)科學(xué)院電工研究所所長(zhǎng)肖立業(yè)、中國(guó)化工機(jī)械動(dòng)力技術(shù)協(xié)會(huì)會(huì)長(zhǎng)孫騰良、國(guó)家發(fā)展和改革委員會(huì)能源所原所長(zhǎng)周鳳起、美國(guó)能源基金會(huì)原副主席楊富強(qiáng)、中國(guó)工程院院士、北京化工大學(xué)教授高金吉、中國(guó)科學(xué)院院士嚴(yán)陸光、中國(guó)工程院院士顧國(guó)彪。

四、論壇議程

設(shè)開幕式、主題峰會(huì)、專題論壇三大塊。

（一）開幕式：時(shí)間：9月8日上午9:00—10:00

領(lǐng)導(dǎo)致開幕辭、領(lǐng)導(dǎo)講話、企業(yè)代表致辭、組委會(huì)進(jìn)行論壇新聞發(fā)布

（二）主題峰會(huì)議題：

1、我國(guó)“十二五”超導(dǎo)電力、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展重點(diǎn)及政策分析◆產(chǎn)業(yè)政策◆信貸政策◆投資前景◆轉(zhuǎn)變發(fā)展方式與推進(jìn)企業(yè)兼并重組；

2、我國(guó)“十二五”超導(dǎo)電力、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃及國(guó)際發(fā)展趨勢(shì)；

3、“十二五”超導(dǎo)電力、儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)面臨的挑戰(zhàn)與機(jī)遇。

（三）專題論壇：9月8日下午午14.00-18.00，9月9日上午9.00-12.001、超導(dǎo)電力專題論壇（主要核心議題）：

細(xì)內(nèi)容見附件：

七、參會(huì)范圍

電力、儲(chǔ)能、新能源企業(yè)設(shè)備制造商、制品商、貿(mào)易商，儲(chǔ)能電池生產(chǎn)商、組件生產(chǎn)商；電力、儲(chǔ)能和新能源企業(yè)的高管及其上下游企業(yè)負(fù)責(zé)人；世界500強(qiáng)和中國(guó)500強(qiáng)企業(yè)代表；省（市）政府相關(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)、協(xié)（學(xué)）會(huì)負(fù)責(zé)人、設(shè)計(jì)、科研院校等單位代表。

八、參展范圍

◆ 大中型（超導(dǎo)電力、儲(chǔ)能、新能源)企業(yè)集團(tuán)形象與成果展示；供發(fā)電單位（包括電力、陽(yáng)能、風(fēng)能、核能及其他清潔能源發(fā)電）形象與成果展示。

◆ 超導(dǎo)儲(chǔ)能變電站、高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)、超導(dǎo)電力系統(tǒng)集成和運(yùn)行裝置、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)功率變換裝置、高溫超導(dǎo)磁體、低溫容器和低溫系統(tǒng)、在線檢測(cè)系統(tǒng)、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)電纜

◆ 抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、超導(dǎo)儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、蓄熱儲(chǔ)能、蓄氫儲(chǔ)能及其他可用于插電式電動(dòng)車的儲(chǔ)能技術(shù)和設(shè)備；各類蓄電池（鎳氫電池、鋰離子電池、鋰聚合物電池、鉛酸蓄電池、智能電池、鈉硫電池、汽車電池、工業(yè)和軍用特種電池、電池組）、超級(jí)電容器、可再生燃料電池、液流電池等各系列新型電池材料、電池設(shè)備、電池成品；多晶硅和單晶硅太陽(yáng)能電池（包括新一代納米晶、染料敏化、有機(jī)電池）技術(shù)和設(shè)備等。

◆ 新能源并網(wǎng)發(fā)電及其新型發(fā)電技術(shù)與設(shè)備（太陽(yáng)能、風(fēng)能、地?zé)帷⒄託饧俺毕l(fā)電和清潔發(fā)電設(shè)備技術(shù)）、離網(wǎng)型光伏發(fā)電和風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)、新能源發(fā)電工程程序控制、管理及軟件系統(tǒng)。

九、論壇收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)

1.參加論壇費(fèi)用：3800 元/人(會(huì)議資料、場(chǎng)地、用餐、考察等)，協(xié)會(huì)會(huì)員9 折優(yōu)惠。住宿統(tǒng)一安排，費(fèi)用參會(huì)代表自理。

2.論壇發(fā)言時(shí)間及費(fèi)用：發(fā)言15-20 分鐘/10000 元，如需延長(zhǎng)按比例增加費(fèi)用。大會(huì)限制一定發(fā)言人數(shù)。發(fā)言者請(qǐng)將演示文稿及發(fā)言材料發(fā)送電子郵件至組委會(huì)郵箱：dqz666888@163.com。

3.提交論文不參會(huì)的人員將收取工本費(fèi)，每篇文章1000 元。

十、租賃展位收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)

租賃展位費(fèi)用: 國(guó)內(nèi)企業(yè)：人民幣6800/展位，國(guó)外企業(yè)：1600美元/展位;光地展位18㎡起租（不提供任何設(shè)施），國(guó)內(nèi)企業(yè)：人民幣700/㎡，國(guó)外企業(yè)：美元160/㎡。

展品范圍

電力、儲(chǔ)能、新能源企業(yè)設(shè)備制造商、制品商、貿(mào)易商，儲(chǔ)能電池生產(chǎn)商、組件生產(chǎn)商；電力、儲(chǔ)能和新能源企業(yè)的高管及其上下游企業(yè)負(fù)責(zé)人；世界500強(qiáng)和中國(guó)500強(qiáng)企業(yè)代表；?。ㄊ校┱嚓P(guān)部門領(lǐng)導(dǎo)、協(xié)（學(xué)）會(huì)負(fù)責(zé)人、設(shè)計(jì)、科研院校等單位代表。

◆ 大中型（超導(dǎo)電力、儲(chǔ)能、新能源)企業(yè)集團(tuán)形象與成果展示；供發(fā)電單位（包括電力、陽(yáng)能、風(fēng)能、核能及其他清潔能源發(fā)電）形象與成果展示。

◆ 超導(dǎo)儲(chǔ)能變電站、高溫超導(dǎo)儲(chǔ)能系統(tǒng)、超導(dǎo)電力系統(tǒng)集成和運(yùn)行裝置、超導(dǎo)限流器、超導(dǎo)功率變換裝置、高溫超導(dǎo)磁體、低溫容器和低溫系統(tǒng)、在線檢測(cè)系統(tǒng)、超導(dǎo)變壓器、超導(dǎo)電纜

參展收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)

十一、廣告收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)：

論文集封面12000元，封底10000元，封二8000元，菲頁(yè)6000元，彩色內(nèi)頁(yè)5000元，黑白內(nèi)頁(yè)3000元，公司簡(jiǎn)介1000元，充氣拱門/展期15000元，空飄氣球/展期10000元，室內(nèi)條幅/條1500元，代表證/1000個(gè)8000元，通訊錄/1000本10000元。

十二、單位贊助費(fèi)用

總冠名贊助商—-人民幣30萬(wàn)元（限1家）；特約贊助商—-分論壇冠名、晚宴冠名-—人民幣20萬(wàn)元（各1家）；禮品贊助、商務(wù)考察贊助、指定餐飲、指定用水、指定晚宴用酒、指定用車、指定航空公司、鮮花贊助等特定贊助各人民幣10萬(wàn)元；代表證、通訊錄等相關(guān)資料贊助5萬(wàn)元。企業(yè)可根據(jù)需要進(jìn)行申報(bào)，“贊助回報(bào)方案”請(qǐng)向組委會(huì)索取。

展會(huì)規(guī)模

200

注意事項(xiàng)

聯(lián)系方式

聯(lián)系電話：010--51811545 66235527

移動(dòng)電話：***

聯(lián)系傳真：010-51811380

電子郵件：qinqinbj@126.com

聯(lián)系人：劉 凱

第三篇：比亞迪(BYD)儲(chǔ)能技術(shù)調(diào)研報(bào)告(內(nèi)部資料

比亞迪（BYD）儲(chǔ)能技術(shù)調(diào)研報(bào)告(內(nèi)部資料，注意保密）ZT

Post By：2009-11-20 12:44:00

第一章 比亞迪（BYD）公司概況

比亞迪股份有限公司成立于1995 年2 月，是一家具有民營(yíng)企業(yè)背景的香港上市公司，現(xiàn)擁有IT、汽車以及新能源三大產(chǎn)業(yè)，是一家集研究、開發(fā)、生產(chǎn)、銷售為一體的深圳市重點(diǎn)高新技術(shù)企業(yè)。

深圳比亞迪（BYD）公司多年來(lái)一直致力于動(dòng)力電池的研發(fā)和應(yīng)用，并取得重大成果。BYD 的鐵電池技術(shù)已經(jīng)在電動(dòng)汽車上得到充分應(yīng)用，2008 年12 月，BYD 生產(chǎn)的F3DM 雙模車成功上市；2008年下半年，BYD 利用成熟的動(dòng)力電池技術(shù)進(jìn)軍新能源領(lǐng)域。

比亞迪基于鐵電池核心技術(shù)實(shí)現(xiàn)能源儲(chǔ)存，達(dá)到對(duì)電網(wǎng)移峰填谷、平滑負(fù)荷曲線的目的，形成對(duì)電網(wǎng)的有力支撐。2009 年9 月已經(jīng)建成了2 個(gè)電池儲(chǔ)能示范/試驗(yàn)電站，為探索電能存儲(chǔ)的新途徑打下了堅(jiān)實(shí)的基礎(chǔ)。

第二章 BYD儲(chǔ)能技術(shù)

一、鐵電池技術(shù)

1.鐵電池特點(diǎn)及生產(chǎn)工藝

鋰離子電池以工作電壓高、體積小、儲(chǔ)能密度高、響應(yīng)速度快、循環(huán)壽命長(zhǎng)、內(nèi)阻小等特點(diǎn)而得到快速發(fā) 展。比亞迪生產(chǎn)的鐵電池屬于鋰離子電池的一種，其正極材料為磷酸鐵鈷鋰LiFeCoPO4，與傳統(tǒng)的鈷酸鋰電池相比，鐵電池的能量密度為鈷酸鋰電池的75％，但在制造成本、安全性能、循環(huán)壽命、功率輸出范圍等方面都具有明顯優(yōu)勢(shì)。

比亞迪的鐵電池生產(chǎn)工藝包括配料、涂布、輥壓、表面檢測(cè)、分切、卷繞、裝配、烘烤、注液、陳化、化成、存放、分容、存放、分選、組裝、模組分容等多道工序，采用自動(dòng)化生產(chǎn)線，生產(chǎn)車間設(shè)計(jì)為無(wú)塵車間，較好的保證了電池的品質(zhì)和電池之間的一致性。

2.鐵電池技術(shù)參數(shù)

目前比亞迪能量型FV200A鐵電池的技術(shù)參數(shù)如下：

額定電壓：3.25V 容量：200Ah 重量：6.7kg 體積：389.7mm×57.7mm×145.7mm

充電電壓：3.600±0.049V 充電電流：標(biāo)準(zhǔn)：100A，快充：200A，最大充電電流：600A 放電電流：常規(guī)：200A，快放：600A，最大放電電流：1000A 放電終止電壓：2.00V 運(yùn)行溫度：充電：－10～＋50℃，放電：－20～＋60℃

