截至2021年底,我國已投運的新型儲能572.97萬千瓦,其中鋰離子電池占比89.7%、鉛蓄電池占比5.9%、壓縮空氣占比3.2%、其他形式合計占比1.2%。抽水蓄能裝機容量3639萬千瓦,是新型儲能的6倍以上。新型儲能和抽水蓄能均是新型電力系統的重要組成部分,聯合布置在電力系統中能夠發揮各自優勢,進一步增強系統調節能力,但二者在功能作用、應用場景上又有明顯的區別。
新型儲能是指除抽水蓄能以外的新型儲能技術,包括電化學儲能、飛輪、壓縮空氣、氫(氨)儲能等。各類新型儲能電站大多具有建設周期短,選址簡單靈活的優點,但目前經濟性尚不理想。其中,電化學儲能規模通常為10~100兆瓦級,響應速度在幾十至幾百毫秒、能量密度高、調節精度好,主要適合分布式調峰應用場景,通常接入中低壓配網或新能源場站側,在技術上適合頻繁快速調節環境,例如一次調頻和二次調頻等。壓縮空氣儲能以空氣為介質,具有容量大、充放電次數多、壽命長的特點,但目前效率相對較低,壓縮空氣儲能是與抽水蓄能為類似的儲能技術,對于沙漠、戈壁、荒漠等不適宜布置抽水蓄能的地區,壓縮空氣儲能的布置能夠有效配合大型風光基地新能源的消納,發展潛力較大;氫能作為可再生能源規模化高效利用的重要載體,其大規模、長周期儲能的特點能夠促進異質能源跨地域和跨季節優化配置,是未來國家能源體系的重要組成部分,具有廣闊的應用前景。
母線槽性能比較及正常工作條件
母線槽是用銅排或鋁作為導電體,電流容量很大而且電氣和機械性能好,另外用金屬槽作為外殼,所以具有不燃燒,方便可靠性高,且使用壽命長,與傳統的配電或比較,設備所占面積顯著減少,并且外觀美觀,對于大型建筑物的施工和配電非常有利。母線槽電流容量可以很大、電壓降很小、短路負載能力強、可靠性高,使用壽命長、可靠性高、配電系統的設備增加或變更隨意自如、外形尺寸小。母線槽性能比較及正常工作條件
母線槽是引用美國、日本專業技術,適用于額定工作電壓660V及以下,頻率為50Hz(或變容量節60Hz)、額定電流從60A~5000A的三相三線、三相四線和三相五線系列中的供配電系統,產品具有體積小、輸送電流大、可靠、安裝靈活、配電施工與基建施工互不干擾、設計合理、規格齊全等優點,FM系列低壓母線槽是現代大、中型企業,高層建筑、引進工作程、實驗基地等場所理想的供電設備。母線槽戶內使用連續工作,周圍空氣溫度不高于40℃、溫度下限為-10℃;相對濕度不超過90%(當周圍空氣溫度為+20℃);當工作條件有特殊要求時、可按特殊要求制造。母線槽性能比較及正常工作條件
母線槽散熱性能好,電纜的絕緣材料(芯線絕緣和外皮絕緣)既是絕緣材料,又是隔熱材料,因此電力電纜在橋架內敷設時,多允許敷設2層,其原因是考慮散熱。母線槽利用空氣傳導散熱,并通過緊密接觸的鋼制外殼,把熱量散發出去,因此它的散熱性能和電纜相比,電纜散熱性能可見一斑了。母線槽幾乎不必維護,日常維護通常是測量外殼和穿芯螺栓的溫升、進線箱的接頭溫升等,穿芯螺栓若采用4.8級,則需要定期緊固,若采用8.8級的高強螺栓則不必定期堅固。而電纜因其材料易于磨損、易老化、壽命較短等因素限制,需要定期進行檢查和維護,甚至更換。母線槽性能比較及正常工作條件
母線槽過載能力強.取決于它用的絕緣材料工作溫度高,母線槽用的絕緣材料過支采用工作溫度為105℃的材料,現已開發出工作溫度為140℃以上的輻射交聯阻燃纏繞帶(PER)和輻射交聯聚烴熱收縮管。而電纜所用的絕緣材料常期工作溫度一般為95℃和105℃,因此母線槽的過載能力遠遠大于電纜。工程中一般都選用400mm及以下規格電纜進行配電,這就要求很多根電纜同時供電。母線槽性能比較及正常工作條件
與之相比,抽水蓄能電站技術成熟度高、容量大、壽命長、可靠性高、經濟性好,適用于調峰容量需求或調峰電量需求較大的場景,并以較高電壓等級接入主網中。考慮到碳達峰碳中和目標的要求和此前開發進度相對落后的實際情況,為加快抽水蓄能的開發進度,實現裝機容量快速提升的要求,我國抽水蓄能電站標準化建設的步伐進一步加快。標準化建設是應對抽水蓄能電站進入開發、建設、投產高峰疊加期后各種困難挑戰的重要舉措,有助于設備制造進度的加快和質量的提高、有助于基建工作的可靠有序推進、有助于生產運行管理效率的提高,是抽水蓄能向精益化方向發展的重要保障。
與此同時,抽水蓄能的多樣化發展也逐漸被重視。首先是抽水蓄能中長期規劃提出加強中小型抽水蓄能的開發,中小型抽水蓄能具有站點資源豐富、布局靈活、距離負荷中心近、與分布式新能源結合緊密等優勢,是抽水蓄能開發的重要補充。其次是探索海水抽水蓄能的開發和應用,大規模海上風電的并網消納需要配置相應的靈活性調節資源,根據2017年發布的《關于發布海水抽水蓄能電站資源普查成果的通知》(國能新能〔2017〕68號)顯示,我國海水抽水蓄能資源主要集中在東部沿海5省和南部沿海3省的近海及所屬島嶼區域,擁有較好的開發前景。后是結合電網調節需求統籌考慮裝機容量和利用小時數。在新能源比例不斷提高且將來成為能源供給主體的趨勢下,大容量長時間儲能將成為剛需。在具備條件的站址應適當考慮增大庫容,延長利用小時數,不應受制于單位容量造價指標等因素的限制而脫離系統的需求。
因此,在我國電力系統靈活性資源嚴重缺乏的現狀下,抽水蓄能與新型儲能都具有廣闊的發展前景,應根據二者技術特點的差異,在充分考慮接入場景不同的前提下,結合區域電力系統的實際需求,以可靠穩定、清潔能源消納等邊界條件為約束,在容量和布局上進行協同布置以達到優效果。
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