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发电的类型主要有哪些 发电有哪些

睿知生活知识

储能技术是一种通过器件或物理介质储存能量以备后用的技术 。储能技术按存储介质分类 ， 可分为机械能储能、电能储能、电化学储能、热能储能和化学能储能 。一、机械能储存
机械储能的应用形式有抽水储能、压缩空气体储能和飞轮储能 。
1.1抽水蓄能原理
简单来说 ， 抽水蓄能电站就是势能和电能的相互转换 。在低负荷时期 ， 利用电网中无法消耗的电能 ， 将下水库的水抽至上水库 ， 并将其转化为水的势能进行储存 。此时 ， 抽水蓄能电站就是电网中的一个用户 。当电网用电高峰时 ， 转换为水轮发电机模式 ， 将上水库的水投入下水库发电 ， 完成水的势能向电能的转换 ， 达到弥补电力不足的目的 。此时 ， 抽水蓄能电站就是电网中的一个电站 。
抽水蓄能分类
根据有无天然径流 ， 电站分为纯抽水蓄能电站和混合抽水蓄能电站 。
(1)纯抽水蓄能电站:无或仅有少量天然来水进入上水库(以补充蒸发和渗漏损失) ， 而作为能量载体的水体基本保持固定量 ， 仅在上水库和下水库之间来回使用一个循环；抽水蓄能机组全部安装在厂内 ， 主要功能是调峰填谷 ， 承担系统事故备用任务 ， 而不是常规发电和综合利用 。
(2)混合式抽水蓄能电站:上水库有天然径流流入 ， 流入量已达到可安装一台常规水轮发电机组承担系统负荷的水平 。因此 ， 电厂中安装的一些机组是常规水轮发电机组 ， 另一些是抽水蓄能机组 。相应的 ， 这类电站的发电也由两部分组成 ， 一部分是抽水蓄能发电 ， 一部分是天然径流发电 。因此 ， 这类水电站的功能不仅包括调峰填谷 ， 还包括常规发电和综合利用 。
根据水库调节性能 ， 分为日调节、周调节和季调节的抽水蓄能电站 。
(1)日调节抽水蓄能电站:其运行周期为一个日周期 。储能单元每天有一次(晚上)或两次(白天和晚上)的峰值负载 。傍晚高峰过后 ， 上水库放水空 ， 下水库蓄水 。然后在午夜负荷较低时抽取系统剩余电能 ， 直到第二天早上上水库蓄满 ， 下水库抽水空 。大部分纯抽水蓄能电站都是日设计 。
(2)周调节抽水蓄能电站:运行周期为一周周期 。在一周的五个工作日中 ， 储能单元像一个日调节储能电站一样工作 。但是每天的发电用水量大于蓄水量 ， 所以在工作日结束时会排入水库 。周末期间 ， 由于系统负荷的减少 ， 多余的电能将被用来储存大量的水 ， 水库将在周一上午注满 。我国第一座周调节抽水蓄能电站是福建仙游抽水蓄能电站 。
(3)季节性调节抽水蓄能电站:在每年的汛期 ， 利用水电站的季节性电能作为抽水能量 ， 将水电站必须溢出的多余的水抽到上水库储存 ， 在枯水期放水发电 ， 以补充天然径流的不足 。这样 ， 汛期的季节性电能转化为枯水期的保证电能 。这些电站大多数是混合抽水蓄能电站 。
根据电站安装的抽水蓄能机组类型 ， 分为四台机组 ， 三台串联 ， 两台可逆 。
(1)四机分体式:这种类型的水泵和水轮机分别配有电动机和发电机 ， 形成两套机组 。未被收养 。
(2)三机串联型:其水泵、水轮机和发电电动机通过联轴器连接在同一根轴上 。三机串联型有横轴和纵轴两种布置方式 。
(3)双机可逆式:其机组由可逆式水泵水轮机和发电电动机组成 。这种结构是主流结构 。
按布局特点:头型、中型、尾型 。
(1)头型:厂房位于输水渠道的上游侧 。
(2)中间型:厂房位于输水渠道中间 。
(3)尾式:厂房位于输水渠道的末端 。
(2)特点:属于大规模集中式储能 ， 技术相当成熟 ， 可用于能源管理和电网调峰；一般效率在65%~75%左右 ， 最高可达80% ~ 85%；
负荷响应快(10%负荷变化10秒) ， 从全停到满负荷发电约5分钟 ， 从全停到满负荷抽水约1分钟；具有日调节能力 ， 适用于核电站、大型风力发电和超大型太阳能光伏发电 。
(3)缺点:需要上池和下池；
选址取决于地理条件 ， 有一定的难度和局限性；
离负荷中心有一定距离 ， 需要远距离输电 。
4)应用
