中文版| English| 中国科学院    天气预报:
你现在的位置: 首页 / 首页信息 / 科技合作平台

新能源领域:新型液态金属储能电站系统

文章来源: 发布时间: 2018-08-16

  所处阶段:成熟待产业化 

  成果来源:等离子体物理研究所 

  必要性及需求分析: 

  储能电站将多余的电能、通过储能介质存储起来,需要用电时再放出能量产生电能向电网输送。因此储能电站是解决可再生能源间歇性和不稳定性、提高常规电力系统和区域能源系统效率、安全性和经济性的迫切需要,被称为电力产业的第6价值链和21世纪电力产业的新经济增长点。西班牙在安达卢西亚格拉纳达省3×50MW储能电站能够供20万人口使用的环境友好的电能,由此可以使每年节省45万吨二氧化碳的排放。 

  1)储能电站是提高常规能源发电与输电效率、安全性和经济性的迫切需要。当前发电装机容量与电网容量是按最大需求建设,随着电网峰谷差日趋增大,必然导致非用电高峰时发电机组的停机或低负荷运行以及电网容量的浪费。2011 年全国电网负荷利用系数小于55%。利用储能电站储能可以大幅提高发电机组实际运行效率,增强电网的输电能力。国际上也采用储能系统提高电厂的总负荷系数,而我国的火电厂尚没有增加储能系统。 

  2)储能电站是我国可再生能源大规模接入的迫切要求。根据我国《可再生能源发展“十二五”规划》,到2020 年,风电和太阳能并网装机分别达到2 亿千瓦和5000 万千瓦。但风能和太阳能等可再生能源固有的间歇性和波动性对电网的冲击很大,导致我国风电和光伏发电未并网比例高,弃风/光严重。如2012 年的全国总弃风量达200亿kW·h,平均弃风率为20%,局部地区达40%,风电和太阳能已成为电网的“负担”,而储能系统能够很好的解决此问题。 

  近年来液态金属及其合金(合金熔点温度更低)在先进核能、太阳能电池等领域已经成为最具竞争力的能量载体之一。与传统的熔盐储能相比,液态金属使用温度范围大(最高可达1000℃),化学稳定性好,温度上限对储能限制小,热导率和传热效果在同等条件下(如300℃)为熔盐的十倍,具有巨大的储热能力。因此,采用液态金属及其合金作为储能介质,能够代替传统的导热油、熔盐的介质,提高储能电站的经济性具有重要意义。 

  目标及主要任务: 

  (一)目标 

  完成新型储能电站设计与关键技术突破,建成50MW储能电站中试系统,完成液态重金属关键设备制造,实施成果转移与产业化。新型液态金属储能电站具有以下特点: 

  技术先进:采用液态金属作为储存介质,其导热性能好、热熔大、使用温度高、化学性能稳定; 

  经济性高:电站系统的热电转化效率可达到55%,若同时作为供热系统,电站的热经济效率可达到75% 

  应用前景广阔:作为我国电网系统的有利补充,能够解决在低负荷条件下电厂的经济性问题,提高电厂的负荷系数,降低电厂排放污染物,实现高效、环保、环境友好型电力生产; 

  (二)主要任务 

  1开展新型金属合金(如铅合金、锡合金等)熔炼与纯净化工艺研究,降低合金熔炼成本,选择适用于储能系统的金属及其合金材料。 

  2开展液态金属及其合金与储能系统结构材料的相容性研究,筛选服役性能优良的储能系统结构材料。 

  3研制液态金属储能系统关键设备,如换热器、驱动泵等,具有良好的长期运行稳定性和重复性。 

  4联合发电厂开展示范应用,建造一套50MW液态金属储能电站系统,开展储能电站综合技术验证与复杂工况下的测试,对液态金属储能电站系统经济性验证。 

  现有工作基础: 

  1已成功制备百吨级高纯度液态重金属铅基合金,为研制新型液态金属合金提供了熔炼技术支持。 

  2已成功研发液态金属储能系统关键设备,如液态金属驱动系统、换热系统、氧测量与控制系统,并成功运行几万小时,为大中小型液态金属储能系统研制提供了较为成熟的核心设备。 

  3已成功研制并稳定运行几万小时的世界规模最大、参数最高的液态金属实验装置群(DRAGONKYLIN回路),为研究液态重金属及其合金物理、化学性质、液态金属换热能力提供了丰富的测试平台; 

  4依托中科院核能安全技术研究所,拥有本项目所需的多学科交叉人才队伍,涉及到材料、真空、电磁、结构、热工、化学、测控、机械等专业。 

  预期经济和社会效益: 

  1)巨大的市场潜力及推动上下游产业飞速发展:我国目前共有200多家火力发电厂,按照每个系统造价5亿元,每个电厂配套2套储能系统,市场潜力超过2000多亿元,同时扩大上下游行业的发展,如冶炼、金属制备、设备制造等产业,直接经济效益超过500亿元。 

  2)增加火电厂总负荷系数,提高电厂经济性和减少温室气体排放:利用储能电站可将燃煤机组的总负荷系统及电网利用系统都提高到80%,则可减少2.1 亿千瓦的火电装机建设和25%电网容量建设,相当于减少投资1.05万亿元,同时每年节约3000万吨标准煤及近1亿吨二氧化碳的排放。 

  3)降低风能和太阳等的弃风率,解决风能和太阳能的大规模接入问题:到2015 年和2020年,分别相当于每年节约3000万吨和8000万吨标准煤。 

  实施方式/模式: 

  1)巨大的市场潜力及推动上下游产业飞速发展:我国目前共有200多家火力发电厂,按照每个系统造价5亿元,每个电厂配套2套储能系统,市场潜力超过2000多亿元,同时扩大上下游行业的发展,如冶炼、金属制备、设备制造等产业,直接经济效益超过500亿元。 

  2)增加火电厂总负荷系数,提高电厂经济性和减少温室气体排放:利用储能电站可将燃煤机组的总负荷系统及电网利用系统都提高到80%,则可减少2.1 亿千瓦的火电装机建设和25%电网容量建设,相当于减少投资1.05万亿元,同时每年节约3000万吨标准煤及近1亿吨二氧化碳的排放。 

  3)降低风能和太阳等的弃风率,解决风能和太阳能的大规模接入问题,到2015 年和2020年,分别相当于每年节约3000万吨和8000万吨标准煤。

 

关闭

扫一扫