大规模储能系统
能量控制装置PCS产品介绍
许继电源有限公司
2011.01
目录台北车展
1．背景概述 (1)
2．应用范围 (3)
3．工作原理 (4)
4．许继产品介绍 (5)
4.1产品型号 (5)
4.2技术参数 (5)
4.3产品特点 (6)
长安福特报价5．许继研制经验及优势 (6)
5.1研制经验及优势 (6)
5.2 PCS装置典型业绩 (7)
5.3 PCS装置应用案例 (7)
1．背景概述
基于可再生能源发电的分布式供能技术已成为我国能源领域的发展重点，但风能和太阳能等可再生能
源发电具有不稳定和不连续的特点，电网与新能源的矛盾越来越突出，使得电能储能技术成为限制这些可再生能源发电大规模应用的瓶颈。同时，大电网事故的严重影响也凸显电力供应对高效、大规模储能技术的紧迫需求。
除风电和光伏外，智能电网、电动汽车行业的迅速发展对于储能市场开辟了无限的发展空间。专家预测，储能是发电、输电、变电、配电四大电力环节之外生长出来的一个新产业，规模可达万亿元。
储能技术在很大程度上可以解决新能源发电、电动汽车充电的随机性、波动性问题，可以实现新能源发电的平滑输出，能有效调节新能源发电和电动汽车充电引起的电网电压、频率及相位的变化，使大规模风电及太阳能发电方便可靠地并入常规电网，并减小大规模电动汽车的无序充电对电网的影响。
大容量储能还可提高能源利用效率，为国家节约巨额投资。为应对城市尖峰负荷，电力系统每年都要新增大量投资用于电网和电源后备容量建设，但利用率却非常低。以上海为例，2004年至2006年间，为解决全市每年只有183.25小时的尖峰负荷，仅对电网侧的投资每年都超过200亿元，而为此形成的输配电能力的年平均利用率不到2%。而同样是为了应对尖峰负荷，转而采用大容量储能技术，不仅投资会大大减少，而且由于储能设施占地少、无排放，其节地、节能、减排的效果是其他调峰措施无法比拟的。
由于新能源和智能电网的发展，大规模储能技术被认为是支撑可再生能源普及的战略性技术，得到各
国政府和企业界的高度关注，世界各国纷纷制定产业支持政策。
美国政府已将大规模储能技术定位为支撑新能源发展的战略性技术，今年上半年已拨款20亿美元用于支持包括大规模储能在内的电池技术研发。在美国能源部制定的关于智能电网资助计划中，储能技术项目超过了其他所有项目，达19个，资金支持力度也最大。在奥巴马新颁布的新能源政策中要求所有新能源项目必须配备储能技术方案。根据2009年通过的《储能法案》，美国对大容量储能投资将提供20%的投资税抵扣，对家庭、工厂、商业中心的分布式可再生能源应用中的储能部分，也提供20%的投资税抵扣。加州还对符合技术要求、与风电
或燃料电池配套建设的储能系统提供2美元/瓦的额外补贴。
日本政府除直接支持前期研发外，近年扶持了大量示范性项目，以鼓励大容量储能技术的推广应用。与此同时，欧盟、韩国等国家也都设立专项经费支持储能技术的研究与开发。潍坊汽车
我国也已将储能产业第一次写入了新能源产业规划当中。相关部门正在发起示范工程。而国内的一些电网公司早在几年之前就看到了储能需求，开展了早期调研工作。在新出台的“十二五”规划中，新能源、智能电网、电动汽车这未来三大新兴产业的发展瓶颈都指向了同一项技术——储能技术，故可以乐观的预测到，储能产业将伴随着这三大产业同步快速发展，相关激励政策也会尽快落实。
储能技术主要可分为物理储能、电磁储能（如超导电磁储能等）和化学储能三大类。
物理储能主要包括抽水蓄能和压缩空气储能，它们虽具有规模大、能量转换效率高、循环寿命长和运行费用低等优点，但需要特殊的地理条件和场地，建设的局限性较大，且一次性投资费用也较高，且响应速度满足慢，无法满足电网实时控制的动态需求。