運(yùn)行相對(duì)濕度：10％～90％ 內(nèi)阻：≤1mΩ 自放電：25℃保存條件下，28天后，自放電不超過(guò)30mV 充放電效率：97％ 根據(jù)上述數(shù)據(jù)推算，F(xiàn)V200A鐵電池的儲(chǔ)能容量約為0.65kWh，能量密度（體積）為198.4kWh/m3,能量密度（重量）為97kWh/噸。

3.鐵電池試驗(yàn)測(cè)試項(xiàng)目

3.1循環(huán)壽命

鐵電池常溫條件下（25℃），1C充電電流，4C放電電流，循環(huán)6600次后，電池剩余容量保持在設(shè)計(jì)容量的80％。

測(cè)試表明鐵電池的循環(huán)壽命受溫度影響較大。如果長(zhǎng)期工作于45℃，循環(huán)壽命可能縮短50％，如果長(zhǎng)期工作于60℃，循環(huán)壽命將更短。

另一方面，鐵電池的循環(huán)壽命受充放電速率的影響也較大。對(duì)于200Ah電池，如果采用0.125C（25A）充電，0.25C（50A）放電，循環(huán)壽命將達(dá)到7000－10000次，按1天1次循環(huán)計(jì)算可使用19年－27年，淺充淺放時(shí)壽命將更長(zhǎng)。

3.2充電特性

鐵電池的充電特性參見圖1，在充電初期為恒流充電，當(dāng)電池電壓達(dá)到穩(wěn)定值時(shí)，進(jìn)行恒壓充電。充電電流越小，達(dá)到恒壓狀態(tài)以及滿充電狀態(tài)所需的充電時(shí)間就越長(zhǎng)。

3.3放電特性

鐵電池的放電特性參見圖2，其放電曲線較平穩(wěn)，在大部分放電時(shí)間內(nèi)能保持穩(wěn)定的電壓。當(dāng)以小電流放電時(shí)，其放電電壓能保持在較高水平，放電電流越大，電壓穩(wěn)定期越短，且放電電壓越低。

4.鐵電池生產(chǎn)能力

比亞迪現(xiàn)有鐵電池FV200A生產(chǎn)能力為500節(jié)/天，折合年產(chǎn)量0.12GWh，預(yù)計(jì)2010年鐵電池年產(chǎn)量將達(dá)到0.8GWh。

5.鐵電池的回收處理

制造鐵電池的材料均為無(wú)毒材料，其正極材料為磷酸鐵鈷鋰，負(fù)極材料為碳類材料，正極板為鋁箔，負(fù)極板為銅箔，介質(zhì)是溶劑和鋰離子電解質(zhì)，隔膜為高分子聚合物，這些材料本身不對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染影響，與常規(guī)電池相比具有良好的環(huán)保性能。同時(shí)比亞迪公司擁有鐵電池回收利用技術(shù)，可提取廢棄電池中的有效成份進(jìn)行重復(fù)利用，降低資源消耗，減少環(huán)境污染。

6.安全性分析

比亞迪鐵電池新型安全閥設(shè)計(jì)，密封在電池內(nèi)，爐溫測(cè)試表明當(dāng)電池內(nèi)部壓力超過(guò)0.2Mpa時(shí)，安全閥動(dòng)作，防止電池爆炸產(chǎn)生。另外鐵電池還通過(guò)了針刺、擠壓、撞擊、短路、過(guò)充、反充、過(guò)放、火燒等安全性測(cè)試，驗(yàn)證了鐵電池具有較高的安全性。

二、換流技術(shù) 換流技術(shù)是蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的核心技術(shù)之一。BYD采用了自行研制開發(fā)的雙向換流器。

1.雙向換流器的基本結(jié)構(gòu)和技術(shù)參數(shù)

BYD雙向換流器采用三橋臂整流/逆變電路，開關(guān)采用IGBT模塊，控制單元為DSP芯片，除可進(jìn)行整流和逆變外，還可以提供四象限無(wú)功輸出。

BYD生產(chǎn)的雙向換流器已應(yīng)用于F3DM雙模車。使用于電力領(lǐng)域的大功率雙向換流器主要規(guī)格有100kW、200kW、800kW、1MW。目前BYD儲(chǔ)能電站已使用的是100kW換流器（型號(hào)：**N100KA），200kW換流器在調(diào)試階段，800kW、1MW換流器尚在研發(fā)階段。**N100KA的結(jié)構(gòu)圖參見圖3，主要技術(shù)參數(shù)如下：

1）尺寸：1000mm×600mm×2200mm 2）總重量：500kg 3）逆變數(shù)據(jù)： 最大逆變效率：98％

直流側(cè)： 額定輸入功率：102kW 最大輸入電流：204A 直流輸入電壓范圍：500V－880V

交流側(cè)： 額定交流輸出功率：100kW 工作電壓范圍：300V±10％ 額定輸出電流：192A 工作頻率范圍：50Hz±1％ 電流總諧波畸變率：＜3％

4）充電數(shù)據(jù)： 最大充電效率：98％ 電網(wǎng)側(cè)： 額定輸入功率：102kW 輸入交流電壓：300V±10％ 額定輸入電流：196A 工作頻率范圍：50Hz±1％ 電流總諧波畸變率：＜3％ 直流側(cè)： 額定直流輸出功率：100kW 輸出電壓范圍：500V－800V 最大輸出電流：200A 2.雙向換流器的功能分析

雙向換流器主要集成了換流、并網(wǎng)控制、功率調(diào)節(jié)、保護(hù)四大功能。

1)換流 雙向換流器的主要功能是進(jìn)行整流和逆變。在逆變過(guò)程中，由于電池放電將造成電池端電壓下降，通過(guò)控制換流器IGBT的導(dǎo)通時(shí)間，補(bǔ)償電壓，以保證交流輸出端的電壓穩(wěn)定。

2)并網(wǎng)控制 在放電狀態(tài)下，雙向換流器的DSP進(jìn)行蓄電池的并網(wǎng)控制過(guò)程如下：首先，DSP控制投入直流側(cè)開關(guān)，由DSP采樣交流電壓的相位和幅值，把逆變器的輸出電壓調(diào)至與電網(wǎng)側(cè)電壓同幅、同相、同頻，完成后控制交流側(cè)開關(guān)投入，實(shí)現(xiàn)并網(wǎng)。

3)功率調(diào)節(jié) DSP采樣直流側(cè)電壓、電流和交流側(cè)電壓、電流，形成反饋信號(hào)，確定交流輸出的電流或充電電流大小，可按給定功率進(jìn)行調(diào)節(jié)。

DSP還可控制交流輸出電流、電壓間的相角，實(shí)現(xiàn)功率因數(shù)在[-1,1]區(qū)間連續(xù)可調(diào)。

4)保護(hù) 換流器具有以下保護(hù)功能：①交、直流過(guò)壓、欠壓保護(hù)，②過(guò)頻、欠頻保護(hù)，③相序檢測(cè)與保護(hù)，④防孤島保護(hù)（檢測(cè)電網(wǎng)斷電時(shí)，停止換流器運(yùn)行），⑤過(guò)熱保護(hù)，⑥過(guò)載、短路保護(hù)。其中通過(guò)DSP軟件和硬件共同實(shí)現(xiàn)過(guò)熱保護(hù)，通過(guò)DSP軟件、斷路器和熔斷器共同實(shí)現(xiàn)過(guò)流保護(hù)。

3.需進(jìn)一步完善的方面 1)換流器的功率有待提高.目前BYD使用的換流器功率為100kW，對(duì)于10MW儲(chǔ)能站，需要100個(gè)換流器柜，而300MW儲(chǔ)能站，需要3000個(gè)換流器柜，占地面積大，線路連接繁瑣，加大了電能損耗和運(yùn)行維護(hù)難度； 2)換流器端電壓有待提高。

目前直流端電壓為500V－880V，交流端電壓為300V，如需接入380V或更高電壓等級(jí)的電網(wǎng)，還要增加專門的升壓電路； 3)BYD的大功率換流器為近期開發(fā)產(chǎn)品，目前在試運(yùn)行階段，受測(cè)試工具、測(cè)試人員的限制，尚缺乏完整規(guī)范的測(cè)試報(bào)告，難以準(zhǔn)確評(píng)判其運(yùn)行性能；另一方面，由于試運(yùn)行僅3個(gè)月，還缺乏可靠性數(shù)據(jù)及長(zhǎng)期運(yùn)行經(jīng)驗(yàn)。

三、電池管理技術(shù)

電池管理系統(tǒng)用于控制電池模塊，保證電池的安全可控運(yùn)行。由于電池?cái)?shù)目龐大，電池管理系統(tǒng)采用分層結(jié)構(gòu)（參見圖4），最底層的sBMS控制器用于控制一個(gè)電池模塊，可以監(jiān)視電池模塊中每個(gè)電池單體的電壓、溫度，以及模塊的電流和漏電流。最上層的電池堆管理器用于與中央控制系統(tǒng)交換信息，并向中間層的電池組管理器發(fā)布命令。中間層的電池組管理器的層數(shù)和各層數(shù)目可根據(jù)電池?cái)?shù)目及分組需要配置。

電池管理系統(tǒng)除監(jiān)視電池運(yùn)行狀態(tài)外，還具有過(guò)壓、欠壓、溫度、漏電報(bào)警及保護(hù)功能，以及過(guò)流報(bào)警功能。

四、中央控制系統(tǒng)

中央控制系統(tǒng)（參見圖5）負(fù)責(zé)監(jiān)控整個(gè)系統(tǒng)的運(yùn)行，其設(shè)有人機(jī)交互界面，內(nèi)部集成算法控制部分、通訊控制部分以及驅(qū)動(dòng)控制部分，用以根據(jù)人機(jī)交互界面輸入的命令控制電池管理系統(tǒng)和雙向換流系統(tǒng)的運(yùn)行。

第三章 BYD儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

一、比亞迪儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用情況簡(jiǎn)介

基于BYD對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的研究和其在電動(dòng)汽車領(lǐng)域取得的應(yīng)用成果，BYD于2008年下半年決定進(jìn)軍電力系統(tǒng)，截至2009年9月建成2個(gè)儲(chǔ)能示范/試驗(yàn)電站，出力（容量）分別為200kW（800kWh）和1MW（4MWh）。電池儲(chǔ)能電站/系統(tǒng)（BESS）的總體設(shè)計(jì)相似，由鐵電池堆、電池管理系統(tǒng)（PBMS）、雙向換流系統(tǒng)（TWI）、中央控制系統(tǒng)、變壓器和并網(wǎng)開關(guān)柜等6個(gè)子系統(tǒng)組成。200kW 移動(dòng)式儲(chǔ)能示范/試驗(yàn)電站（參見圖6）外型尺寸（單位：m）: 12.02（L）× 2.35（W）× 2.38（H），重量約 20 噸，系統(tǒng)效率大于91%，特點(diǎn)是：便捷、可移動(dòng)、通用、反應(yīng)迅速、應(yīng)急效果好、空間布局合理；理論使用壽命在20 年以上；建設(shè)周期短，維護(hù)成本低。本章將重點(diǎn)介紹1MW（4MWh）儲(chǔ)能示范電站。

