智能电网技术专题(三)PPT推荐.ppt

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其中前者又可分为单晶硅、多晶硅电池两种，其转化效率较高，约15%左右，高者已能达25%以上，但成本也相对较高，目前占据大多数的市场份额；

后者虽然在转化效率尚不如前者，稳定光电转换效率约为5%8%，但成本相对较为低廉，近年来在转化效率方面已有突破性进展，主要包括非晶硅电池、铜铟镓硒电池和碲化镉电池等9世界太阳能分布图10我国太阳能资源分布n全国太阳辐射年总量大致在3.351038.40103MJ/m2之间，其平均值约为5.86103MJ/m2n全国太阳辐射总量平均为1630kWh/（m2a），年日照小时数2000hn青藏高原大部分地区年辐射量2000kWh/（m2a），年日照小时数超过3000h，是世界上的高值区之一11太阳能发电技术n我国太阳能光电累计用量已达13100千瓦，其中通信占50%，农村与边远无电地区占30%，民用与工业用各占10%n已建成15座光伏电站，最大的是1998年投入运行的西藏安多100千瓦光伏电站n提高转换效率和降低造价是太阳能发电的发展方向n尽管太阳能发电成本在过去25年里已下降了10倍，但目前成本仍是入网电价的35倍，业界认为接近电网等价点（GridParity）才是光伏产业真正爆发性增长的开始12Concentratedsolarpower13太阳能热发电和太阳能发电出力对比Source:

LarryStoddard,Black&

VeatchSunnyDayCloudyDay14欧洲DESERTEC计划15欧洲DESRTEC计划16生物质能n林业加工废弃物2.1亿吨n农作物秸秆2.86亿吨n大中型养殖场禽畜粪便1100万吨标煤n生活垃圾n工业有机废弃物250亿立方米沼气17生物质能发电n我国生物质能发电得到实际应用的有燃烧蔗渣或稻壳的发电站、稻壳气化发电和沼气发电n蔗渣与稻壳燃烧电站主要在两广地区，装机约80万千瓦n稻壳气化发电系统，容量为60-240千瓦n小型沼气发电装置，共约80处，总装机2560千瓦18海洋能n我国沿岸和海岛附近的可开发潮汐能资源理论装机容量达2179万kW，理论年发电量约624亿kWhn波浪能理论平均功率约1285万kW，潮流能理论平均功率1394万kWn这些资源的90%以上分布在常规能源严重缺乏的华东沪浙闽沿岸19潮汐发电技术n潮汐能发电可分为两种形式，一种是利用海湾、河口等有利地形,建筑水堤,形成水库，并在坝中或坝旁建造水力发电厂房发电，另一种则是利用洋流发电，无需建造水坝。

目前投运的潮汐能电站多为前一种。

目前，我国正在运行发电的潮汐电站共有8座，均为水坝型，总装机容量为6000kW,每年发电量1000万余度n目前世界上单机容量最大的潮汐能发电机单机容量已达1.2MW，装设于英国斯特兰福德湾20英国斯特兰福德湾安装的SeaGen潮汐能发电机n无坝型n此处海水流速超过13km/hn需观察对海豹等海洋哺乳生物的影响n英国希望能够成为“海洋能中的沙特阿拉伯”21洁净煤发电技术n在90年代，世界总发电量中煤电比重一直保持在63%左右n在21世纪我国的发电量构成中，火电仍将占到70%75%n21世纪大力发展清洁煤发电技术，是我国避免成为“公害”大国的必由之路22整体煤气化联合循环机组（IGCC）nIGCC技术是一种最新的清洁煤发电技术，是21世纪初燃煤发电技术中最具优势的一种n工作原理是先将煤气化，再以净化后的清洁煤气作为燃料，驱动燃气轮机发电机组发电。

燃气轮机的排气送入余热锅炉生产蒸汽，用蒸汽驱动汽轮发电机组发电23IGCC装置的主要优点nSOx、NOx排放量少，NOx排放量将减少90%，CO2排放量可减少35%n联合循环热效率可高达52%，随着技术的发展，达到58%的热效率亦已实现n燃料适应性好，可燃用各种不同的煤n用水量少，IGCC电厂用水不到同容量常规燃煤电厂的70%n可分期建设，及早发展24荷兰布格农电厂253MWIGCC机组简图25增压流化床燃烧联合循环机组（PFBC-CC）n21世纪初极具发展潜力的另一种先进的清洁煤发电技术就是增压流化床联合循环（PFBC-CC）技术n增压硫化床是在常压硫化床（CFBC）锅炉的基础上发展起来的在较高压力下进行燃烧的一种燃煤发电技术，它具有热效率高、污染排放低、能组成蒸汽燃气联合循环等特点26PFBC-CC的主要优点n燃烧效率高，可达99%n发电循环效率高，其联合循环效率达40%42%nSOx、NOx和粉尘的排放量低n设备结构紧凑，PFBC锅炉的体积只有同容量常规锅炉的1/4n可模块化，造价低，可用于新老电厂的改造27增压硫化床联合循环系统简图28储能技术n机械储能n电磁储能n电化学储能n相变储能29机械储能n抽水蓄能q释放时间可以从几个小时到几天，综合效率在70%85%之间q储存能量非常大，用于调峰填谷、调频、调相、紧急事故备用q必须同时具备下池水库和上池水库，对地理条件要求较高q全世界共有超过90GW的抽水储能机组投入运行，约占全球总装机容量的330机械储能n飞轮储能q利用电动机带动飞轮高速旋转，将电能转化成机械能储存起来，并在需要时飞轮带动发电机发电，是一个电能和机械能互相转化的储能元件q能量密度比较低，费用较高q几乎不需要运行维护，设备寿命长，储能效率高，清洁无污染，无噪声，负荷跟踪能力强，对环境没有不良的影响n压缩空气储能q常规燃气轮机在发电时大约需要消耗输入燃料的2/3进行空气压缩，因此可在电网负荷低谷时预先压缩空气，将空气高压密封在报废矿井、沉降的海底储气罐、山洞、过期油气井或新建储气井中，在负荷高峰时释放出来加上一些燃气进行发电。