电磁储能响应极快、储能密度高、结构紧凑，蓄能效率高达90%以上，远高于其他蓄能技术。小容量超导蓄能装置已经商品化。供电力系统调峰用的大规模超导蓄能装置，在大型线圈产生的电磁力的约束、制冷技术等方面还未成熟，各国正在加紧研究。acura tl
化学储能，主要包括有蓄电池、电容器及燃料电池等。但由于超级电容器、燃料电池在蓄电容量和价格等方面的限制使其不适用于大规模蓄电场合。目前大规模蓄电主要采用铅酸蓄电池，铅酸电池是比较成熟的蓄电技术，虽具有价格低廉、安全性能相对可靠的优点，但仍存在循环寿命较短、不可深度放电、其容量与放电的功率密切相关、运行维护费用高等缺点，很难满足大规模蓄电发展的要求。而锂离子电池、钠硫电池和钒液流电池及技术在安全性、能量转换效率和经济性等方面取得重大突破，产业化应用的条件日趋成熟，被认为是未来储能技术发展的主要方向之一。
锂离子电池具有高储存能量密度，可达200～500Wh/L，重量轻，相同体积下重量约为铅酸产品的1/5～1/6；额定电压高（单体工作电压为3.7V或3.2V），便于组成电池组。并且锂离子电池产业基础较好，这使得锂电池在车用动力电池
领域备受青睐。但锂离子电池耐过充/放电性能差，组合及保护电路复杂，电池充电状态很难精确测量，串并联后性能大幅降低，成本相对于铅酸电池等传统蓄电池偏高，单体电池一致性及安全性仍不符合要求等因素制约了锂离子电池在规模储能领域的应用。美国A123公司使用磷酸铁锂电池建成1MW（0.5MWh）移动储能电站。但至今未有在大规模风电场中应用的实例。
钠硫电池的优点是体积小、效率高、可大电流高功率放电，比能量密度高，是铅酸电池的3~4倍，且硫和钠的原料资源储量丰富。
钠硫电池的不足之处在于：其正、负极活性物质的强腐蚀性，对电池材料、电池结构及运行条件的要求苛刻；电池的充放电状态（SOC）不能准确在线测量，需要周期性的离线度量；运行温度在300℃~350℃，需要附加供热设备来维持温度；并且钠硫电池仅只在达到300℃左右的温度下才能运行，由此造成启动时间很长，这在一定程度上限制了其应用。例如风力发电具有明显的季节性和随机性，在夏季风力资源不佳时，需要储能系统间歇性运行，这要求配套的储能有较好的启动特性。另外，如果陶瓷电介质一旦破损形成短路，高温的液态钠和硫就会直接接触，发生剧烈的放热反应，产生高达2000℃的高温，存在严重的安全隐患。
商用车界但由于技术门槛较高，日本NGK公司是世界上唯一一家提供商业化钠硫电池产品的供应商，已有200多兆瓦的商用销售。
钒液流电池全称全钒氧化还原液流电池，特点在于具有循环寿命长（大于16000次）、蓄电容量大、能量转换效率高、可以频繁充放电、均匀性好、选址自由、可深度放电、系统设计灵活、安全环保、维护费用低等优点，已成为规模储能领域的重要技术。在输出功率为数千瓦至数十兆瓦，储能容量数小时以上级的规模化固定储能场合，液流电池储能具有明显的优势，是大规模高效储能技术的首选技术之一。不过，同钠硫电池相比，液流电池还没有进入大规模商用阶段。
2．应用范围
大众polo座套电源结构和用电特征的变化，使电力系统对储能技术的需求加大。风电、太阳能发电等间歇性电源大规模接入电网，使电力输入由平稳变波动；用电峰谷差的不断增大，用电需求的多样化特征以及未来电动汽车大规模应用等，则进一步增加了电力系统运行的难度。根据不同的应用领域，大规模储能系统主要有以下几方面的作用:
z用于调节可再生能源发电系统供电的连续性和稳定性；