國(guó)網(wǎng)亳州供電公司 戴明明 趙 輝

國(guó)網(wǎng)蒙城縣供電公司 戴 鵬 劉宏偉

太陽(yáng)能光伏應(yīng)用中儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用分析

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伴隨經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源開始變的短缺，解決這一問(wèn)題最根本的辦法就是開發(fā)新的能源，尤其是開發(fā)可再生的能源，太陽(yáng)能光伏的應(yīng)用就是很好的選擇。由于太陽(yáng)能光伏在能量進(jìn)行轉(zhuǎn)化的時(shí)候容易造成能量損失，所以必須要選擇好的儲(chǔ)能系統(tǒng)減少能量的損失。在太陽(yáng)能光伏應(yīng)用中儲(chǔ)能系統(tǒng)主要起到源源不斷供應(yīng)能量的作用。本文主要對(duì)常用的儲(chǔ)能系統(tǒng)的特點(diǎn)及原理進(jìn)行了分析，并對(duì)影響蓄電池壽命的因素進(jìn)行了研究，本文還順便介紹了其他一些常見的儲(chǔ)能系統(tǒng)供大家了解。

太陽(yáng)能光伏；儲(chǔ)能系統(tǒng)；蓄電池；應(yīng)用；分析

太陽(yáng)能本身發(fā)電產(chǎn)生的電源就是間歇性的，每一年每一天不能時(shí)刻都在發(fā)電，沒法滿足負(fù)荷的全時(shí)需求，為了滿足人民各方面的生活及生產(chǎn)需要，必然要有儲(chǔ)能系統(tǒng)這種設(shè)備的存在?，F(xiàn)存常用的儲(chǔ)能系統(tǒng)主要有三類，即超導(dǎo)的線圈、飛輪以及電化學(xué)電池。本文主要對(duì)它們的設(shè)計(jì)特點(diǎn)、原理以及具體應(yīng)用進(jìn)行了分析，說(shuō)明了儲(chǔ)能系統(tǒng)的重要性。

1.太陽(yáng)能光伏應(yīng)用中儲(chǔ)能系統(tǒng)簡(jiǎn)介

電化學(xué)里面具有代表性的就是蓄電池，它將能量直接轉(zhuǎn)化為了直流的電能，它這種能量是通過(guò)氧化還原多得的，轉(zhuǎn)化之后的直流的電源是供給負(fù)荷進(jìn)行使用的。現(xiàn)在可用作電化學(xué)的介質(zhì)主要有鉛酸、鎘鎳、金屬氫化物鎳、鋰離子、鋰聚合物以及鋅-空氣這六種，其中最受歡迎也最常見的是鉛酸蓄電池。

飛輪是一種新型的很優(yōu)越的儲(chǔ)能系統(tǒng)，它具有經(jīng)濟(jì)、綠色、高效及安全等諸多優(yōu)點(diǎn)，可以從風(fēng)能、電網(wǎng)中過(guò)剩的電能以及太陽(yáng)能里面補(bǔ)給能量，它是純機(jī)電儲(chǔ)能的系統(tǒng)，優(yōu)點(diǎn)是比功率要高，比能量要大、壽命長(zhǎng)且無(wú)二次的污染，因而受到廣泛的應(yīng)用。雙程飛輪的轉(zhuǎn)化率非常高，可達(dá)到百分之九十，由于其高峰值的時(shí)候功率的容量非常大，功率管理起來(lái)相對(duì)也比較簡(jiǎn)單，電壓及電流給定的情況下，設(shè)計(jì)起來(lái)也更加靈活等諸多的優(yōu)勢(shì)，所以在市場(chǎng)上前景是非常好的，在儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用方面越來(lái)越受到社會(huì)的關(guān)注。

超導(dǎo)的磁場(chǎng)指的是在一個(gè)磁場(chǎng)里面放一個(gè)超導(dǎo)體的圓環(huán)，將其溫度降到臨界的溫度以下，將磁場(chǎng)撤去，因?yàn)殡姶诺母袘?yīng)性，圓環(huán)里面便出現(xiàn)感生所產(chǎn)生的電流，假若想讓電流持續(xù)的出現(xiàn)，就要一直保持溫度降到臨界的溫度以下。由超導(dǎo)的磁場(chǎng)產(chǎn)生的電流儲(chǔ)能效果至少可達(dá)十年，所以說(shuō)超導(dǎo)磁場(chǎng)是一種非常好的儲(chǔ)能系統(tǒng)。它由于具有充電時(shí)間很短就能短時(shí)間內(nèi)提供很高的功率的特性，所以在工業(yè)領(lǐng)域受到很大的歡迎。

