风能与储能技术.docx

风能与储能技术 风电是我国唯一已经被大规模开发利用的可再生能源。2010年底，我国风电装机总容量达到4473.3万千瓦，超过美国成为世界第一，风电并网容量也达到了2956万千瓦，十二五末总装机容量达到1亿千瓦。但是由于风力发电固有的间歇性和波动性，风电大规模接入电网必然会使电网的可靠性降低，从而影响电网的调度和运行方式，现阶段的情况是风电场的建设速度已经超出了电网的接受能力，出现了一些风电场弃风，因此如何让电网大规模的接受风电成为我国风电发展的关键因素。使用储能技术以抵消风电的间歇性与波动性是一种有效的方法。 一、能源发展趋势 人类的能源利用从最初的薪柴时代到后来的煤炭时代，再到现在的油气时代的演变，总量不断增长，同时能源结构也在不断变化。而每次生产力的巨大飞跃都和是能源的变迁离不开，可以说能源极大地推动了人类经济社会的发展。但是，伴随着人口的剧烈增长，而传统的化石能源是有限的，以至于现在人类经济和社会发展受能源的制约越来越明显。众所周知，我们现在消耗的，主要是地球上千万年来存储下来的化石能源，是不可再生的能源，而且正面临耗竭的危机，下图是传统化石能源开发利用的年限,由图1可以看出油气的使用年限为40-60年。 图1 BP 2011世界化石能源开采年限统计 如今谁也无法否认高油价时代已经到来，而传统化石能源给中国带来的污染问题更已让中国经济的发展蒙上了另一层阴影。中国经济如果无法摆脱高能耗高污染的惯性，那么未来之路将充满变数。正是在这样的背景下，通过风能、生物质能、太阳能等绿色能源来解决问题已成为中国经济发展不可避免的现实，同时国家也在加快智能电网建设。 二、 新能源发展迅速 相比与传统的化石能源，新能源具有绿色无污染的特点，所以世界各国都在大力发展清洁的新能源技术。特别是近年来新能源的发展十分迅速。 来自《BP2011世界能源统计年鉴》的信息表明，2010年世界消费的能源强劲增长，其中新能源较常规化石能源更是实现了大幅增长，生物燃料增长了13.8%，，风能发电量持续强劲增长（+22.7%），而风能增长由中国和美国带动，两者风能发电量增长总和差不多占全球增长的70%，在此带动下用于发电的可再生能源总体增长15.5%，如下图2，这些类型的可再生能源占全球能源消费的比例从2000年的0.6%上升至1.8%。 图2 2010年世界消费的各种能源增长率 三、风能 当前全球风电发展迅速，据资料显示，全球风电总装机自1997年至2008年，年均增长30%，而中国同期增长更快，约50%（表1），尤其是近期，增长更快，仅仅内蒙地区，2010年底总装机量就达到1000万千瓦。 表1 1997-2008全球和中国风电装机容量演变表（单位GW） 年份 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008 全球 总装机容量 7.6 10.2 13.6 17.4 23.9 31.1 39.4 47.6 59.1 74.2 93.9 120.8 新装机容量 1.5 2.5 3.4 3.8 6.5 7.3 8.1 8.2 11.5 15.2 19.9 27.1 中国 总装机容量 0.17 0.22 0.27 0.34 0.10 0.47 0.67 0.76 1.26 2.6 5.9 12.21 新装机容量 0.11 0.06 0.04 0.08 0.06 0.07 0.19 0.20 0.50 1.34 3.30 3.6 作为风力发电行业最权威的中文媒体期刊《风能世界》杂志预测：到2020年风能将成为世界最重要的能源力量。 我国风资源丰富，技术可开发量约为2.97亿千瓦，“十一五”期间，风电在我国经历了连续增长的高速发展期，进入规模化发展阶段。到2010年末，我国风电并网容量达到3107万千瓦，吊装容量达到4478万千瓦，超越美国成为世界上风电装机规模最大的国家。 我国风资源状况与经济发展区域呈现逆向分布的特征，50%以上的风资源集中在经济发展相对滞后的西部、北部的内蒙、新疆、甘肃、宁夏等省区，这些经济欠发达地区，电网建设相对滞后、电网规模小、网架薄弱。与国外风电采用分布式开发与集中开发相结合、分散接入的形式有所不同，我国西部风资源相对集中的特点，决定了风电以集中开发集中接入的开发建设模式，由于风电的间歇性和随机波动性，大规模风电并网对电网的安全稳定运行造成很大影响。 受风资源分布特点、控制调整间歇性风电难度大、风电资源富集地区经济发展水平和电网建设水平的影响，我国风电发展在经历了“十一五”的快速发展后，电网消纳风电的能力超过了电网稳定极限，风电上网受到了限制，尤其是在冬季供暖期间，受热电机组负荷需求增加的影响，风电限电严重，限电比例高达2