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“充电宝”容量能做到多大?

发布时间:2022-10-06 04:06:00
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      从去年以来,国家有关部门密集出台了一系列有关储能的利好政策,进一步明确了新型储能的发展目标,也推动储能行业的快速发展。

      前不久,有关部门印发的《“十四五”新型储能发展实施方案》提出,到2025年,新型储能由商业化初期步入规模化发展阶段,具备大规模商业化应用条件。

      ▲国家电投黄河公司实证基地20兆瓦储能项目,通过光伏+不同材料的蓄电池作为储能装置的项目,采用磷酸铁锂、三元锂、锌溴液流和全钒液流电池,建设16个分散式储能系统和6个集中式储能系统。该项目的主要任务是为解决弃光限电、削峰填谷、平滑功率曲线以及调峰运行提供试验数据,以及开展光储一体发电应用示范作用。

      ▲国家电网35千伏上虞储能电站属于电网侧直挂式储能,顾名思义,可以形象地理解为“挂”在35千伏公共电网上的“充电宝”。它由11个集装箱预制舱组成,其中有9个是电池储能单元舱,剩余2个是配套电力设备舱。电池储能单元舱采用磷酸铁锂电池,储能电量为12兆瓦时,相当于20多万个普通家用充电宝的电量;其最大功率为6兆瓦,可支持约3000台家用2匹空调同时工作2小时。投运后,它能显著增强地区电网新能源消纳、系统调节、电力保供能力。图为35千伏直挂式储能站全景图。

      ▲中国电气装备集团的新型储能项目金华电网1#应急电源基地工程是全国首个可移动共享储能应急电源基地项目,全站采用磷酸铁锂电池作为储能介质,所有储能设备舱均是移动式设计,实现储能舱快速插拔和快速应急响应。采用“即插即用”统一接口模式,支持多台并车接入、柴发并机接入、电动车接入、云平台调控系统接入等功能,可与省内其他地区的储能装置互通互济,实现储能共享。

      ▲华北地区,中国电建、中国能建、哈电集团、中国电气装备集团等央企参与建设和提供设备的国家电网河北丰宁抽水蓄能电站总装机容量360万千瓦,有世界最大的“充电宝”之称。电站创造了四项世界第一:装机容量世界第一、储能能力世界第一、地下厂房规模世界第一、地下洞室群规模世界第一。电站建成后,每年可消纳过剩电能约87亿千瓦时,年发电量约66亿千瓦时,可满足260万户家庭一年的用电需求。在刚刚闭幕不久的北京冬奥会和冬残奥会中,包括河北丰宁抽水蓄能电站在内的国家电网新源十三陵、潘家口、张河湾、泰龙、西龙池6座电站21台机组发、抽电量达18.3亿千瓦时,电网负荷响应及时率100%,机组稳定运行率100%,保障了华北电网稳定运行和冬奥会场馆的全绿电持续供应。

      ▲华东地区,位于浙江安吉的中国三峡集团长龙山抽水蓄能电站总装机容量210万千瓦,是华东电网最大的“充电宝”,1秒钟可以转8.33圈,发出96.6度电。此电站由中国电建、中国能建、东方电气集团参与设计建设、提供设备,电站设计难度达到世界领先水平,承载了多项“世界之最”和“国内首次”,预计2022年7月底全部机组实现投产发电。在长龙山抽水蓄能电站直线公里处,还有一座由中国电建设计承建的国家电网天荒坪抽水蓄能电站。20余年来,这块绿色“蓄电池”多次圆满完成G20峰会等国家重要保电、抗台、抗旱任务,为电网的安全稳定运行及社会和谐作出贡献。这两座世界级抽水蓄能电站遥相呼应,总装机规模达390万千瓦,居世界第一,被称为闪耀在祖国华东地区的“绿色双子星”。3月17日,国家电网浙江泰顺抽水蓄能电站、江西奉新抽水蓄能电站同时开工,装机量均为120万千瓦,将进一步增强华东地区的绿电供应。图为长龙山抽水蓄能电站。