目前 ， 抽水蓄能机组在一个国家总装机容量中所占比例的世界平均水平约为3% 。截至2012年底 ， 全球储能装置总容量为128GW ， 其中抽水蓄能为127GW ， 占比99% 。截至2012年底 ， 全国共有抽水蓄能电站34座 ， 其中投产26座 ， 装机容量2064.5万千瓦 ， 占全国总装机容量11.4亿千瓦的1.8% 。(另有8座在建 ， 在建容量894万千瓦)
1.2飞轮储能
(1)基本原则
飞轮储能原理
飞轮储能的工作原理是在动力充沛的情况下 ， 电能驱动飞轮高速旋转 ， 将电能转化为机械能储存起来；当系统需要时 ， 飞轮减速 ， 电机作为发电机运行 ， 将飞轮的动能转化为电能供用户使用 。飞轮可以通过转子的加速和减速来储存和释放电能 。
飞轮储能结构
飞轮储能系统的基本结构包括以下五个部件:
飞轮:一般由高强度复合纤维材料制成 ， 以一定的缠绕方式缠绕在与电机转子为一体的金属轮上 。
轴承:采用永磁轴承、电磁轴承、超导悬浮轴承或其他低摩擦功耗轴承支撑飞轮 ， 并采用机械保护轴承 。
电动发电机:一般为DC永磁无刷同步发电往复双向电机 。
功率变换器:是将输入的电能转换成直流电供给电机 ， 并将输出的电能经过调频、整流后供给负载的关键部件 。
True 空房间:为减少风力损失 ， 防止高速旋转飞轮的安全事故 ， 飞轮系统置于用高振空密封的保护套内 。
2)优势
寿命长(15~30年)；
效率高(90%)；
维护成本低 ， 稳定性好；
更高的功率密度；
响应速度快(毫秒级) 。
(3)缺点
能量密度低 ， 只能持续几秒到几分钟；
由于轴承的磨损和空气体的阻力 ， 有一定的自放电 。
4)应用
飞轮多用于工业和UPS ， 适用于配电系统调节频率的运行 。它可以在没有电池的情况下用作UPS 。当电源故障时 ， 能快速转移电源 ， 维持小系统短期频率稳定 ， 保证电能质量(电源中断、电压波动等 。).
它刚刚在中国的配电系统中安装使用 。电科院电力电子研究所曾经为北京306医院安装了容量为250kVA、磁轴承的飞轮储能系统 ， 可以运行15秒 ， 2008年投入运行 。
1.3压缩空气体储能
(1)基本原则
压缩空气体储能利用空气体作为能量的载体 。大型压缩空储气库是利用多余的电力压缩空气体 ， 储存在地下结构中(如地下洞穴) 。必要时 ， 压缩空气体与天然气混合燃烧 。
2)优势
具有调峰功能 ， 适用于大型风电场 ， 因为风能产生的机械功可以直接带动压缩机旋转 ， 减少了中间转化为电能 ， 从而提高了效率 。
(3)缺点
储存压缩空气体需要大型洞穴 ， 这与地理条件密切相关 ， 适合的地方非常有限；
它需要燃气轮机和一定量的燃气作为燃料的配合 ， 适用于能量管理、负荷平衡和调峰 。
在过去 ， 开发了非绝热压缩空气体能量存储技术 。空气体在压缩过程中释放的热量并没有被储存起来 ， 也没有通过冷却来散发 ， 而被压缩的空气体在进入涡轮之前需要被重新加热 。因此整个过程的效率较低 ， 通常低于50% 。
第二 ， 电能储存
电能存储的应用形式包括超级电容器储能和超导储能 。
2.1超级电容储能
(1)基本原则
根据电化学双电层理论 ， 也称双电层电容器 。两个电荷层之间的距离很小(一般小于0.5mm) ， 采用了特殊的电极结构 ， 使电极的表面积增大了一万倍 ， 产生了巨大的电容 。
2)优势
使用寿命长 ， 循环次数多；
充放电时间快 ， 响应速度快；
效率高；
维护量少 ， 无旋转部件；
工作温度范围宽、环境友好等 。
(3)缺点
超级电容器的介质耐压很低 ， 制造出来的电容器一般耐压只有几伏 ， 储能水平受耐压限制 ， 所以储存的能量并不大；
能量密度低；
投资成本高；
有一定的自放电率 。
4)应用
超级电容器储能已经发展了50多年 。最近20年技术进步很快 ， 比传统电容器的电容大大增加 ， 达到几千法拉的量级 ， 比功率密度可以达到传统电容器的十倍 。超级电容储能直接将电能储存在电场中 ， 无能量形式转换 ， 充放电时间快 ， 适用于提高电能质量 。由于其低能量密度 ， 它适合与其他能量存储装置结合使用 。
2.2超导储能
(1)基本原则
超导储能系统由放置在低温容器中的超导材料制成的线圈、杜瓦调节系统(PCS)和低温制冷系统组成 。能量以在超导线圈中循环的DC电流的形式存储在磁场中 。