二、1MW（4MWh）儲(chǔ)能示范/試驗(yàn)電站

1.1MW（4MWh）儲(chǔ)能電站設(shè)計(jì) 1.1基本情況：

1）電站容量：額定功率 1,000kW，總?cè)萘?,000kWh（目前未達(dá)到設(shè)計(jì)要求）。

2）電壓等級(jí)：10kV/0.3kV（AC50Hz）

3）地點(diǎn)：深圳市龍崗區(qū)坪山鎮(zhèn)橫坪公路 3001 號(hào)

4）占地面積：700㎡

5）設(shè)計(jì)服務(wù)年限：20年以上

6）運(yùn)行環(huán)境：室溫，5~85%RH 7）運(yùn)行模式：少人值班/無(wú)人值守

8）系統(tǒng)效率：＞90%

9）電池型號(hào)：比亞迪 FV200A鐵電池

10）單體電池總數(shù)量：6000節(jié)。

1.2基本結(jié)構(gòu)

1.2.1儲(chǔ)能電站總體設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)：

如圖7所示，3個(gè)電池組并聯(lián)后構(gòu)成1個(gè)儲(chǔ)能單元（功率100kW），再接入雙向換流器直流側(cè)，雙向換流器交流側(cè)接入低壓母線。10個(gè)儲(chǔ)能單元并聯(lián)接在低壓母線上，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)能電站總?cè)萘繛?,000kWh。儲(chǔ)能電站通過(guò)10kV變壓器與電網(wǎng)連接。

圖7 1MW儲(chǔ)能電站連接圖

1.2.2 100kW儲(chǔ)能單元結(jié)構(gòu)

1）100kW儲(chǔ)能單元框圖（參見圖8）

圖8 100kW儲(chǔ)能單元框圖

2）100kW儲(chǔ)能單元由3個(gè)電池組并聯(lián)而成。每個(gè)電池組由20個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池模組串聯(lián)組成，而每個(gè)標(biāo)準(zhǔn)電池模組又由10節(jié)FV200A單體鐵電池串聯(lián)構(gòu)成。一個(gè)電池組共有200節(jié)FV200A單體鐵電池，故100kW儲(chǔ)能單元共有600節(jié)單體電池。

3）標(biāo)準(zhǔn)電池模組基本參數(shù)（參見圖9）

圖9 標(biāo)準(zhǔn)電池模組 根據(jù)BYD工程技術(shù)人員介紹，由于目前鐵電池工廠的產(chǎn)能不足，該1MW儲(chǔ)能電站實(shí)際額定功率只有333kW，容量?jī)H1,333KWh。

1.3雙向換流器與儲(chǔ)能單元的設(shè)計(jì)

1）電壓

相同功率的換流器可以對(duì)應(yīng)不同連接結(jié)構(gòu)的儲(chǔ)能單元，儲(chǔ)能單元的連接結(jié)構(gòu)應(yīng)與雙向換流器的耐受電壓相匹配。如：1MW換流器對(duì)應(yīng)的儲(chǔ)能單元可以由30個(gè)200節(jié)電池串聯(lián)回路并聯(lián)組成，電池組端電壓為600V，則換流器直流側(cè)額定電壓應(yīng)不低于600V；或者該儲(chǔ)能單元由15個(gè)400節(jié)電池串聯(lián)回路并聯(lián)組成，電池組端電壓為1200V，則換流器直流側(cè)額定電壓應(yīng)不低于1200V。

2）單體電池?cái)?shù)量

單體電池?cái)?shù)量取決于電站儲(chǔ)存總?cè)萘?，而?chǔ)存總?cè)萘坑秩Q于所需放電功率和放電時(shí)間。對(duì)應(yīng)100kW額定功率，如果要持續(xù)放電4小時(shí)，則儲(chǔ)存總?cè)萘繛?00kWh，除以單體電池容量就可得出所需單體電池?cái)?shù)量。

3）雙向換流器數(shù)量

目前比亞迪已生產(chǎn)出100kW、200kW雙向換流器，800kW、1MW雙向換流器正在研發(fā)中。大容量雙向換流器的使用可以減少換流柜的數(shù)量，在電壓允許的范圍內(nèi)1個(gè)1MW換流柜可替代10個(gè)100kW換流柜，則可大大節(jié)省占地空間。

1.4 儲(chǔ)能電站的電池管理系統(tǒng)和中央控制系統(tǒng)結(jié)構(gòu)詳見第二章，在此不再贅述。由于比亞迪對(duì)電力系統(tǒng)安全及可靠性需求不熟悉，其設(shè)計(jì)的繼電保護(hù)系統(tǒng)在與外部電網(wǎng)的保護(hù)配合方面還有待完善。

2．運(yùn)行方式

儲(chǔ)能電站目前運(yùn)行方式為晚上11點(diǎn)至早上7點(diǎn)，以0.125C倍率充電8小時(shí)，白天以 0.25C倍率放電4小時(shí)。用戶可以根據(jù)實(shí)際情況進(jìn)行設(shè)置，也可實(shí)時(shí)進(jìn)行調(diào)整。

3．安全可靠性分析

3.1安全性分析

1）電池及電池管理系統(tǒng)

BYD 儲(chǔ)能系統(tǒng)中的電池陣列采用了高安全性的Fe 電池，該電池在擠壓、針刺、過(guò)充、高溫試驗(yàn)條件下能做到不起火，不冒煙，不爆炸。電池管理系統(tǒng)對(duì)電池陣列進(jìn)行溫度、電壓和電流等實(shí)時(shí)采樣，具有過(guò)溫、過(guò)壓、欠壓和過(guò)流等監(jiān)測(cè)和保護(hù)功能。

2）充電系統(tǒng)

充電系統(tǒng)采用高頻充電模塊并聯(lián)冗余方案，即使有某一個(gè)模塊故障也不會(huì)影響整個(gè)充電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。充電系統(tǒng)具有過(guò)壓保護(hù)、過(guò)流保護(hù)、欠流保護(hù)等功能，同時(shí)在充電過(guò)程中與電池管理系統(tǒng)（BMS）進(jìn)行實(shí)時(shí)通信，監(jiān)測(cè)充電狀態(tài)，充電裝置和電池組任一方面出現(xiàn)故障時(shí)，充電裝置都會(huì)停止充電。

3）逆變并網(wǎng)系統(tǒng)

逆變并網(wǎng)系統(tǒng)采用高可靠性功率開關(guān)器件，DSP 數(shù)字控制，輸出經(jīng)工頻變壓器隔離，保證逆變器自身出現(xiàn)故障時(shí)不會(huì)影響電網(wǎng)。逆變器具有輸入接反保護(hù)、輸入欠壓保護(hù)、輸入過(guò)壓保護(hù)、輸出過(guò)載保護(hù)、輸出短路保護(hù)、過(guò)熱保護(hù)等功能，保證了逆變器自身工作的安全性。同時(shí)具有電網(wǎng)電壓異常保護(hù)、電網(wǎng)頻率異常保護(hù)、接地保護(hù)，孤島效應(yīng)保護(hù)，保證了系統(tǒng)并網(wǎng)運(yùn)行的安全性和可靠性。

4）監(jiān)控系統(tǒng)

監(jiān)控系統(tǒng)實(shí)時(shí)監(jiān)控電池及電池儲(chǔ)能管理系統(tǒng)、充電系統(tǒng)、逆變并網(wǎng)系統(tǒng)和各個(gè)開關(guān)柜的狀態(tài)，并通過(guò)聯(lián)鎖控制方式防止充電模式和放電模式同時(shí)進(jìn)行，保證系統(tǒng)正常運(yùn)行。

5）電氣及繼電保護(hù)系統(tǒng)

BYD 儲(chǔ)能系統(tǒng)的高壓、低壓交流和直流等一次部分均采用具有過(guò)負(fù)荷和短路保護(hù)的開關(guān)器件，并通過(guò)配套的繼電保護(hù)系統(tǒng)監(jiān)測(cè)系統(tǒng)的運(yùn)行狀態(tài)，保證系統(tǒng)能夠正常運(yùn)行。

3.2可靠性分析

1）BYD1MW儲(chǔ)能電站由相對(duì)獨(dú)立的10個(gè)儲(chǔ)能單元并聯(lián)組成，當(dāng)單個(gè)儲(chǔ)能單元故障時(shí)，隔離故障的儲(chǔ)能單元即可，不會(huì)造成儲(chǔ)能電站整體退備，僅僅降低儲(chǔ)能電站額定功率和總?cè)萘看笮　?/p>

2）儲(chǔ)能電站對(duì)每個(gè)電池均進(jìn)行監(jiān)控，可以對(duì)故障的電池進(jìn)行準(zhǔn)確定位，確保了儲(chǔ)能電站可靠運(yùn)行。

4．儲(chǔ)能電站現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試

為了驗(yàn)證儲(chǔ)能電站性能，考察組在BYD工程技術(shù)人員的配合下進(jìn)行了部分性能的現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試。試驗(yàn)選擇在＃3儲(chǔ)能單元進(jìn)行。

4.1儲(chǔ)能單元充放電轉(zhuǎn)換時(shí)間測(cè)試

±30kW轉(zhuǎn)換時(shí)間為2.07秒，±50kW轉(zhuǎn)換時(shí)間為2.49秒，表明放電充電轉(zhuǎn)換時(shí)間快。

4.2效率

＃3儲(chǔ)能單元充放電效率>90％，效率高。

4.3無(wú)功調(diào)整試驗(yàn)

現(xiàn)場(chǎng)測(cè)試表明，可通過(guò)雙向換流器在全范圍內(nèi)調(diào)整相角，以實(shí)現(xiàn)無(wú)功調(diào)節(jié)。這在電網(wǎng)實(shí)際應(yīng)用中意義重大。

4.4諧波測(cè)量結(jié)果偏大，通過(guò)濾波措施可改進(jìn)。

4.5沖擊電壓、電流，噪聲、電磁輻射等項(xiàng)目及甩負(fù)荷試驗(yàn)等本次調(diào)研時(shí)間內(nèi)無(wú)法完成，需更深入測(cè)試獲取相關(guān)數(shù)據(jù)。

5．1MW鐵電池儲(chǔ)能電站實(shí)際運(yùn)行情況

該電站因鐵電池產(chǎn)能原因?qū)嶋H只有333kW，容量1333kWh，投運(yùn)期間基本能實(shí)現(xiàn)全部設(shè)計(jì)功能，系統(tǒng)設(shè)備運(yùn)行正常，發(fā)生1起因開關(guān)容量選擇不當(dāng)而引起的故障，除觸頭燒損外未發(fā)生其它異常。已運(yùn)行105天，共發(fā)電55209 kWh，運(yùn)行期間有其他調(diào)試試驗(yàn)，按實(shí)際正常運(yùn)行天數(shù)計(jì)算，平均每天發(fā)電量為1300kWh。