      ▲华中地区,2月14日,中国三峡集团平坦原抽水蓄能水电站正式开工。该项目是湖北省“十一五”以来首个核准的抽蓄项目,打破了抽水蓄能电站项目可研阶段用时最短纪录,创造了“平坦原速度”。项目装机容量为140万千瓦,建成后预计年发电量14.7亿千瓦时,每年可节省湖北电网电力系统的燃煤消耗量约30万吨,减少排放二氧化碳约75万吨。

      ▲华南地区,南方电网广东肇庆浪江、惠州中洞、广西南宁三个抽水蓄能电站,总装机360万千瓦,年设计发电量共48亿千瓦时,建成投运后可实现与广东、广西区域新能源联合协调运行,有效支撑新能源接入与消纳。加上已在建的广东梅州和阳江两个抽水蓄能电站,到2025年,南方五省区抽水蓄能电站装机容量将达到1400万千瓦。图为惠州抽水蓄能电站。

      ▲在东北地区,由中国电建参与建设的国家电网吉林敦化抽水蓄能电站总装机容量为140万千瓦,是我国首座完全自主设计、制造、安装、调试、运行管理的700米级抽蓄电站,建设过程中创造了多项国内纪录。

      ▲位于西北地区的国家电网新疆阜康抽水蓄能电站是新疆首座抽水蓄能电站项目,总装机容量120万千瓦,由中国电建建设。它毗邻天山天池风景区,建成后不仅可改善新疆和西北电网电源结构,还能与天山天池呼应,可形成“大小天池”奇特景观,进一步带动旅游业发展。

      ▲国家电网重庆蟠龙抽水蓄能电站是西南地区首个抽水蓄能电站,电站装机规模120万千瓦,安装4台30万千瓦可逆式水轮发电机组,以500千伏电压接入重庆电网。3月17日,中国能建葛洲坝市政公司承建的重庆蟠龙抽水蓄能电站下水库大坝全线填筑到顶,电站计划于今年内竣工投产。

      ▲2021年9月30日,江苏金坛盐穴压缩空气储能国家试验示范项目并网试验成功,标志着我国新型储能技术的研发和应用取得重大进展。该项目由中盐集团、中国华能和清华大学共同开发,中国能建设计。在这里,地下千米的盐穴化身大型“充电宝”,一个储能周期可存储电量30万度,相当于6万居民一天的用电量,年发电量约1亿千瓦时。该项目还发布了我国首个压缩空气储能电站KKS编码标准等多个标准,逐渐形成中国压缩空气储能标准体系。

      ▲国家能源集团宁夏电力灵武公司国内首个全容量“飞轮储能+火电联合调频”工程项目,设计安装36台飞轮,单台飞轮最大功率可达630千瓦,总容量为22兆瓦/4.5兆瓦时。项目采用纯机械储能,响应时间达毫秒级,该项目建成后,将助力我国掌握大规模阵列式飞轮储能的运行与控制方法,突破500kW级大功率飞轮单体的技术瓶颈。图为飞轮储能运行效果图。

      ▲铁-铬液流电池储能系统采用无机电解质溶液(水系溶液),相较于常用有机电解液在高温下极易燃烧甚至爆炸的情况,铁-铬液流电池主体系统遭遇事故的情况下至多发生“漏水”,不会起火爆炸,本质非常安全可靠。图为铁-铬液流电池储能技术原理示意图。

      ▲目前国家电投专项孵化铁-铬液流电池储能技术,2022年1月 “容和一号®”铁-铬液流电池堆量产线投产,标志着量化供货的最后堵点已彻底打通,铁-铬液流电池储能技术从实验室迈入商业应用阶段,为电力行业大规模、长时间储能提供了新的解决方案。图为250kW/1.5MWh铁-铬液流电池储能示范项目(电池堆区域)。

      ▲南方电网深圳宝清电池10兆瓦级电池储能站是我国第一个兆瓦级电池储能项目,也是世界首座兆瓦级锂离子调峰调频电池储能站,距今已投运10年。该项目首次验证了兆瓦级电池储能系统在电网中运行的可行性及特性。

      ▲三峡能源庆云储能电站示范项目,率先采用全球先进的1500伏液冷磷酸铁锂储能技术,规划总容量300兆瓦/600兆瓦时(即最大充放电功率达300兆瓦,总储容量达600兆瓦时),可储存的电能相当于装机容量60万千瓦发电厂一小时的发电量。

