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    环保型弹性储能电站的融资需求

国科网    www.tech110.net      发布时间:      来源:

    一、概述

          环保型弹性储能电站是一种物理型新能源备用容量和电网调峰电源。本发明技术利用弹簧可反复屈伸的弹性物质原理,创造性的实现了电能的结构性物理储存和释放弹性能量发电,使风电、太阳能发电等新能源的间歇性、波动性和随机性等先天性缺陷得到互补协调、均衡并网,是一种全新的现代电能储存和电网调峰技术方法。其规模化应用将为新能源的快速发展和电网系统的平稳安全运行提供可靠的技术支撑。

          1.1项目提出背景

          随着人类现代化进程的快速发展,对能源的需求越来越大。目前,化石能源的日益紧缺和生态环境的不断恶化,已经向人类发出了严重的挑战,开发新能源和保护生态环境已是人类面临的必然选择。

          风力发电和太阳能发电是目前人类共识的新能源,其优势是天然存在,量大面广,无排放,无污染,取之不竭,用之不尽,是人类今后向大自然索取能源的主要方向,也是可再生能源从辅助能源向主导能源过渡的大势所趋,任何事物都有利有弊,风电和太阳能发电虽有上述广泛的潜在优势。但其特有的间歇性、波动性和随机性等先天性缺陷却是人类开发利用的技术瓶颈。如何破解这一瓶颈,储能技术是关键有效的解决办法。目前,正在应用的储能技术主要有抽水蓄能和化学储能。抽水蓄能技术相对成熟,但受地理地形条件的限制,响应速度较慢。化学电池储能因其安全性、经济性和对环境的污染而无法满足新能源和电网储能的要求。

          面对电网负荷持续增加,新能源占比迅速扩大,调峰手段严重不足等挑战,智能电网急需多种储能技术,因此,大有必要开发新的环保型经济实用的储能技术,弥补现有新能源发展和电网储能技术的严重不足。

          1.2项目的目的意义

          本发明的目的在于提供一种环保型弹性储能电站,对风电和太阳能发电的间歇性、波动性和随机性缺陷实现互补协调,提高电能质量,增强电网对新能源的接纳能力。本发明以弹簧的弹性为载体,通过对弹簧的反复压缩和释放,达到储存电能的目的,应用在新能源和电网系统,作为新能源的备用容量和电网系统的调峰电源,使新能源和电网实现互补协调,安全平稳运行,对新能源的应用和电网的互动管理具有重要意义,是新能源的主要技术支撑。

    二、项目主要内容

          2.1研究与开发内容

          利用弹簧可反复压缩屈伸的弹性物质原理,实现对电能的结构性物理储存和释放弹性能量发电。应用可逆式电动机发电机组作为储存电能和释放弹性能量发电的能量传递手段。应用调速变速器对弹簧(压簧组合体)和可逆式电动机发电机组的储能和发电实行能量交换和双向调节。

          环保型弹性储能电站应用在新能源领域,作为新能源发电必不可少的备用容量,当新能源发电出力超出额定容量时,超出的容量对电网的平稳运行造成冲击,为了维护电网安全,电网系统对超出额定的新能源发电容量拒绝接纳。当新能源发电容量低于额定容量时,对电网的供电出力大幅下降甚至无电可供,同样对电网的安全平稳运行造成冲击,这种大起大落的发电方式是风电、太阳能发电受天气、气候条件的支配而无力改变的先天性自然缺陷,破解这一难题的关键有效办法就是大力开发经济实用的现代化新型储能技术,环保型弹性储能电站应运而生。

          储能:当新能源发电容量超出额定容量时,弹性储能电站将超出额定容量的电能储存起来,保护了新能源全额发电的积极性。

          发电:当新能源发电容量低于额定容量时,弹性储能电站将储存的电能释放出来供给电网,对新能源发电容量的不足进行有效的补充,保障了电网系统的平稳安全运行,保护了新能源的健康发展,增加了新能源发电和电网的经济效益。