三、8MW（32MWh）、300MW（1800MWh）儲(chǔ)能電站初步設(shè)計(jì)方案

為了能對(duì)大、中型鐵電池儲(chǔ)能電站形成一個(gè)初步的輪廓概念，調(diào)研小組要求BYD電力科學(xué)院分別按8MW（32MWh）和300MW（1800MWh）兩種規(guī)模制定電站方案（詳見附件七 8MW、300MW儲(chǔ)能示范電站設(shè)計(jì)圖）。

1．8MW（32MWh）儲(chǔ)能電站初步設(shè)計(jì)方案

1.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

250節(jié)電池串聯(lián)成1個(gè)電池組，5個(gè)電池組并聯(lián)成1個(gè)儲(chǔ)能單元，每個(gè)儲(chǔ)能單元與200kW雙向換流器直流側(cè)連接，200kW雙向換流器交流側(cè)通過(guò)1個(gè)隔離變后與AC380V母線連接。40個(gè)儲(chǔ)能單元和換流柜共同構(gòu)成8MW（32MWh）儲(chǔ)能電站。

1.2基本參數(shù)

1）8MW能量型儲(chǔ)能電站，電池總數(shù)量為50000節(jié)，型號(hào)為FV200鐵電池。

2）放電時(shí)間4小時(shí)，放電功率8MW；充電時(shí)間8小時(shí)，充電功率4MW。

3）200kW換流柜共40個(gè)，柜內(nèi)主要有換流器、濾波器、隔離變壓器。

4）電池架占地面積（包括過(guò)道）約1404平方米。

2．300MW（1800MWh）儲(chǔ)能電站初步設(shè)計(jì)方案

2.1設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)

250節(jié)電池串聯(lián)成1個(gè)電池組，38個(gè)電池組并聯(lián)成1個(gè)儲(chǔ)能單元，每個(gè)儲(chǔ)能單元與1個(gè)1MW雙向換流器直流側(cè)連接，1MW雙向換流器交流側(cè)通過(guò)1個(gè)隔離變后與AC380V母線連接。300個(gè)儲(chǔ)能單元和換流柜共同構(gòu)成300MW（1800MWh）儲(chǔ)能電站。

2.2基本參數(shù)

1）300MW能量型儲(chǔ)能電站，電池總數(shù)量為2,850,000節(jié)，型號(hào)為FV200鐵電池。

2）放電時(shí)間6小時(shí)，放電功率300MW；充電時(shí)間8小時(shí)，充電功率225MW。3）1MW換流柜300個(gè)。

4）電池架占地面積（包括過(guò)道）約52182（附圖標(biāo)明25847是錯(cuò)的）平方米。

第四章 BYD儲(chǔ)能技術(shù)在電網(wǎng)中的應(yīng)用前景分析

一、鐵電池儲(chǔ)能電站在電網(wǎng)中的應(yīng)用前景分析

1.在電網(wǎng)中的作用

鐵電池儲(chǔ)能電站具有儲(chǔ)能、停止、發(fā)電、調(diào)相四個(gè)工況。工況之間轉(zhuǎn)換靈活快速，從靜止到發(fā)電只需2秒左右時(shí)間；現(xiàn)場(chǎng)試驗(yàn)證明負(fù)荷調(diào)整速度快，從－50kW到＋50kW額定負(fù)荷只需2.49秒時(shí)間；出力調(diào)整范圍廣，可以從-100%到+100%額定出力范圍內(nèi)任意調(diào)整；效率高，現(xiàn)場(chǎng)效率試驗(yàn)表明，其綜合循環(huán)效率達(dá)到90％以上。

隨著電網(wǎng)峰谷差越來(lái)越大，用戶對(duì)電能質(zhì)量要求也越來(lái)越高，系統(tǒng)調(diào)峰填谷、調(diào)頻調(diào)相任務(wù)繁重，蓄電池儲(chǔ)能電站在這方面可發(fā)揮重要作用。在緊急情況下能快速響應(yīng)，只要從系統(tǒng)取頻率信號(hào)，與設(shè)定值比較，立即可以按策略調(diào)整運(yùn)行狀態(tài)，滿足系統(tǒng)需要，也可以當(dāng)黑起動(dòng)電源。由此可見在系統(tǒng)中建設(shè)鐵電池儲(chǔ)能電站意義重大。

2.對(duì)環(huán)境的影響

1）制造鐵電池的材料均為無(wú)毒材料，其正極材料為磷酸鐵鈷鋰，負(fù)極材料為碳類材料，正極板為鋁箔，負(fù)極板為銅箔，介質(zhì)是溶劑和鋰離子電解質(zhì)，隔膜為高分子聚合物，這些材料本身不對(duì)環(huán)境構(gòu)成污染影響，與常規(guī)電池相比具有良好的環(huán)保性能。同時(shí)比亞迪公司擁有鐵電池回收利用技術(shù)，可提取廢棄電池中的有效成份進(jìn)行重復(fù)利用，降低資源消耗，減少環(huán)境污染。

2）蓄電池儲(chǔ)能電站沒有高速旋轉(zhuǎn)設(shè)備等，僅雙向換流器開關(guān)切換有較小噪聲，不會(huì)造成過(guò)大的噪音污染。

3.技術(shù)可行性分析

1）從BYD的技術(shù)研究成果和現(xiàn)有的兩個(gè)儲(chǔ)能示范/試驗(yàn)電站的設(shè)計(jì)和運(yùn)行情況看，技術(shù)上是可行的。

2）通過(guò)現(xiàn)場(chǎng)的工況轉(zhuǎn)換、有功和無(wú)功調(diào)整、并網(wǎng)等實(shí)際操作試驗(yàn)，證明了電站基本能實(shí)現(xiàn)設(shè)計(jì)功能。投運(yùn)至今，除因開關(guān)容量選擇不當(dāng)而造成觸頭燒損外未發(fā)生其它異常。

3）儲(chǔ)能電站的核心技術(shù)是電池組、雙向換流裝置和電池管理及控制系統(tǒng)。鐵電池在動(dòng)力汽車使用效果良好；電池管理系統(tǒng)邏輯清晰，監(jiān)控模擬量數(shù)量多但類型少、簡(jiǎn)單，可靠性也高；雙向換流器目前用的是單屏100kW，運(yùn)行至今未發(fā)生故障，但800 kW以上還沒有得到考驗(yàn)。

4）電站儲(chǔ)存容量理論上可以擴(kuò)大到無(wú)窮大，只要增加電池組和雙向換流裝置數(shù)量即能加大儲(chǔ)能站容量，擴(kuò)展性好。

5）儲(chǔ)能電站用 200Ah鐵電池，如果采用0.125C（25A）充電，0.25C（50A）放電，循環(huán)壽命將達(dá)到7000－10000次，1天1次循環(huán)的話可使用19年－27年，淺充淺放其壽命將更長(zhǎng)。電池壽命長(zhǎng)短與運(yùn)行的環(huán)境、工況有關(guān)，在環(huán)境溫度25℃左右、淺充淺放條件下，壽命最長(zhǎng)。

6）電池運(yùn)行性能和電池的一致性有關(guān)，電池一致性好其運(yùn)行性能也較好。電池的一致性主要靠自動(dòng)化生產(chǎn)線、生產(chǎn)過(guò)程的先進(jìn)技術(shù)、嚴(yán)格的質(zhì)量控制、“分容”分組、無(wú)塵車間來(lái)保證。

4.安全性分析

1）鐵電池與常規(guī)蓄電池相比其最大的優(yōu)點(diǎn)就是安全性能好，該電池在擠壓、針刺、過(guò)充、高溫、震動(dòng)等極端條件下試驗(yàn)?zāi)茏龅讲黄鸹穑幻盁?，不爆炸?/p>

2）與水力和火力等常規(guī)發(fā)電廠比，鐵電池儲(chǔ)能發(fā)電站設(shè)備不需承受高溫、高壓、高轉(zhuǎn)速，其安全性將更高。事故時(shí)在與系統(tǒng)快速解列對(duì)電站的損害小。

5.可靠性分析

發(fā)電設(shè)備可靠性，是指設(shè)備在規(guī)定條件下、規(guī)定時(shí)間內(nèi)，完成規(guī)定功能的能力。設(shè)備可靠性指標(biāo)是設(shè)備可用性的量化描述，通過(guò)一系列的指標(biāo)反映可靠性水平，也是行業(yè)內(nèi)評(píng)比的重要指標(biāo)。類似于抽水蓄能電站，鐵電池儲(chǔ)能電站可靠性指標(biāo)可分為：等效可用系數(shù)、發(fā)電啟動(dòng)成功率、儲(chǔ)能啟動(dòng)成功率、等效強(qiáng)迫停運(yùn)率、非計(jì)劃停運(yùn)系數(shù)（次數(shù)）、電站跳閘次數(shù)等。鐵電池儲(chǔ)能電站因系統(tǒng)組成和控制邏輯簡(jiǎn)單，不需油、氣、水等配套的輔助系統(tǒng)，大大降低了電站的故障率。萬(wàn)一發(fā)生某儲(chǔ)能模塊故障跳閘后，其它儲(chǔ)能模塊可繼續(xù)運(yùn)行而不影響儲(chǔ)能電站整體運(yùn)作，所以鐵電池儲(chǔ)能電站可靠性將明顯提高。

6.經(jīng)濟(jì)性分析

從投資經(jīng)濟(jì)性角度分析，比較了同等規(guī)模的鐵電池儲(chǔ)能電站和抽水蓄能電站后發(fā)現(xiàn)，雖然鐵電池的效率高、運(yùn)行成本低，但由于單位千瓦投資大（鐵電池約7000元/kW，抽水蓄能3500元/kW），年折舊率高（電池壽命按15年算是6.6%），其經(jīng)濟(jì)性略差于抽水蓄能電站。然而，從定性上講鐵電池的靜態(tài)效益和動(dòng)態(tài)效益總和應(yīng)好于抽水蓄能電站。更準(zhǔn)確的經(jīng)濟(jì)性分析，需進(jìn)一步調(diào)研分析。

二、國(guó)外蓄電池儲(chǔ)能電站建設(shè)和應(yīng)用

據(jù)有關(guān)資料的不完全統(tǒng)計(jì)，國(guó)外從1980年至今建設(shè)了17個(gè)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，容量范圍從200kW（400kWh）到20MW（14MWh）。蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)不斷成熟，所用電池大部分是富液式鉛酸蓄電池，僅4種使用閥控式鉛酸蓄電池。容量較大的蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)為波多黎各電力局20MW（14MWh）蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，1994年投運(yùn)，1999年因很多電池失效而停止運(yùn)行，5年運(yùn)行過(guò)程對(duì)運(yùn)營(yíng)商具有很高價(jià)值。美國(guó)加利福尼亞州弗農(nóng)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)3MW（4.5MWh）和阿拉斯加Metiakatia島嶼蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)1MW（1.2MWh）采用閥控式鉛酸電池，分別于1996年和1997年投運(yùn)，至2006年這兩個(gè)系統(tǒng)運(yùn)行良好。波多黎各電力局蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)單位千瓦投資為1102美元，弗農(nóng)蓄電池儲(chǔ)能系統(tǒng)單位千瓦投資為1416美元，按1995年美元匯率8.3507，則單位千瓦投資分別為9202元和11824.6元。

