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大规模蓄电储能的重要性

  众所周知,地球上的能源全部来源于太阳,一年内到达地球表面的太阳能总量折合标准煤1.39×1013千亿吨,是目前已探明世界化石能源储量的一万倍。因此,大力发展以太阳能发电、风力发电为主的可再生能源发电技术,是人类解决所面临的资源短缺、能源危机、环境污染等重大课题的必然之路。

  电力能源作为重要的二次能源,是人们在生产和生活中可以直接使用的主要的能源形式。由于其清洁、便利、迅速等特点,已经成为人类生产、生活中不可替代的组成部分“必需品”。截至2007年底为止,我国发电总装机容量达到7.13亿千瓦,形成了完整的电力生产、输配电体系,国家电网公司成为国内500强企业之首,为实现2020年GDP增长2倍的战略目标奠定了坚实基础。然而,必须认识到我国电力能源生产结构上存在先天不足,长期以来主要依靠燃煤的火力发电厂,其比例接近80%,由此产生大量二氧化碳、二氧化硫等污染气体排放,给环境保护带来巨大压力。此外,多数用电企业远离产煤矿区,煤炭运输常年挤占大量铁路运力,降低国民经济整体效率。随着煤炭、石油等化石资源的逐渐减少,电力能源生产费用持续攀升。

  我国风能资源丰富,发展风能、太阳能发电等可再生能源利用技术,能够有效缓解国家可持续发展过程面临的能源、资源、环境之间矛盾,已被确定为国家能源战略的基本内容之一。我国未来的能源结构中,可再生能源将占据越来越大的比重,到2020年的发展目标是使其占到一次能源总量的10%以上。2007年底的风电装机容量已达590万千瓦,国家发改委计划2020年风电达到3000万千瓦,光伏发电达到100万千瓦,可再生能源将逐步发展成为重要能源之一。风能、太阳能等可再生能源发电具有不稳定和不连续的特点。将其并入现有电网时,当所占比例和电网容量相比很小时,对电网冲击不大,利用电网控制与配电技术,能够保证电网安全稳定运行。然而,当风电、光电所占比例超过10%以后,对局部电网产生明显冲击,严重时会引发大规模恶性事故。因此,研究和发展高效蓄电储能装置和配套技术设备,成为电力能源可持续发展战略的关键环节,成为国家未来能源战略的重要组成部分。

  目前,电力和能源的供应紧张已成为制约我国国民经济稳定、可持续发展的瓶颈。从建设成本和资源保护的角度出发,通过新增发、输、配电设备来满足日益增长的高峰负荷的需求变得越来越困难。此外,电力生产过程的连续性,要求发电、供电和用电之间必须随时保持平衡,电力系统内的发电容量和设备均需要具备相应的备用容量。电力系统对大规模电能储存技术提出了现实需求,大规模的电能储存技术可用于电力的“削峰填谷”,改善电力的供需矛盾,提高发电设备的利用率。

  分布式电网是一种小型的、基于高效的热电冷联产或可再生能源发电技术的、靠近用户端的能源,是解决电力供应不足和提高供电安全性的有效途径。电能储存技术在分布式电网中起着重要作用,包括提高发电系统的稳定性和可靠性,并可实现分布式发电与大电网的并网。可再生能源(如风能、太阳能等)发电的分布式供能具有不稳定和不连续的特点,当并网的分布式能源的系统数量越多时,对电网的冲击越大,只有实现规模电能储存,才能够做到稳定、连续供电,规模储能单元起到了“电能银行”的作用。因此,也需要开发和建设配套的储能电池来保证可再生能源发电和供电的连续和平稳。总之,发展分布式供能技术和发展利用可再生能源发电,均对电能储存技术提出了现实需求。
 

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