          环保:弹性储能电站是一种新型现代化物理储能电站,在制造和应用过程中无排放、无污染,对应用地域的生态环境无任何影响,属于清洁环保型储能容量和调峰电源。

          环保型弹性储能电站应用在电网系统,作为电网系统必不可少的调峰电源。

          电网系统的电力用户时段和电价分为用电高峰段,低谷段和平段,晚上12时至早晨6时为用电低谷时段,电网的电量用不完,剩余的电力被白白浪费掉,称为垃圾电力,电价也最低。此时,弹性储能电站将这部份剩余的电力储存起来。中午和傍晚为用电高峰时段,电网的电量不够用,而电价也最高,此时,弹性储能电站将用电低谷时段储存的电力释放出来,对电网的不足容量进行补充。通过不同用电时段对电网电量实施低谷时储存,高峰时释放,即移峰填谷的技术措施,使电网系统实现互补协调,安全平稳运行,进一步增强了电网系统的运行效率和经济效益。

          2.2项目的知识产权,关键技术和利新点

          2.2.1环保型弹性储能电站为国家发明专利和实用新型专利,发明专利申请号201210280642.2,实用新型专利号201220391012.8,专利申请人既专利权人是本项目技术发明者及技术主持人和知识产权拥有者,实用新型专利已经授权。

          2.2.2关键技术和创新点

          通过对弹簧可反复压缩屈伸的弹性物质原理的优化组合和创造性应用,实现了电能的物理储存和释放弹性能量发电,是本发明的关键技术和创新点。

          本发明中,卷簧和压簧组合体是利用弹性能量的关键核心部件,通过对卷簧的卷压储能或对压簧组合体的压缩储能,达到储存电能的目的,通过对卷簧或压簧组合体的能量释放,达到利用弹性能量发电的技术效果。

          2.3发明的有益效果

          本发明与现有技术相比,其突出的实质性特征是对弹簧可反复压缩屈伸的弹性物质原理在储能技术中的应用,对新能源领域可持续发展和智能电网的安全高效运行提供了技术支撑。

          作为现代储能技术的环保型弹性储能电站,拥有完全的自主知识产权和自己独有的原创性技术特征。

          1.作为风电、太阳能发电等新能源的备用容量。每当新能源发电由于天气和气候的变化出现发电容量大起大落时,作为备用容量的环保型弹性储能电站能及时对新能源发电实行余缺协调容量互补。当新能源发电超过额定容量时,弹性储能电站能及时把超出额定容量的电能储存起来,当新能源发电低于额定容量时,弹性储能电站及时将储存的电能释放出来,弥补新能源发电容量的不足,起到了及时有效调节余缺,容量互补的互动协调作用,提高了新能源的发电质量和能量密度,保障了新能源发电及时全额并入电网,增加了新能源发电的经济效益。

          2.作为电网系统的主要调峰电源。电网用户用电范围分为用电峰段、谷段和平段,晚上12时至早晨6时为用电低谷时段,此时电网的电量用不完,剩余的电力白白浪费被称为垃圾电力,此时弹性储能电站及时将这部份剩余电力储存起来,中午和傍晚用电高峰时段,电网的电力不够用。此时弹性储能电站将低谷时段储存的电能释放出来,对电网的电量及时补充。通过弹性储能电站在不同用电时段对电网电量实施谷时储存,峰时释放补充及移峰填谷的技术措施,作为电网系统的主要调峰电源,对电网电量实施余缺互补、互动协调,保证了电网系统的安全运行和经济效益。

          3.响应速度快,使用安全便捷。响应速度和使用安全便捷程度是衡量储能电站运行质量的重要标志之一,弹性储能电站在新能源发电和电网调峰响应速度方面具有响应及时,使用安全快捷的现代技术特征,能及时储存和补充风电、太阳能发电因天气突变导致发电量瞬间大起大落的间歇性、波动性和随机性变化,保障了新能源发电平滑均衡并网和智能电网安全平稳运行的需要。

          4.容量可大可小,无地形条件制约,不受气候变化影响。弹性储能电站作为风电、太阳能发电等新能源的备用容量和电网系统的调峰电源,根据新能源发电的装机容量配比和电网系统调峰容量的需要,储能容量可大可小,小到几十、几百千瓦,大到几万、几十万、上百万千瓦,而大容量的弹性储能电站集群可完全替代现有的电网调峰电厂,为国家节省大量的土地资源和基础建设费用,实现新能源和电网系统真正意义上的节能增效。弹性储能电站占地面积小,可和新能源发电场地的输变电设施及电网系统的变电站配套建设,零距离传输,可立体设置,无地形条件制约,因其在室内运行,全天候作业,不受天气和气候条件的影响,是理想的备用容量和可靠的调峰电源。