2.太陽(yáng)能光伏應(yīng)用中儲(chǔ)能系統(tǒng)的具體應(yīng)用簡(jiǎn)介

在電源的儲(chǔ)能方面，世界很多國(guó)家都建立起電池儲(chǔ)能系統(tǒng)，我國(guó)鉛酸蓄電池的產(chǎn)量在國(guó)際上占據(jù)很重要的地位，在生產(chǎn)技術(shù)方面和國(guó)際也沒有太多的差距，在中國(guó)比較典型的大型儲(chǔ)電站2012年在河北建立，主要任務(wù)就是對(duì)風(fēng)電出力等進(jìn)行跟蹤，將電能的質(zhì)量進(jìn)行改善，將電能的可靠性予以提高。

在國(guó)外很多機(jī)構(gòu)或者公司都想將飛輪的儲(chǔ)能技術(shù)引入到風(fēng)力的發(fā)電上面，德國(guó)有個(gè)15秒就可以發(fā)1.65MW電力的儲(chǔ)能系統(tǒng)；美國(guó)一家公司正在建設(shè)一個(gè)可以產(chǎn)生20MW的儲(chǔ)能系統(tǒng)，其目的是為了和電場(chǎng)進(jìn)行配合發(fā)電，一旦建成，紐約州總體電量的百分之十都由其儲(chǔ)備，可以調(diào)頻當(dāng)?shù)氐碾娋W(wǎng)系統(tǒng)，使電能的質(zhì)量得到改善。在調(diào)頻的服務(wù)過(guò)程中應(yīng)用飛輪儲(chǔ)能設(shè)備具有以下優(yōu)點(diǎn)：（1）響應(yīng)的速度很快。研究表明，在相同的容量之下，和水電、火電等傳統(tǒng)的調(diào)頻資源相對(duì)比，選用在飛輪基礎(chǔ)上相應(yīng)的調(diào)頻可以提高接近兩倍的好效益。（2）可以有效的對(duì)能源進(jìn)行節(jié)約。飛輪的調(diào)頻電站應(yīng)用之后，火電站就可以滿負(fù)荷的運(yùn)行，這可以將能源使用效率有效的提高起來(lái)。飛輪的調(diào)頻電站使用之后，在電網(wǎng)裝機(jī)的容量不需要新增的情況下，將發(fā)電量峰值有效的提高。這樣不但可以將電網(wǎng)容量的升級(jí)時(shí)間推遲，還可以將審批新電廠的時(shí)間節(jié)省出來(lái)，能源得到真正的節(jié)約。（3）即清潔又沒有污染。飛輪這種儲(chǔ)能技術(shù)，由于不需要消耗燃料，所以有害的氣體并不會(huì)產(chǎn)生。飛輪的轉(zhuǎn)子是由一種重量比較輕、強(qiáng)度比較高的玻璃纖維及石墨的復(fù)合型材料制成，通過(guò)樹脂進(jìn)行膠合。在電磁鐵及永磁鐵進(jìn)行組合的架子上懸浮著轉(zhuǎn)子，為了將摩擦的損耗減小，可以將電機(jī)的轉(zhuǎn)子和飛輪一起在真空的室中進(jìn)行密封。