对于同样的电力输出，采用CAES的机组所消耗的燃气要比常规燃气轮机少40q建设受地形制约较大，对地质结构有特殊要求31CTModuleExhaustAirCompressorCombustionTurbineMotorStorageAirIntercoolersRecuperatorFuelExpanderStorage压缩空气储能基本原理EstimatedCap.Cost（2008$）$600/kWto$750/kW+Substation,Permits&

ContingenciesConstantOutputPressureRegulationValve（ForSaltGeology）TheCAESplantdesignandtechnologypresentedaboveisdescribedinU.S.PatentNumbers7389644and4872307,inventedbyDr.MichaelNakhamkin,ChiefTechnologyOfficer,EnergyStorageandPowerLLC.Useofthistechnologymayrequirealicense.HeatRateEnergyRatio38100.7032压缩空气储能n美国第一座压缩空气储能电厂AlabamaElectricCooperativeMcIntoshPlant（110MW26Hr）n于1991年5月31日午夜开始商业运行n主要用于调峰、旋转备用等AECMcIntoshSite:

CAESPlantOnRightandTwoCombustionTurbinesOnLeft33电磁储能超导储能（SEMS）n概念诞生于70年代初石油危机时期，目的是调节日负荷曲线,节约能源。

q5000MWh超导储能线圈,螺线管结构d约为1千米n90年代后，电力工业市场化的发展用户对电能质量要求的提高,迫切需要有效管理高度互联网的电力传输及分配系统的新技术。

n既可用于提高电网的稳定性和可靠性，又可用于改善用户的电能质量。

34可控可控AC/DCAC/DC变流器变流器交流电网交流电网低温容器低温容器超导线圈超导线圈电流引线电流引线SMES系统的基本结构图系统的基本结构图SMES基本原理35SMES的基本原理36150kVA/0.5MJ150kVA/0.5MJ动态电压补偿系统挂网实验现场动态电压补偿系统挂网实验现场0.5MJ/150kVA超导储能超导储能DVR系统系统37SEMS优缺点nSMES向电网吸收和释放能量都是直接的，它不仅具有很高的效率，而且还能非常迅速地与电网进行能量交换，其转换效率超过90、响应速度一般为ms数量级。

SMES装置还具有重复率高、无环境污染以及安全可靠等特点。

n制约超导储能大规模应用的主要因素仍是超导材料的性能和价格38电化学储能技术n超级电容储能q容量大、功率密度高、充放电速度快、使用寿命长、受环境温度影响小等特点，q耐压能力仍有待进一步提高，造价高n钠硫电池q以金属钠和多硫化钠为负极和正极的二次电池,其理论比能量高达760Wh/Kg，且没有自放电现象,放电效率几乎可达100%，系统效率可达80%。

钠硫电池的基本单元为单体电池,将数百个单体电池组合后形成模块，功率可达到数十千瓦，同时也有利于制造、运输和安装。

目前在日本及北美已有100余座钠硫电池储能电站在运行中，是各种二次电池中最成熟也是最具潜力的技术。

n液流电池q液流电池电化学极化小，能够100%深度放电，储存寿命长，可以通过增加电解液的量或提高电解质的浓度达到增加电池容量的目的。

由于液流电池电池组和电解液储液罐可以分开放置,因而可以因地制宜安排相对位置，并可根据设置场所的情况自由设计储藏形式及随意选择形状。

39相变储能n相变储能是利用某些物质在其物相变化过程中，可以与外界环境进行能量交换的性质达到能量转换与控制的目的。

n相变储能的使用可作为电力调峰的重要手段之一，使用相变材料的蓄能空调技术已经成为国际上普遍使用的调峰填谷的技术。

n基于冰相变储能的调峰手段每千瓦投资仅为1200元，远小于抽水蓄能、安装燃气轮机等调峰手段。

n通过相变储能进行调峰仅需一次性投资，运行费用极低，且不受地形地势的限制，具备大规模应用的潜力。

40储能技术特点及其适用范围41储能技术FlowBatteries:

Zn/ClZn-AirZrBrVRBPSBNovelSystemsNaSBatteryLi-IonBatteryNiCdNiMHHighPowerFlyWheelsSMESHighPowerSuperCaps1kW10kW100kW1MW10MW100MW1GWLeadAcidBatteryHighEnergySuperCapsZEBRABattery功率大小功率大小DischargeTimeatRatedPowerSecondsMinutesHoursUPSGridSupportEnergyManagementPowerQual