      ▲中国华电滕州公司储能项目是目前国内最大集中共享式电化学储能调峰项目。该项目包括100兆瓦/200兆瓦时磷酸铁锂电池储能系统,同步建设1兆瓦/2兆瓦时液流电池储能系统,一次能充20万度电量,一年可满足约6万家庭用电需求。

      ▲东方电气甘肃酒泉10兆瓦时锂电池储能示范项目位于甘肃酒泉东方电气东洞滩光伏电站内,规模6.75兆瓦/10兆瓦时,采用磷酸铁锂电池储能系统,目前已并网运行,系统充放电效率指标处于业内前列。

      ▲国家能源集团余干旭坞储能电站是江西省首个集中式电化学储能电站,建设容量48兆瓦/48兆瓦时,设计总规模200兆瓦/200兆瓦时。项目选用磷酸铁锂电池,一次性可充入48兆瓦时电量,满足260余户家庭一个月用电,年可消纳新能源电量2500万千瓦时。图为建设中的电池组。

      ▲中国船舶双瑞特装氢气储运装备,包括氢气管束集装箱和加氢站用储氢瓶式容器。前者用于将高压氢气转运至加氢站,后者用于为站用加氢机提供高压氢气。依托在材料工艺研究和金属加工领域的技术优势,利用军用高压气瓶的研制技术,突破高精度旋压成型、洁净内表面处理、大容积气瓶安全评价技术,解决了大容量氢气储运与小分子气体密封问题。上图为氢气管束集装箱,下图为站用储氢瓶式容器。

      ▲熔盐储热是一种显热储热技术,利用材料在升温或降温过程中的温差而实现热能存储,在整个工作温度范围内,储热材料始终保持液态,具有温度极高、能量密度高、能量品质高的特点,是目前大规模中高温储热技术的首选。“三高”品质带来的高效储热、储冷性能不局限于常见的光热发电用途,通过国家电投中央研究院的自主创新,它还能够供热、供蒸汽,应用前景最广阔。图为熔盐储热供热台架。

      ▲中广核德令哈200万千瓦光热储一体化项目位于青海省海西州德令哈市光伏(光热)产业园区,项目总装机容量200万千瓦,其中光伏160万千瓦、光热熔盐储能40万千瓦,储能配比率25%、储能时长6小时。项目采用了光伏发电、光热熔盐储能相结合的可再生能源发电技术,通过塔式聚光集热、区域内弃风弃光余电利用,实现熔盐热能的高比率存储,并经盐水换热装置产生高温蒸汽推动汽轮发电机组发电,建成投产后年上网电量可达36.5亿度。图为项目工作示意图。

      ▲日常生活中,如果在杯子里倒一半开水、倒一半冷水,不久后,水就会变成温水。但有了水储热技术,冷水、热水就能在一个杯子里同时共存。这一切都归功于布水器,它既能够保障流动的水在一个杯子里,又能够保障冷热梯度不乱,形成又能储热、又能储冷的神奇“大杯子”,可以用它配合热电解耦、清洁供暖、灵活性改造等。效率超高、原理却超级简单的水储热技术是国家电投中央研究院自主掌握的关键技术之一,将斜温层厚度控制在了世界领先水平。

      ▲微晶冰储能是一种将水制成微晶冰以储存冷能的方式。微晶冰储能利用水凝结成微晶冰时的相变潜热,与水储能相比,微晶冰储能的储冷能力提高了10倍以上。夜间低谷电价时,制冷主机开机制冷,并以微晶冰形态将冷量储存于蓄冷设备中。待白天高峰用电时间,将储存于微晶冰中的冷量释放以供使用。该技术可对电网削峰填谷,节省60%左右的制冷费用。在制冷的同时,可将制冷系统排放的废热进行回收以制取45——95℃的热水供用户使用,将达到更好的节能、降费、减碳效果。该技术由中科院物理研究所研发,中粮集团旗下中粮工科北京事业部探索应用场景,并拟将其运用在后续工程项目中。

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