很多國(guó)家都在對(duì)超級(jí)電容儲(chǔ)能進(jìn)行研究，歐洲、美國(guó)、日本等國(guó)家都對(duì)其進(jìn)行了不同的投入計(jì)劃。作為大功率的二次電源，在人民生活的各個(gè)領(lǐng)域應(yīng)用都是非常廣泛的。具體的應(yīng)用如下：（1）電車的電源。超級(jí)的電容器是具有非常高功率的密度的，可以很好的將電車的爬坡、加速以及起動(dòng)等功率需要予以滿足，也可以是混合型的電動(dòng)車起動(dòng)或者加速的電源。研究表明，通過(guò)將蓄電池與超級(jí)的電容器并聯(lián)當(dāng)成電源，可以將蓄電池重量及尺寸減少，將蓄電池使用的壽命延長(zhǎng)。在2004年我國(guó)第一輛超級(jí)電容器的公交車和它快速的充電候車站系統(tǒng)開始試運(yùn)行投入。這個(gè)系統(tǒng)將規(guī)劃難、機(jī)動(dòng)性很差以及視覺污染等方面由無(wú)軌電車帶來(lái)的問(wèn)題予以解決，以自身的低噪聲及零排放的性能將公交車可能造成的污染進(jìn)行改善，將傳統(tǒng)蓄電池容易造成二次污染的問(wèn)題解決掉，將其使用的壽命延長(zhǎng)。（2）電子電源。超級(jí)電容器也可在衛(wèi)星上使用。衛(wèi)星上使用的多數(shù)是混合型的電源，即電池與太陽(yáng)能的組合。超級(jí)的電容器一旦被裝上，定會(huì)改善衛(wèi)星脈沖的通訊能力。超級(jí)電容器可以滿足玩具及電動(dòng)工具等快速充電的要求，因其具有快速充電的優(yōu)勢(shì)。像雙電層的電容器可被植入到醫(yī)療器械里面作為救急的電源，這種電源不需要過(guò)度的進(jìn)行充放電的保護(hù)，并且具有使用的壽命長(zhǎng)等諸多的優(yōu)點(diǎn)，所以將逐漸的取代傳統(tǒng)的電池。（3）電力系統(tǒng)。高壓的開關(guān)站以及變電站大多數(shù)使用的都是電磁操作的開關(guān)機(jī)構(gòu)，并配有硅整流的分合閘類裝置，以用作分合閘的保護(hù)、控制及操作的直流電源。但是電容的儲(chǔ)能式所裝的電解電容的可靠性是非常差的、其容量也是很有限的。研究表明，超級(jí)的電容器很好的保證了分閘能量的可靠供應(yīng)，同時(shí)也將傳統(tǒng)的分合閘裝置的優(yōu)點(diǎn)進(jìn)行了保留。相關(guān)研究表明，超級(jí)的電容器可以在很小的電流狀態(tài)下進(jìn)行充電，也就是說(shuō)在陰天等環(huán)境下，光伏的電池也可以對(duì)超級(jí)的電容器進(jìn)行充電，這一特性可以將微弱的電流充電和光伏的發(fā)電有效性進(jìn)行提高。在當(dāng)今社會(huì)，超級(jí)電容器很多時(shí)候被用在高峰值的功率以及低容量場(chǎng)合。伴隨超級(jí)電容材料的不斷研究過(guò)程，功率及能量的密度將不斷的提高，在電力方面應(yīng)用將更加廣泛。

3.結(jié)語(yǔ)

通過(guò)對(duì)太陽(yáng)能光伏應(yīng)用中儲(chǔ)能系統(tǒng)的具體應(yīng)用進(jìn)行分析可以發(fā)現(xiàn)，儲(chǔ)能系統(tǒng)的諸多優(yōu)勢(shì)，即應(yīng)用的低成本化、能量的高密度化、較高的轉(zhuǎn)化率等，已經(jīng)被廣泛的應(yīng)用到人民生活的方方面面。但是，單個(gè)儲(chǔ)能系統(tǒng)并不能很好的完成復(fù)雜的過(guò)程，要想很好的將儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)發(fā)揮出來(lái)，需要在實(shí)際的使用中，應(yīng)理論結(jié)合實(shí)際，充分發(fā)揮不同儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)勢(shì)，取長(zhǎng)補(bǔ)短，將其進(jìn)行靈活的使用，使太陽(yáng)能光伏應(yīng)用中的儲(chǔ)能系統(tǒng)發(fā)揮更大的作用，更好的為人民的生活服務(wù)。

[1]段開鋒.電池儲(chǔ)能系統(tǒng)在配電網(wǎng)中的應(yīng)用研究[D].北京交通大學(xué),2014.

[2]周玉潔.飛輪儲(chǔ)能技術(shù)在含大規(guī)模風(fēng)電系統(tǒng)頻率控制中的應(yīng)用研究[D].華中科技大學(xué),2012.

[3]吳福保,楊波,葉季蕾,薛金花.大容量電池儲(chǔ)能系統(tǒng)的應(yīng)用及典型設(shè)計(jì)[A].中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、天津市人民政府.第十三屆中國(guó)科協(xié)年會(huì)第15分會(huì)場(chǎng)-大規(guī)模儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展與應(yīng)用研討會(huì)論文集[C].中國(guó)科學(xué)技術(shù)協(xié)會(huì)、天津市人民政府:,2011:6.