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电能储存装置的性能参数探讨

(2011-03-25 20:50:01)
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杂谈

未来电网的情境应该是,负荷需根据发电进行调整而不是发电根据负荷进行调整。但是在向未来电网的过渡期中,为了充分利用可再生能源和进行需求侧集成,电能储存装置就是不可或缺的设备。如果要从事未来电网研究工作,就需要多了解电能储存装置的设备性能参数。

今天我们一行三人顺道在南京国臣看了一下太阳能电池、DC电源等。根据《配电系统规划参考手册》第10章,电能储存装置的性能主要表现在以下8个方面,这些性能在某种程度上是可以相互协调的:电能密度; 功率密度; 电气效率; 充电速率;控制系统; 使用寿命; 实际尺寸; 费用。

对于每种电能储存技术来说,这些性能间的协调关系都是不一样的,但都有一条共同的规律,那就是要使某一项性能强一些,就必须在其他性能上有所降低。

1电能密度电能密度可用来衡量电能储存系统的基本能力,即它在一定的空间内可储蓄多少电能(kWh),如kWh50 kWh还是500 kWh

2功率密度功率密度指的是电能储存装置单位体积可释放的功率例如,某一容量为100 kWh电力储能装置,它提供的电10 kW,那么,它可能需要10h将它所蓄的电量放完;另一台相同容量的电能储存装置,如果它力为200 kW,是前一台电力储能装置的20倍,它所蓄的电量将在0.5h用完。

3电气效率电气效率指的是被充入电能储存装置并可重新释放出来的电量百分率例如,一台电气效率为90%电能储存装置,它每储存10 kWh的电能,可输出kWh。大多数电能储存装置的电气效率是所储电量和储电时间的函数因此,隔天的电气效率总是高于一周后的电效率

4充电速率充电速率指的是电能被充入电能储存装置的速率例如,某特定的100 kWh电能储存装置,它可供出的功率为10 kW,但可充入的功率只有kW,这意味着该电能储存装置以最大的放电速率可在10h释放出所有电能,但需要超过14h才能重新充满。

5控制系统控制系统的设计决定了电力储能系统可将其所供交流电的电压和供电质量控制在何种程度上。电能储存系统(如蓄电池)的直流输出是该时所剩储能量和提供电流速率的函数。但蓄电池的可变阻抗可通过交流电力变换器的良好设计加以补偿,并提供无谐波、高质量的电能输出。

6使用寿命电能储存装置的使用寿命一方面根据所采用技术的不同差异很大,另一方面在很大程度上取决于它的使用方式。例如,如果铅酸电池在使用过程中被反复完全充电和放电,它的使用寿命会很短。

7实际尺寸和重量。电能储存系统的尺寸和重量往往是很重要的因素,特别当它用于汽车或船舶时,更显得特别重要,同样,当用于电力供应时,电能储存系统的尺寸和重量也是重要因素,但此时,最重要的是它的储能容量是否能够满足客户的用电需要。有时电能储存系统的重量是运输和结构要求需要考虑的重要因素。

  8费用费用包括初始费用和运行费用,其中,初始费用又包括生产费用和安装费用。大多数电力储能系统在使用过程中须进行定期检查、维护及关键零件(如轴承、密封等)的更换和校准,有些电力储能系统还不时需要更换。

     根据C6的《电能储存系统(Electric Energy Storage Systems)》研究报告,电能储存系统的具体技术参数如下:

术语定义

Useful capacity (Net capacity) 

Net energy output of storage system which is necessary to fulfil defined task. 

有用容量(净容量) 

一个电能储存系统的净能量输出,用于完成确定的任务。 

 

Design capacity (Gross capacity) 

Gross energy content that storage system needs to be designed for in order to be able to deliver the useful capacity. The design capacity includes the losses in the discharge mode as well as the non-usable capacity (to be considered for technical or economical reasons). The design capacity is relevant for the construction costs of the storage. 

设计容量(总容量) 
一个电能储存系统的总能量存储范围,为能提供有用的容量而设计。设计容量包括在放电模式的损以及非可用容量(考虑技术或经济因素)。设计容量与能的费用有关

 

Storage Duration 

Period of time for which the energy is intended to be kept in the storage 

存储时限 
一个电能储存系统存储能量的时间周期

 

Discharge Duration 

Period of time for which (constant) power has to be delivered 

放电时限 
输送等额功率的时间周期


 

Charging Duration 

Period of time which is intended to fully charge an empty storage at given power 

充电时 
在给定功率下从空的状态到完全充满状态的时间周期 

 

Charging Losses 

Energy losses occurring during the charging mode 

充电损耗 
充电模式下的能量损 


 

Discharge Losses 

Energy losses occurring during the discharge mode 

放电损 
放电模式下的能量损


 

Standby Losses 

Energy losses occurring during the storage mode; in some applications the standby losses may be compensated by low additional charging (trickle charging) 

待机损 
模式能量损,在一些应用中,待机损可能会由额外充电所补偿(涓流充电)

 

Storage Efficiency, Cycle Efficiency 

For given cycle: the sum of charging losses, discharge losses and standby losses related to the total input energy 

效率,循环效率 
对于一个给定的周期1[损耗(充电放电和待机总和/总输入能量]

 

Frequency of Use 

Number of full cycles per time unit 

使用频率 
单位时间内完整的循环数 


Access Time 

Time needed between request of power and full power output 

接入时间 
功率请求到全功率输出所需时间 


Control Speed 

Load following capability 

控制速度 
负荷跟踪能力 


Cycle Lifetime 

Number of full cycles to which storage system is designed 

寿命周期 
一个电能储存系统设计的完整充放周期次数, 


Calendaric Lifetime 

Lifetime of storage system on standby (without cycling)

日历寿命 
待机状态下电能储存系统的寿命周期(无充放

 

      

 

 

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