太阳能电池板主要储能装置技术

　 由于太阳能电池板发电要受到气候条件的影响，太阳能电池板只能在白天有阳光时才能发电，而且由于太阳辐射强度随时在变化，太阳能电池板发电量也会随时改变，通常与负载用电规律不相符合。因此，对于离网光伏系统，必须配置储能装置，将方阵在有日照时发出的多余电能储存起来，供晚间或阴雨天使用。在有些地区电网供电不很稳定，而负载又很重要，供电不能中断，如军事、通信、医疗等领域等，即使是并网系统，也可配备储能装置。

　　从长远来看，太阳能电池板发电在能源消费结构中所占份额将逐渐扩大，到21世纪末,将在能源供应中占主要地位。然而太阳能电池板发电的工作特点是“日出而作，日落而歇”，而且具有随机性。太阳能电池板和风能都属于间隙性能源，要成为全球的主要能源，必须解决电网能量的储存问题。

　　太阳能电池板主要储能技术，到目前为止，人们已经探索和开发了多种形式的电力储能方式，主要可分为机械储能化学储能、电磁储能。

　　.机械储能

　　机械储能是将电能转换为机械能，需要时再将机械能转换成电能。目前实际应用的有以下几种。

　　(1)抽水储能

　　抽水储能需要配备上、下游两个水库。在电网负荷低谷时段，抽水储能设备工作在电动机状态，将下游水库的水抽到上游水库，将电能转化成重力势能储存起来;电网负荷高峰时，工作在发电机状态，释放上游水库中的水来发电。

　　抽水储能的释放时间可以从几个小时到几天,一些高坝水电站具有很大储水容量,可以将其用作抽水储能电站进行电力调度。这是目前广泛采用的大规模、集中式电力储能形式。据统计，截至2012年3月，抽水储能占全球大容量存储电能的99%以上，总容量达127000MW。

　　抽水储能的优，点是技术上成熟可靠,容量可以做得很大，仅受水库库容限制;缺点是建造受地理条件限制，需合适落差的高低水库,往往远离负荷中心，抽水和发电中有相当多的能量损失，实际综合效率为70% ～75%，储能密度较差，建设周期长，投资大。

　　(2)飞轮储能

　　飞轮储能是将能量以动能形式储存在高速旋转的飞轮中。整个系统由高强度合金和复合材料的转子、高速轴承、双馈电机，电力转换器和真空安全罩组成。电能驱动飞轮高速旋转，电能转变成飞轮动能储存，需要电能时，飞轮减速，电机作为发电机运行，飞轮的加速和减速实现了充电和放电。

　　美国德国日本等发达国家对飞轮储能技术进行了大量的研发工作。日本已制造出世界上容量大的变频调速飞轮储能发电系统(容量为26.5MV.A,电压为1100V转速为510690r/min,转动惯量7.1 x105kg.㎡)。美国马里兰大学也已研究出用于电力调峰的24kW.h的电磁悬浮飞轮系统，飞轮质量为172.8kg,工作转速范围为11610～46345r/min ,破坏转速为48784r/min,系统输出恒压为110～ 240V，全程效率为81%， 经济分析表明,运行3年时间可收回全部成本。欧洲的法国国家科研中心、德国的物理高技术研究所、意大利的SISE都在开展高温超导磁悬浮轴承的飞轮储能系统研究。目前市场上出售的大的飞轮能源储能系统,多可储存133kW.h的能量。

　　飞轮系统运行于真空度较高的环境中，其优点是没有摩擦损耗、风阻小、寿命长、对环境没有影响，几乎不需要维护，适用于电网调频和电能质量保障;缺点是能量密度较低，保证系统安全性方面的费用很高，在小型场合还无法体现其优势，目前主要用于蓄电池系统的补充。超大容量的飞轮储能技术尚不成熟。

　　(3)压缩空气储能

　　压缩空气储能是20世纪50年代提出的储能方法，系统由两个循环构成:充气压缩循环和排气膨胀循环。压缩时，双馈电机起电动机作用，利用电网负荷低谷时的多余电力驱动压缩机,将高压空气压入地下储气洞;在电网负荷高峰时，双馈电机起发电机作用，储存压缩空气先经过回热器预热，再使用燃料在燃烧室内燃烧，进入膨胀系统中做功(如驱动燃汽轮机)发电。压缩空气储能电站的建设受地形制约，对地质结构有特殊要求。德国、美国、日本和以色列都建成过示范性电站。