三、結(jié)論

鐵電池儲(chǔ)能電站具有工況轉(zhuǎn)換快、運(yùn)行方式靈活、效率高、安全、可靠、環(huán)保、運(yùn)行維護(hù)費(fèi)低、建設(shè)工期短、可擴(kuò)展性強(qiáng)等特點(diǎn)，鐵電池儲(chǔ)能電站在未來(lái)有著較好的發(fā)展前景。隨著鐵電池技術(shù)的發(fā)展、突破，鐵電池儲(chǔ)能電站在電網(wǎng)中的調(diào)峰、填谷、調(diào)相、事故備用及黑起動(dòng)等作用將得到更好的發(fā)揮。但是鐵電池儲(chǔ)能電站單位千瓦的投資較大，大功率大容量電站在國(guó)、內(nèi)外實(shí)際應(yīng)用經(jīng)驗(yàn)缺乏是影響其發(fā)展的重要因素。為推進(jìn)鐵電池儲(chǔ)能電站的建設(shè)和應(yīng)用，鐵電池特性改進(jìn)和制造成本的降低、電池連接組合及堆放方式的優(yōu)化、大功率雙向換流裝置開發(fā)和可靠性的提高等問(wèn)題需要繼續(xù)研究和進(jìn)一步提高。

四、建議

1、建設(shè)鐵電池儲(chǔ)能電站技術(shù)上是可行的，電站的調(diào)峰、填谷、調(diào)頻、調(diào)相性能較好、可以考慮興建。

2、現(xiàn)有電網(wǎng)容量大，鐵電池儲(chǔ)能電站容量目前暫不能做得太大，為充分發(fā)揮儲(chǔ)能電站的調(diào)節(jié)作用，可針對(duì)儲(chǔ)能電站的運(yùn)行特點(diǎn)選擇局部電網(wǎng)或負(fù)荷較小的電網(wǎng)試行，例如接入峰谷差較大的變電站以發(fā)揮移峰填谷的作用，或接入負(fù)荷特性變化快、差異大的系統(tǒng)以發(fā)揮調(diào)功調(diào)相作用。

3、鐵電池儲(chǔ)能電站的擴(kuò)展性好，規(guī)劃時(shí)可以預(yù)留空間，由小到大逐步建設(shè)發(fā)展。

4、鐵電池儲(chǔ)能電站與風(fēng)能和光伏發(fā)電等不穩(wěn)定的可再生能源的配合是將來(lái)發(fā)展的熱點(diǎn)方向，是綠色能源接入電網(wǎng)的最佳選擇，可積極關(guān)注該技術(shù)的進(jìn)展。

第四篇：燃料電池材料及其儲(chǔ)能技術(shù)

燃料電池材料及其儲(chǔ)能技術(shù)

姓名：李浩杰

學(xué)號(hào)：2014050101018

摘要：出于對(duì)環(huán)境友好、高轉(zhuǎn)換效率、高功率、高能量密度的能源技術(shù)的需求，世界各國(guó)紛紛開展對(duì)于性能優(yōu)良的燃料電池的研究。其研究重點(diǎn)主要集中在四個(gè)方面：電解質(zhì)膜、電極、燃料、系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。其中又以前三個(gè)為熱點(diǎn)。目前，由于在燃料大規(guī)模制備上的困難以及其在工作時(shí)需要的一些昂貴的貴金屬，燃料電池大規(guī)模商業(yè)應(yīng)用受到一定限制。關(guān)鍵字：燃料電池、電解質(zhì)膜、儲(chǔ)能

一、燃料電池原理

燃料電池是一種使用燃料進(jìn)行化學(xué)反應(yīng)產(chǎn)生電能的裝臵。所用的燃料主要包括氫氣、甲醇、乙醇、天然氣、汽油以及一些含氫有機(jī)物。氫氣可以直接作為燃料電池的燃料，其他氣體一般需要處理為含氫氣的重整氣。由于其燃料來(lái)源廣泛，發(fā)電后產(chǎn)生純水和熱，能量轉(zhuǎn)換效率高達(dá)80%~90%，對(duì)環(huán)境無(wú)污染，所以廣泛受到各國(guó)科學(xué)家的關(guān)注，被認(rèn)為是繼火電、水電、核電之后的第四代發(fā)電方式。

燃料電池的工作原理圖如上所示。在陽(yáng)極，氫氣與堿中氫氧根的在電催化劑的作用下，發(fā)生氧化反應(yīng)生成水和電子：

電子通過(guò)外電路到達(dá)陰極，在陰極電催化劑的作用下，參與氧的還原反應(yīng)：

生成的氫氧根通過(guò)多孔石棉膜遷移到氫電極。

為保持電池連續(xù)工作，除需與電池消耗氫氣、氧氣等速地供應(yīng)氫氣和氧氣外，還需連續(xù)、等速地從陽(yáng)極（氫電極）排出電池反應(yīng)生成的水，以維持電解液濃度的恒定；排除電池反應(yīng)的廢熱以維持電池工作溫度的恒定。

容易看出，與其他電池相比，燃料電池內(nèi)部并不儲(chǔ)能，它只是高效地將從外部源源不斷通入的燃料轉(zhuǎn)換成電能，所以，它更像是一個(gè)微型的發(fā)電站。

二、燃料電池發(fā)展歷程

1、國(guó)外

1839年，格羅夫發(fā)表世界上第一篇關(guān)于燃料電池的報(bào)告。初期的燃料電池使用氣體為氧化劑和燃料，但因?yàn)闅怏w在電解質(zhì)溶液中溶解度很小，導(dǎo)致電池的工作電流密度極低。后來(lái)，多孔氣體擴(kuò)散電極和電化學(xué)反應(yīng)三相界面概念的提出以及實(shí)際材料的突破，使燃料電池具備了走向?qū)嵱没谋貍錀l件。

60年代，由于載人航天器對(duì)于大功率、高比功率與高比能量電池的迫切需求，燃料電池開始引起一些國(guó)家與軍工部門的高度重視。其典型成果為阿波羅登月飛船上的主電源—培根型中溫氫氧燃料電池。

70~80 年代，由于出現(xiàn)世界性的能源危機(jī)和燃料電池在航天上成功應(yīng)用及其高的能量轉(zhuǎn)化效率，促使世界上以美國(guó)為首的發(fā)達(dá)國(guó)家大力支持民用燃料電池的開發(fā)，進(jìn)而使磷酸型及熔融碳酸鹽型燃料電池發(fā)展到兆瓦級(jí)試驗(yàn)電站的階段。

20世紀(jì)90年代以來(lái)，出于可持續(xù)發(fā)展、保護(hù)地球、造福子孫后代等目的，基于質(zhì)子交換膜的燃料電池開始高度發(fā)展。特別是在電動(dòng)車行業(yè)，世界上所有的大汽車公司與石油公司均已介入燃料電池汽車的開發(fā)。

總的來(lái)說(shuō)，燃料電池主要經(jīng)歷了經(jīng)歷了第1代堿性燃料電池（AFC），第2代磷酸燃料電池（PAFC），第3代熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）后，在20世紀(jì)80年代迅速發(fā)展起了新型固體氧化物燃料電池(SOFC)。

2、國(guó)內(nèi)

中國(guó)燃料電池的研究始于1958年。

1970年前后,開始了燃料電池產(chǎn)品開發(fā)工作并在70年代形成了燃料電池產(chǎn)品的研制高潮。主要開發(fā)項(xiàng)目是由國(guó)家投資的航天用堿性氫氧燃料電池,該產(chǎn)品的研制目標(biāo)是為了配合中國(guó)航天技術(shù)發(fā)展計(jì)劃的一個(gè)項(xiàng)目。

到70年代末,由于總體計(jì)劃的變更而中止。但與該項(xiàng)計(jì)劃實(shí)施的同時(shí),一些由地方政府投資與使用部門合作的應(yīng)用堿性燃料電池項(xiàng)目也進(jìn)行了開發(fā)，只是尚未形成應(yīng)用。

80年代初、中期,中國(guó)燃料電池的研究及開發(fā)工作處于低潮。

進(jìn)入90年代以來(lái),在國(guó)外先進(jìn)國(guó)家燃料電池技術(shù)取得巨大進(jìn)展,一些產(chǎn)品已進(jìn)入準(zhǔn)商品化階段的形勢(shì)影響下,中國(guó)又一次掀起了燃料電池研究開發(fā)熱潮。

三、幾種燃料電池簡(jiǎn)介

1、分類

（1）按燃料電池的運(yùn)行機(jī)理可分為酸性燃料電池和堿性燃料電池。

（2）按電解質(zhì)的種類不同，燃料電池可分為堿性燃料電池、磷酸燃料電池、熔融碳酸鹽燃料電池、固體氧化物燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池等。在燃料電池中，磷酸燃料電池、質(zhì)子交換膜燃料電池可以冷起動(dòng)和快起動(dòng)，可以作為移動(dòng)電源，滿足特殊情況的使用要求，更加具有競(jìng)爭(zhēng)力。

（3）按燃料類型分，有氫氣、甲烷、乙烷、丁烯、丁烷和天然氣等氣體燃料；甲醇、甲苯、汽油、柴油等有機(jī)液體燃料。有機(jī)液體燃料和氣體燃料必須經(jīng)過(guò)重整器“重整”為氫氣后，才能成為燃料電池的燃料。（4）按燃料電池工作溫度分，有低溫型，工作溫度低于200℃；中溫型，工作溫度為200～750℃；高溫型，工作溫度高于750℃。

上圖為幾種常見燃料電池各種性能，應(yīng)用環(huán)境的簡(jiǎn)單對(duì)比，現(xiàn)主要以電解質(zhì)分類形式介紹幾種常見的燃料電池。

2、質(zhì)子交換膜燃料電池

質(zhì)子交換膜燃料電池是最接近商業(yè)化的一種燃料電池，最有希望作為未來(lái)電動(dòng)汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)。在各種燃料電池中，它的工作溫度是最低的，也是目前發(fā)展規(guī)模最大的一種。

上圖為典型的單結(jié)質(zhì)子交換膜燃料電池結(jié)構(gòu)。由質(zhì)子交換膜、催化層、氣體擴(kuò)散層、密封圈、雙極板等關(guān)鍵部件組成。通常以全氟磺酸型質(zhì)子交換膜為電解質(zhì)膜，用Pt/C或者PtRu/C作為催化劑。以陰陽(yáng)極催化劑層和電解質(zhì)膜所組成的三合一組件統(tǒng)稱為膜電極，是 它的核心部件。

實(shí)際應(yīng)用的燃料電池電站是一個(gè)很復(fù)雜的系統(tǒng)，它包括燃料供應(yīng)、氧化劑供應(yīng)、電池反應(yīng)、水熱管理等多個(gè)子系統(tǒng)。