2)优势
由于电能直接储存在磁场中 ， 没有能量形式转换 ， 所以能量的充放电非常快(几毫秒到几十毫秒) ， 功率密度很高；
快速的响应速度可以改善配电网的电能质量 。
(3)缺点
超导材料价格昂贵；
维持低温制冷需要大量能源；
能量密度低(只能维持第二级)；
虽然有商用的低温和高温超导储能产品 ， 但由于价格昂贵 ， 维护复杂 ， 在电网中的应用很少 ， 而且大部分是实验性的 。
4)应用
超导储能适用于改善电能质量、增加系统阻尼、提高系统稳定性 ， 尤其适用于抑制低频功率振荡 。但由于其成本高 ， 维护复杂 ， 虽然有商用的低温和高温超导储能产品 ， 但在电网中的应用很少 ， 大部分是实验性的 。SMES在电力系统中的应用依赖于超导技术的发展(尤其是材料、低成本、制冷、电力电子等技术的发展) 。
第三 ， 电化学储能
电化学储能主要包括各种二次电池 ， 如铅酸电池、锂离子电池、钠硫电池和液流电池等 。这些电池大多技术成熟 ， 近年来成为焦点 ， 并获得了许多实际应用 。这集中在锂电池上:
3.1铅酸电池
(1)基本原则
铅酸电池是世界上应用最广泛的电池之一 。铅酸电池中的阳极(PbO2)和阴极(Pb)浸在电解液(稀硫酸)中 ， 两个电极之间会产生2V的电势 。这就是铅酸电池的原理 。
2)优势
技术成熟 ， 结构简单 ， 价格低廉 ， 维护方便；
循环寿命可达1000次左右；
效率可达80%至90% ， 性价比高 。
(3)缺点
当发生深度、快速、大功率放电时 ， 可用容量下降；
能量密度低 ， 寿命短 。
4)应用
铅酸蓄电池常用作电力系统的应急电源或备用电源 。在过去 ， 大多数独立的光伏发电系统都配备了这种电池 。目前逐渐被其他电池(如锂离子电池)取代 。
3.2锂离子电池
(1)基本原则
锂离子电池实际上是锂离子浓差电池 ， 正负极由两种不同的锂离子嵌入化合物组成 。充电时 ， Li从正极脱出 ， 通过电解液嵌入负极 。此时 ， 负电极处于富锂状态 ， 正电极处于贫锂状态 。相反 ， 当放电时 ， Li从负极脱嵌并通过电解质嵌入正极 。正电极处于富锂状态 ， 负电极处于贫锂状态 。
2)优势
锂离子电池效率可达95%以上；
放电时间可达数小时；
循环次数可达5000次以上 ， 响应快；
锂离子电池是比能量最高的实用电池 ， 其正负极可采用多种材料(钴酸锂电池、锰酸锂电池、磷酸亚铁锂电池、钛酸锂电池等 。).
(3)缺点
锂离子电池的价格仍然很高；
有时过充会导致发热、灼伤等安全问题 ， 存在一定风险 ， 需要通过过充保护来解决 。
4)应用
由于锂离子电池在电动车、电脑、手机等便携移动设备上的应用 ， 几乎成为世界上应用最广泛的电池 。锂离子电池的高能量密度和功率密度是其能够广泛应用的主要原因 。其技术发展迅速 。近年来 ， 由于大规模生产和大量应用 ， 其价格迅速下降 ， 因此越来越多地用于电力系统 。锂离子电池技术仍在不断发展 ， 目前的研究重点是进一步提高其使用寿命和安全性 ， 降低成本 ， 开发新的正负极材料 。
第四 ， 热能储存
(1)基本原则
在热能储存系统中 ， 热能储存在绝缘容器的介质中 ， 需要时可以转换回电能 ， 也可以不转换回电能直接使用 。
热能储存有许多不同的技术 ， 可以进一步分为显热储存和潜热储存 。在显热蓄热模式下 ， 用于蓄热的介质可以是液态水 ， 热水可以直接使用或用于房间供暖等 。热水的温度在运行过程中会发生变化 。潜热储存是通过相变材料来实现的 ， 相变材料是储存热能的介质 。
(2)缺点
n热能储存需要多种高温化学热介质 ， 应用受到限制 。
3)应用
由于热能储存可以储存大量的热量 ， 在利用可再生能源发电方面会起到一定的作用 。在集热式太阳能热发电站中 ， 熔盐常被用作相变材料 。此外 ， 还有许多其他类型的储热技术正在开发中 ， 它们具有许多不同的功能 。
五、化学能储存
化学储能主要是指利用氢气或合成天然气作为二次能源的载体 。我就不重复了 。
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