它的工作原理是是氫氣和氧化劑分別由燃料電池的陽(yáng)極和陰極流道進(jìn)入電池內(nèi)部，經(jīng)過(guò)氣體擴(kuò)散層后到達(dá)電極催化層。陽(yáng)極側(cè)的氫氣在催化劑的作用下，解離成氫離子和電子，氫離子穿過(guò)質(zhì)子交換膜到達(dá)陰極側(cè)，電子則經(jīng)過(guò)外電路形成電流后到達(dá)陰極；在陰極催化劑的作用下，氧氣接受質(zhì)子和電子生成水分子，在整個(gè)過(guò)程中，外電路的電子流動(dòng)形成電流。

目前限制質(zhì)子交換膜燃料電池進(jìn)入商業(yè)化的最主要原因是成本和壽命兩大問(wèn)題，尋找和開發(fā)新型材料成為解決這兩大問(wèn)題、推進(jìn)商業(yè)化進(jìn)程的必然選擇，也是質(zhì)子交換膜燃料電池近些年來(lái)的研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)。

3、熔融碳酸鹽燃料電池

熔融碳酸鹽燃料電池（MCFC）在高溫下工作（約 650℃），可以利用排氣余熱和燃?xì)廨啓C(jī)混合發(fā)電，發(fā)電效率通常高達(dá)50%以上，,可用多種燃料(如天然氣和煤)，不需要用鉑等貴重金屬作為催化劑，有望應(yīng)用到中心電站，工業(yè)化或商業(yè)化聯(lián)合發(fā)電，是目前燃料電池研究的主流之一，上圖為平板式熔融碳酸鹽燃料電池單體結(jié)構(gòu)示意。它由電極-電解質(zhì)、燃料流通道、氧化劑流通道和上下隔板組成。目前,MCFC的主要技術(shù)問(wèn)題已經(jīng)基本解決。美國(guó)、日本等正在進(jìn)行十萬(wàn)瓦和兆瓦級(jí)的實(shí)用演示試驗(yàn),預(yù)計(jì)距商業(yè)化為期不遠(yuǎn)。

4、固體氧化物燃料電池

固體氧化物燃料電池是20世紀(jì)八九十年代燃料電池研究的成果，該燃料電池具有諸多優(yōu)點(diǎn)。比如避免了使用液態(tài)電解質(zhì)所帶來(lái)的腐蝕和電解質(zhì)流失等問(wèn)題，反應(yīng)迅速，無(wú)須貴金屬催化劑，能量利用率高達(dá)80%以上，燃料廣泛，可以承受較高濃度的硫化物和CO的毒害，因此對(duì)電極的要求大大降低?；诖耍壳笆澜绺鲊?guó)都在積極投入SOFC技術(shù)的研發(fā)。

上圖為固體氧化物燃料電池的工作原理圖。它主要由陰極、陽(yáng)極、電解質(zhì)和連接材料組 成。在陽(yáng)極和陰極分別送入還原、氧化氣體后，氧氣在多孔的陰極上發(fā)生還原反應(yīng)，生成氧負(fù)離子。氧負(fù)離子在電解質(zhì)中通過(guò)氧離子空位和氧離子之間的換位躍遷達(dá)到陽(yáng)極，然后與燃料反應(yīng)，生成水和二氧化碳，因而形成了帶電離子的定向流動(dòng)。

四、燃料電池的應(yīng)用

1、航天領(lǐng)域

早在上個(gè)世紀(jì)60年代，燃料電池就成功地應(yīng)用于航天技術(shù)，這種輕質(zhì)、高效的動(dòng)力源一直是美國(guó)航天技術(shù)的首選。比如，以燃料電池為動(dòng)力的 Gemini宇宙飛船1965年研制成功，采用的是聚苯乙烯磺酸膜，完成了8天的飛行。后來(lái)在Apollo宇宙飛船采用了堿性電解質(zhì)燃料電池，從此開啟了燃料電池航天應(yīng)用的新紀(jì)元。

中國(guó)科學(xué)院大連化學(xué)物理研究所早在70年代就成功研制了以航天應(yīng)用為背景的堿性燃料電池系統(tǒng)。A型額定功率為 500 W，B型額定功率為 300 W，燃料分別采用氫氣和肼在線分解氫，整個(gè)系統(tǒng)均經(jīng)過(guò)環(huán)境模擬實(shí)驗(yàn)，接近實(shí)際應(yīng)用。這一航天用燃料電池研制成果為我國(guó)此后燃料電池在航天領(lǐng)域應(yīng)用奠定了一定的技術(shù)基礎(chǔ)。

2、潛艇

燃料電池作為潛艇AIP動(dòng)力源，從2002年第一艘燃料電池AIP潛艇下水至今已經(jīng)有6艘在役。FC-AIP 潛艇具有續(xù)航時(shí)間長(zhǎng)、安靜、隱蔽性好等優(yōu)點(diǎn)，通常柴油機(jī)驅(qū)動(dòng)的潛艇水下一次潛航時(shí)間僅為 2天，而FC-AIP潛艇一次潛航時(shí)間可達(dá)3周。

3、電動(dòng)汽車

隨著汽車保有量的增加，傳統(tǒng)燃油內(nèi)燃機(jī)汽車造成的環(huán)境污染日益加劇，同時(shí)，也面臨著對(duì)石油的依存度日益增加的嚴(yán)重問(wèn)題．燃料電池作為汽車動(dòng)力源是解決因汽車而產(chǎn)生的環(huán)境、能源問(wèn)題的可行方案之一。燃料電池汽車示范在國(guó)內(nèi)外不斷興起，較著名的是歐洲城市清潔交通示范項(xiàng)目。

4、固定式分散電站

污染重、能效低一直是困擾火力發(fā)電的核心問(wèn)題，燃料電池作為低碳、減排的清潔發(fā)電技術(shù)，受到國(guó)內(nèi)外的普遍重視。比如PAFC電站的代表性開發(fā)商UTC Power 公司已經(jīng)開發(fā)出了400 k W 磷酸燃料電池發(fā)電系統(tǒng)；PEMFC電站的代表性開發(fā)商Ballard 公司開發(fā)出了 250 k W ～ 1 MW的示范電站。

第五篇：2016年儲(chǔ)能技術(shù)成本分析報(bào)告

2016年儲(chǔ)能技術(shù)成本分析報(bào)告

目錄

摘要……………………………………………………………………………………1

一、概述………………………………………………………………………………1

二、儲(chǔ)能技術(shù)…………………………………………………………………………6

（一）物理儲(chǔ)能………………………………………………………………………7

（二）電化學(xué)儲(chǔ)能……………………………………………………………………10

圖表目錄

圖表1：全球電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)?！? 圖表2：中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)?！? 圖表3：全球儲(chǔ)能裝機(jī)預(yù)測(cè)……………………………………………………5 圖表4：全球各類儲(chǔ)能規(guī)模預(yù)測(cè)……………………………………………………5 圖表5：電化學(xué)儲(chǔ)能將呈現(xiàn)星星之火可以燎原之勢(shì)………………………………6 圖表6：儲(chǔ)能在整個(gè)電力價(jià)值鏈中的作用…………………………………………6 圖表7：抽水儲(chǔ)能的特點(diǎn)……………………………………………………9 圖表8：壓縮空氣儲(chǔ)能的特點(diǎn)……………………………………………………9 圖表9：飛輪儲(chǔ)能的特點(diǎn)……………………………………………………10 圖表10：熱儲(chǔ)的特點(diǎn)………………………………………………………………10 圖表11：氫儲(chǔ)的特點(diǎn)………………………………………………………………10

2016年儲(chǔ)能技術(shù)成本深度分析報(bào)告

摘要：

我們預(yù)判分布式電站將在十三五期間有大發(fā)展，作為基礎(chǔ)性資產(chǎn)的電站上一定規(guī)模（有研究表明占比超過(guò)10%），其隨機(jī)性、間歇性和地域性等特征越發(fā)突出，導(dǎo)致用電和發(fā)電不對(duì)稱，對(duì)電網(wǎng)還會(huì)造成一定的沖擊，為了促進(jìn)光伏電站規(guī)模持續(xù)性增長(zhǎng)以及占一次能源消費(fèi)結(jié)構(gòu)的比重逐步提高，勢(shì)必會(huì)對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)和相關(guān)設(shè)備有所訴求，儲(chǔ)能領(lǐng)域?qū)?huì)成為下一片藍(lán)海。

近期，國(guó)家能源局先后下發(fā)了《國(guó)家能源局關(guān)于推動(dòng)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)調(diào)峰輔助服務(wù)工作的通知（征求意見稿）》、《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(chǎng)）機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》(國(guó)能監(jiān)管[2016]164號(hào))和《中國(guó)制造2025--能源裝備實(shí)施方案的通知》，進(jìn)一步對(duì)儲(chǔ)能領(lǐng)域進(jìn)行了戰(zhàn)略布局。我們認(rèn)為，蓄勢(shì)待發(fā)，2016年將是儲(chǔ)能領(lǐng)域最突出的表現(xiàn)。

與市場(chǎng)不同的是，基于國(guó)外實(shí)際的儲(chǔ)能落地項(xiàng)目，通過(guò)查閱大量資料，我們總結(jié)了最近幾年儲(chǔ)能技術(shù)的研究進(jìn)展和各儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)、相關(guān)成本和應(yīng)用范圍。從各成本要素的角度來(lái)看，壓縮空氣儲(chǔ)能的功率轉(zhuǎn)換成本最高（846歐元/kW），相應(yīng)地，Ni-Cd電池的成本最低，僅只有240歐元/kW。但是，在儲(chǔ)能成本方面，電化學(xué)儲(chǔ)能相對(duì)與物理儲(chǔ)能的成本要高。氫儲(chǔ)和壓縮空氣儲(chǔ)能（地下）相關(guān)儲(chǔ)能成本僅僅只有4和40歐元/kW。從全生命周期成本的角度來(lái)看，物理儲(chǔ)能明顯低于電化學(xué)儲(chǔ)能。飛輪儲(chǔ)能在電力質(zhì)量和調(diào)頻服務(wù)方面具有成本優(yōu)勢(shì)。但是，物理儲(chǔ)能的應(yīng)用領(lǐng)域受到地理?xiàng)l件的限制明顯，因此，隨著技術(shù)進(jìn)步的不斷加快，未來(lái)電化學(xué)儲(chǔ)能的成本有望持續(xù)降低，應(yīng)用前景更加廣泛。

一、概述：儲(chǔ)能—2016年是儲(chǔ)能元年

2015年11月公布的《中共中央關(guān)于制定國(guó)民經(jīng)濟(jì)和社會(huì)發(fā)展第十三個(gè)五年規(guī)劃的建議》（簡(jiǎn)稱《建議》）中，“堅(jiān)持綠色發(fā)展，著力改善生態(tài)環(huán)境”部分提出了推進(jìn)能源革命，加快能源技術(shù)創(chuàng)新，提高非化石能源比例，加快發(fā)展風(fēng)能、太陽(yáng)能，加強(qiáng)儲(chǔ)能和智能電網(wǎng)建設(shè)，發(fā)展分布式能源，推行節(jié)能低碳電力調(diào)度，實(shí)施新能源汽車推廣計(jì)劃等重點(diǎn)工作?？梢哉f(shuō)，《建議》明確指出了儲(chǔ)能建設(shè)的必要性和戰(zhàn)略方向。同時(shí)，截至2015年底，我國(guó)光伏電站的裝機(jī)規(guī)模已經(jīng)達(dá)到43 GW，作為基礎(chǔ)資產(chǎn)的電站達(dá)到一定規(guī)模后，儲(chǔ)能的建設(shè)勢(shì)必提上議事日程。根

2016年儲(chǔ)能技術(shù)成本深度分析報(bào)告

據(jù)規(guī)劃，十三五期間，光伏電站累計(jì)將達(dá)到150 GW，其中分布式電站將達(dá)到70 GW，具備10倍的成長(zhǎng)空間。同時(shí)，近期，國(guó)家能源局新能源與可再生能源司副司長(zhǎng)梁志鵬出席第九屆亞洲太陽(yáng)能論壇并指出，到2020年全球光伏規(guī)模在450至600 GW，到2030年的時(shí)候要達(dá)到1000至1500 GW。根據(jù)GTM Research發(fā)布報(bào)告稱，預(yù)計(jì)未來(lái)5年內(nèi)，儲(chǔ)能系統(tǒng)的成本有望下降41%。因此，作為基礎(chǔ)資產(chǎn)的光伏電站而言，光伏電站規(guī)模化為儲(chǔ)能的建設(shè)提供了曠闊的增長(zhǎng)空間。

從全球儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，目前，國(guó)際上儲(chǔ)能累計(jì)裝機(jī)有了一定的規(guī)模，以抽水儲(chǔ)能為主，電化學(xué)儲(chǔ)能將呈現(xiàn)星星之火可以燎原之勢(shì)（見圖“藍(lán)點(diǎn)分布區(qū)域”），到2015年底全球累計(jì)電化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)規(guī)模達(dá)到890.9 MW。國(guó)際上，歐美日等發(fā)達(dá)國(guó)家一直比較重視儲(chǔ)能技術(shù)的研究和應(yīng)用。以美國(guó)儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)發(fā)展來(lái)看，美國(guó)2015年第4季度新裝儲(chǔ)能規(guī)模為112 MW，整個(gè)2015年達(dá)成221 MW，相當(dāng)于增長(zhǎng)率為243%。其中，電網(wǎng)級(jí)應(yīng)用占比為85%，主要位于PJM市場(chǎng)（2015年新增儲(chǔ)能規(guī)模為160 MW）。behind-the-meter部署較少，但是這一領(lǐng)域的增長(zhǎng)率最快，2015年增長(zhǎng)率高達(dá)405%。據(jù)GTM的預(yù)測(cè)，美國(guó)儲(chǔ)能市場(chǎng)到2019年會(huì)超過(guò)1 GW，到2020年規(guī)模達(dá)1.7 GW，市場(chǎng)規(guī)模在25億美元，相當(dāng)于人民幣157億元左右。

從中國(guó)儲(chǔ)能領(lǐng)域發(fā)展態(tài)勢(shì)來(lái)看，我國(guó)儲(chǔ)能領(lǐng)域應(yīng)該說(shuō)只是起步階段，據(jù)CNESA不完全統(tǒng)計(jì)，我國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能僅105.5 MW。分布式發(fā)電及微網(wǎng)領(lǐng)域的儲(chǔ)能項(xiàng)目在我國(guó)全部?jī)?chǔ)能項(xiàng)目中的占比從2013年的24%，提高到2015年的46%。對(duì)于新的領(lǐng)域，從國(guó)際經(jīng)驗(yàn)來(lái)看，儲(chǔ)能領(lǐng)域初期技術(shù)研發(fā)和成本等因素都比較高，會(huì)相應(yīng)地有政府政策扶持，儲(chǔ)能領(lǐng)域才能有所發(fā)展。據(jù)不完全統(tǒng)計(jì)，美國(guó)聯(lián)邦和州層面針對(duì)儲(chǔ)能的法案和政策就達(dá)到了21項(xiàng)。歐盟和日本也均有針對(duì)儲(chǔ)能的扶持政策。儲(chǔ)能的政策扶持主要包括：投資方面給予一定的布貼或稅收減免；技術(shù)研究方面給予一定的補(bǔ)貼；建立相應(yīng)的儲(chǔ)能領(lǐng)域的體制機(jī)制。因此，我們認(rèn)為，初期通過(guò)政府政策的配套和資金的扶持是必要的，2016年儲(chǔ)能領(lǐng)域的相關(guān)配套政策會(huì)陸續(xù)出臺(tái)，儲(chǔ)能產(chǎn)業(yè)將會(huì)大發(fā)展。

2016年3月10日，能源局印發(fā)《國(guó)家能源局關(guān)于推動(dòng)電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)調(diào)峰輔助服務(wù)工作的通知（征求意見稿）》，鼓勵(lì)發(fā)電、售電企業(yè)、電力用戶和地理輔助服務(wù)提供商等投資建設(shè)電儲(chǔ)能設(shè)施，并可參加發(fā)電側(cè)調(diào)峰服務(wù)市場(chǎng)；鼓

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勵(lì)各地規(guī)劃集中式新能源發(fā)電基地時(shí)，配置適當(dāng)規(guī)模的電儲(chǔ)能設(shè)施，實(shí)現(xiàn)電儲(chǔ)能設(shè)施與新能源、電網(wǎng)的協(xié)調(diào)優(yōu)化運(yùn)行；鼓勵(lì)在小區(qū)、樓宇、工商企業(yè)等用戶側(cè)建設(shè)分布式電儲(chǔ)能設(shè)施并作為需求側(cè)資源參與輔助服務(wù)市場(chǎng)交易。

2016年6月7日，國(guó)家能源局正式發(fā)布《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(chǎng)）機(jī)制試點(diǎn)工作的通知》（國(guó)能監(jiān)管[2016]164號(hào)），決定開展電儲(chǔ)能參與“三北”地區(qū)電力輔助補(bǔ)償（市場(chǎng)）機(jī)制試點(diǎn)，挖掘“三北”地區(qū)電力系統(tǒng)接納可再生能源的潛力，同時(shí)滿足民生供熱需求。其目標(biāo)為“三北”地區(qū)各?。▍^(qū)、市）原則上可選取不超過(guò)5個(gè)電儲(chǔ)能設(shè)施參與電力調(diào)峰調(diào)頻輔助服務(wù)補(bǔ)償（市場(chǎng)）機(jī)制試點(diǎn)，已有工作經(jīng)驗(yàn)的地區(qū)可以適當(dāng)提高試點(diǎn)數(shù)量，探索商業(yè)化應(yīng)用，推動(dòng)建立促進(jìn)可再生能源消納的長(zhǎng)效機(jī)制。

2016年6月20日，國(guó)家發(fā)改委、工信部、能源局聯(lián)合印發(fā)了關(guān)于《中國(guó)制造2025—能源裝備實(shí)施方案的通知》?！锻ㄖ分?，確定了儲(chǔ)能裝備等15個(gè)領(lǐng)域的發(fā)展任務(wù)，并明確資金支持、稅收優(yōu)惠、鼓勵(lì)國(guó)際合作等五大保障措施。其中儲(chǔ)能裝備方面，涉及了抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、飛輪儲(chǔ)能、液流電池、鋰電池、超級(jí)電容器等方面。同時(shí)，《通知》中“在儲(chǔ)能裝備方面，高性能鉛炭電池儲(chǔ)能裝備就是要進(jìn)行技術(shù)攻關(guān)的重點(diǎn)項(xiàng)目之一。其目標(biāo)為研究高導(dǎo)電率、耐腐蝕的新型電極材料設(shè)計(jì)、合成和改性技術(shù)，以及長(zhǎng)壽命鉛炭復(fù)合電極和新型耐腐蝕正極板柵制備技術(shù)，掌握鉛炭電池本體制備技術(shù)，開發(fā)長(zhǎng)壽命、低成本鉛炭電池儲(chǔ)能裝置?！睂?duì)鉛碳電池在儲(chǔ)能領(lǐng)域內(nèi)的未來(lái)發(fā)展方向給予了明確的表述。我們認(rèn)為，蓄勢(shì)待發(fā)，2016年將是儲(chǔ)能領(lǐng)域最突出的表現(xiàn)。

儲(chǔ)能在整個(gè)電力價(jià)值鏈上起到至關(guān)重要的作用。它的作用涉及發(fā)電、傳輸、分配乃至終端用戶--包括居民用電以及工業(yè)和商業(yè)用電。在發(fā)電端，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以用于快速響應(yīng)的調(diào)頻服務(wù)及可再生能源如風(fēng)能、太陽(yáng)能對(duì)于終端用戶的持續(xù)供電，這樣揚(yáng)長(zhǎng)避短地利用了可再生能源清潔發(fā)電的特點(diǎn)，并且有效地規(guī)避了其間斷性、不確定性等缺點(diǎn)；在傳輸端，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以有效地提高傳輸系統(tǒng)的可靠性；在分配端，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以提高電能的質(zhì)量；在終端用戶端，儲(chǔ)能系統(tǒng)可以優(yōu)化使用電價(jià)，并且保持電能的高質(zhì)量。隨著分布式電源的發(fā)展和智能電網(wǎng)的提出，儲(chǔ)能系統(tǒng)的作用將會(huì)更加重要。

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圖1：全球電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模

圖2：中國(guó)電化學(xué)儲(chǔ)能項(xiàng)目累計(jì)裝機(jī)規(guī)模

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圖3：全球儲(chǔ)能裝機(jī)預(yù)測(cè)

圖4：全球各類儲(chǔ)能規(guī)模預(yù)測(cè)

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圖5：電化學(xué)儲(chǔ)能將呈現(xiàn)星星之火可以燎原之勢(shì)

圖6：儲(chǔ)能在整個(gè)電力價(jià)值鏈中的作用

二、儲(chǔ)能技術(shù)：百家爭(zhēng)鳴、百花齊放

儲(chǔ)能技術(shù)一般分為熱儲(chǔ)能和電儲(chǔ)能，未來(lái)應(yīng)用于全球能源互聯(lián)網(wǎng)的主要是電儲(chǔ)能。電儲(chǔ)能技術(shù)主要分為物理儲(chǔ)能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能）、電化學(xué)儲(chǔ)能（如鉛酸電池、鈉硫電池、液流電池）和電磁儲(chǔ)能（如超導(dǎo)電磁儲(chǔ)能、超級(jí)電容器儲(chǔ)能）三大類。

與市場(chǎng)不同的是，基于國(guó)外實(shí)際的儲(chǔ)能落地項(xiàng)目，通過(guò)查閱大量資料，我們

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總結(jié)了最近幾年儲(chǔ)能技術(shù)的研究進(jìn)展和各儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)、相關(guān)成本和應(yīng)用范圍。

對(duì)比各種儲(chǔ)能技術(shù)，成熟度和優(yōu)越性最高的要屬抽水蓄能、壓縮空氣儲(chǔ)能、氫儲(chǔ)、合成天然氣儲(chǔ)能，其中抽水蓄能占比最高，達(dá)到99%，占全球發(fā)電量的3%。

（一）物理儲(chǔ)能

抽水蓄能是當(dāng)前最主要的電力儲(chǔ)能技術(shù)。抽水儲(chǔ)能電站配備上、下游兩個(gè)水庫(kù)，負(fù)荷低谷時(shí)段抽水儲(chǔ)能設(shè)備工作在電動(dòng)機(jī)狀態(tài)，將下游水庫(kù)的水抽到上游水庫(kù)保存，負(fù)荷高峰時(shí)抽水儲(chǔ)能設(shè)備處于發(fā)電機(jī)的狀態(tài)，利用儲(chǔ)存在上游水庫(kù)中的水發(fā)電。目前，世界范圍內(nèi)抽水蓄能電站主要集中分布在美國(guó)、日本和西歐等國(guó)家和地區(qū)，并網(wǎng)總裝機(jī)容量超過(guò)7000萬(wàn)kW。而美國(guó)、日本和西歐等經(jīng)濟(jì)發(fā)達(dá)國(guó)家抽水蓄能機(jī)組容量占到了世界抽水蓄能電站總裝機(jī)容量的70%以上。近年來(lái)，世界大型抽水蓄能電站的應(yīng)用案例主要有日本神流川電站（裝機(jī)282萬(wàn)kW），美國(guó)落基山電站（裝機(jī)76萬(wàn)kW），德國(guó)金谷電站（裝機(jī)106萬(wàn)kW）。目前，日本有41座抽水蓄能電站，裝機(jī)容量24.65 GW，占日本發(fā)電總裝機(jī)容量10%以上。在日本抽水蓄能電站主要功能在于調(diào)峰、調(diào)頻、填谷、瞬時(shí)運(yùn)行的事故備用能力以及經(jīng)濟(jì)性蓄水。美國(guó)抽水蓄能電站年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)差別很大，部分電站年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)較高,最高達(dá)1953h，在系統(tǒng)中主要承擔(dān)調(diào)峰填谷、促進(jìn)電力系統(tǒng)合理經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的任務(wù)。有一半抽水蓄能電站年發(fā)電利用小時(shí)數(shù)少于1000h，最少的全年僅34h，它們?cè)谙到y(tǒng)中除參加調(diào)峰，主要擔(dān)負(fù)調(diào)頻、調(diào)相、提高電壓穩(wěn)定性和供電質(zhì)量并承擔(dān)事故備用。

壓縮空氣儲(chǔ)能也是一種物理儲(chǔ)能形式。儲(chǔ)能時(shí)，壓縮機(jī)將空氣壓縮并存于儲(chǔ)氣室中，儲(chǔ)存室一般由鋼瓶、巖洞、廢棄礦洞充當(dāng)。釋能時(shí)，高壓空氣從儲(chǔ)氣室釋放，做功發(fā)電。目前全球壓縮空氣儲(chǔ)能裝機(jī)約40萬(wàn)kW。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)研究始于20世紀(jì)40年代，70年代后，德、美等國(guó)相繼投運(yùn)壓縮空氣儲(chǔ)能系統(tǒng)，將幾十至一百多個(gè)大氣壓的空氣儲(chǔ)存于礦洞或地下洞穴，釋能時(shí)采用天然氣補(bǔ)燃的方式通過(guò)燃?xì)廨啓C(jī)發(fā)電。壓縮空氣儲(chǔ)能技術(shù)術(shù)比較成熟，但大規(guī)模的應(yīng)用需要洞穴儲(chǔ)氣，選址有一定困難，2000年后全球無(wú)新增商業(yè)化運(yùn)營(yíng)的案例。

飛輪儲(chǔ)能主要應(yīng)用于為蓄電池系統(tǒng)作補(bǔ)充，如用于不間斷電源/應(yīng)急電源、電網(wǎng)調(diào)峰和頻率控制。飛輪儲(chǔ)能利用電動(dòng)機(jī)帶動(dòng)飛輪高速旋轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化成機(jī)

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械能儲(chǔ)存起來(lái)，在需要時(shí)飛輪帶動(dòng)發(fā)電機(jī)發(fā)電。近年來(lái)，一些新技術(shù)和新材料的應(yīng)用，使飛輪儲(chǔ)能技術(shù)取得了突破性進(jìn)展，例如：磁懸浮技術(shù)、真空技術(shù)、高性能永磁技術(shù)和高溫超導(dǎo)技術(shù)的發(fā)展，極大地降低了機(jī)械軸承摩擦與風(fēng)阻損耗；高強(qiáng)度纖維復(fù)合材料的應(yīng)用，飛輪允許線速度大幅提高，大大增加了單位質(zhì)量的動(dòng)能儲(chǔ)量；電力電子技術(shù)的飛速發(fā)展，使飛輪儲(chǔ)存的能量交換更為靈活高效。

氫儲(chǔ)能是近兩年受德國(guó)等歐洲國(guó)家氫能綜合利用后提出的新概念。氫儲(chǔ)已被證明是最有前途的儲(chǔ)能技術(shù)之一，因?yàn)樗m用范圍較為廣泛，如交通和電力。同時(shí)，結(jié)合可再生能源或低碳能源技術(shù)，氫儲(chǔ)可以減少溫室氣體排放。此外，氫儲(chǔ)能夠有效地整合了大量的間歇性風(fēng)能。氫儲(chǔ)能可看作是一種化學(xué)儲(chǔ)能的延伸，其基本原理就是將水電解得到氫氣和氧氣。以風(fēng)電制氫儲(chǔ)能技術(shù)為例，其核心思想是當(dāng)風(fēng)電充足但無(wú)法上網(wǎng)、需要棄風(fēng)時(shí)，利用風(fēng)電將水電解制成氫氣（和氧氣），將氫氣儲(chǔ)存起來(lái)；當(dāng)需要電能時(shí)，將儲(chǔ)存的氫氣通過(guò)不同方式（內(nèi)燃機(jī)、燃料電池或其他方式）轉(zhuǎn)換為電能輸送上網(wǎng)。通常所指的氫儲(chǔ)能系統(tǒng)是電-氫-電的循環(huán)，且不同于常規(guī)的鋰電池、鉛酸電池。其前端的電解水環(huán)節(jié)，多以功率（kW）計(jì)算容量，代表著氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的“充電”功率；后端的燃料電池環(huán)節(jié)，也以功率（kW）計(jì)算容量，代表著氫儲(chǔ)能系統(tǒng)的“放電”功率；中間的儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)，多以氫氣的體積（標(biāo)準(zhǔn)立方米Nm3）計(jì)算容量，如換算成電能容量，1Nm3氫氣大約可產(chǎn)生1.25kWh電能，儲(chǔ)氫環(huán)節(jié)的容量大小決定了氫儲(chǔ)能系統(tǒng)可持續(xù)“充電”或“放電”的時(shí)長(zhǎng)。

目前歐、美、日等都制定了氫能發(fā)展戰(zhàn)略和詳細(xì)的計(jì)劃，并在迅速而有步驟地推進(jìn)。

歐盟實(shí)現(xiàn)不依賴化石能源的可持續(xù)發(fā)展目標(biāo)的其中重要一環(huán)就是實(shí)現(xiàn)Power-to-Gas（P2G）技術(shù)路線，即把可再生能源以氫氣或甲烷等方式大規(guī)模儲(chǔ)存起來(lái)并加以應(yīng)用。根據(jù)德國(guó)制定的《氫能與燃料電池計(jì)劃》中的“氫的生產(chǎn)和配送”部分分析，德國(guó)目前的發(fā)展進(jìn)度已經(jīng)大大提前。德國(guó)一些大型能源電力公司，如EON和ENERTRAG等都在政府的宏觀指導(dǎo)和具體支持下積極實(shí)施P2G項(xiàng)目，以期最終實(shí)現(xiàn)利用風(fēng)能等可再生能源的大規(guī)模制氫，這將是今后大規(guī)模利用風(fēng)能最有前景的技術(shù)路線之一。下一步德國(guó)計(jì)劃開展更大規(guī)模的20-50MW風(fēng)力發(fā)電制氫的P2G示范項(xiàng)目，為未來(lái)的氫能源經(jīng)濟(jì)培育基礎(chǔ)。

日本可能是世界上最接近氫社會(huì)的國(guó)家。這并不單單是因?yàn)槿剂想姵仄?/p>

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（FCV）的產(chǎn)業(yè)化，而是因?yàn)槿澜缛剂想姵剡M(jìn)入千家萬(wàn)戶的國(guó)家只有日本。2009年，家用燃料電池“ENE-FARM”的上市在全球開了先河。這種電池利用煤氣和煤油提取氫氣，注入燃料電池中發(fā)電。發(fā)電時(shí)產(chǎn)生的廢熱用來(lái)燒水、泡澡和地暖使用，能源效率超過(guò)9成。ENE-FARM的主機(jī)由松下和東芝制造，通過(guò)東京瓦斯、大阪燃?xì)?、吉坤日礦日石能源等公司銷售。截至2015年1月底，松下在日本全國(guó)已累計(jì)出貨約5.2萬(wàn)臺(tái)ENE-FARM。

公開的相關(guān)研究資料也分析了氫儲(chǔ)的技術(shù)領(lǐng)域的適用性問(wèn)題。氫儲(chǔ)技術(shù)在選擇、設(shè)計(jì)、建造和運(yùn)營(yíng)等方面具有一系列標(biāo)準(zhǔn)，具體包括：安全標(biāo)準(zhǔn)、終端使用標(biāo)準(zhǔn)、運(yùn)營(yíng)標(biāo)準(zhǔn)以及經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)。

從目前儲(chǔ)能技術(shù)研究的角度看，大量的熱儲(chǔ)研究領(lǐng)域集中在熔鹽存儲(chǔ)、礦層存儲(chǔ)、低溫儲(chǔ)能，室溫離子液體儲(chǔ)能，并利用相變材料儲(chǔ)能。典型的熱儲(chǔ)能是熔鹽儲(chǔ)能。熔鹽儲(chǔ)能技術(shù)早于1995年在美國(guó)的Solar Two塔式示范電站上進(jìn)行了示范應(yīng)用，并在2009年西班牙裝機(jī)50 MW的Andasol1槽式電站上進(jìn)行了首次成功的商業(yè)化應(yīng)用，自此開啟了熔鹽儲(chǔ)熱的商業(yè)化之門。雖然其技術(shù)仍在發(fā)展之中，但熔鹽技術(shù)固有的缺陷看起來(lái)比較難以克服，如有成熟應(yīng)用的二元太陽(yáng)鹽的凝固點(diǎn)過(guò)高，導(dǎo)致其寄生性能源消耗過(guò)高；熔鹽的腐蝕性對(duì)熔鹽系統(tǒng)的設(shè)備材料要求較高，導(dǎo)致系統(tǒng)投資成本較高等。目前，熔鹽技術(shù)正從兩個(gè)方面發(fā)力來(lái)尋求更大的突破，一方面即革新熔鹽的成分配比，采用低熔點(diǎn)熔鹽等，另一方面即推進(jìn)熔鹽工質(zhì)直接吸熱傳熱技術(shù)的研發(fā)。

表7：抽水儲(chǔ)能的特點(diǎn)

表8：壓縮空氣儲(chǔ)能的特點(diǎn)

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表9：飛輪儲(chǔ)能的特點(diǎn)

表10：熱儲(chǔ)的特點(diǎn)

表11：氫儲(chǔ)的特點(diǎn)

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