          5.绿色环保型无环境污染。一项新发明技术的应用,其环境效果具有重要的价值意义,环保型弹性储能电站是应用纯物理结构方式储存电能和释放弹性能量发电,整个运行过程的环境指标均为零排放,无污染,尤其对三北地区脆弱的生态环境起到保护作用,应用在新能源和电网系统为其节能减排增效起到积极的作用。完全符合十八大美丽中国的环保要求。

          6.制造成本低,经济性好。环保型弹性储能电站具有制造成本低,运行费用小,性价比高的特点,其制造成本是化学储能电池的三分之一左右,应用在新能源和电网领域,具有很好的低成本经济效益。

    三、市场需求及效益分析

          3.1市场需求分析

          3.1.1我国目前新能源与电网系统的结构现状和发展方向

          风力发电和太阳能发电统称新能源,其最大优势是自然存在,取之不竭,用之不尽,量大面广,清洁环保,无污染,是人类今后向大自然索取能源的主要方向,现已被国家列为战略性新兴产业。目前我国的风电和太阳能发电装机容量已位居全球第一,且逞持续快速发展之势。我国风电和太阳能发电等新能源的资源富集区在三北地区,即东北、华北和西北地区,这些地区有着极为丰富的风力资源和太阳能光照资源,是国家重点规划发展的新能源基地,以风电为例,2011年三北地区的并网风电装机容量占全国并网风电装机比重达88%以上,进入2012年以来,三北地区的风电和太阳能的发展势头有增无减,甘肃酒泉的风电装机已突破500万千瓦,位居世界第一,因地理位置和气候条件所限,三北地区的新能源发电除本地区消纳外,大量的新能源发电要并入电网长途输送到东南部用电负荷密集地区,因新能源固有的间歇性、波动性和随机性等先天性缺陷和电网建设的滞后,经济实用的现代储能技术缺乏等多种原因所致,使新能源的有效利用率降低,造成大量的弃风弃光现象,据不完全统计,2011年我国新能源并网因备用容量短缺,电网调峰能力不足而造成的电费损失达数百亿元。

          要发展新能源,必须破解新能源并网的难题,而破解这一难题首先要解决新能源备用容量和电网调峰电源的需求。华易新能源研究所提供的经济实用、运行安全平稳,可大规模应用,无排放无污染的现代储能技术环保型弹性储能电站为新能源的可持续发展和智能电网的调峰需求提供了强劲的技术支撑。

          3.1.2本发明技术在新能源发展和电网系统的应用和市场潜力

          环保型弹性储能电站是一种现代物理储能技术方法,其独特的结构形式和技术特征表现在:

          1.可大容量大规模应用,替代调峰电厂。目前我国三北地区由于电网结构原因,新能源的外输通道不同程度存在输送能力不足的问题,加之电网调峰电源不足,系统调峰困难而造成新能源发电并网受阻的现象普遍存在,解决这一问题的根本出路一是提升该地区输电网架结构,二是为新能源配备大容量储能电站,为电网配备大容量调峰电源。在提升三北地区电网结构方面,国家电网已开始部署提升,稳健发展,而在新能源备用容量和电网调峰电源方面却鲜有动静,抽水蓄能电站因受地理地形和水源条件制约,除在东北地区仅有占总装机容量0.3%的抽水蓄能电站外,华北和西北缺水地区无条件建设。蓄电池储能除在张北最大的风光储输示范基地建立了锂电池储能电站外,因其安全性和环保性备受质疑而发展受阻。

          环保型弹性储能电站因其具有响应速度快,使用成本低,安全便捷,无排放污染,不受地理地形限制,容量可大可小等众多技术优势,完全可作为新能源的备用容量和智能电网大容量调峰电源,其大规模集群部署,可替代现有的电网调峰电厂。

          2.响应速度快,运行平稳安全,无排放污染,拥有完全自主知识产权。

          拥有完全自主知识产权的环保型弹性储能电站,其结构为物理机械形式,因其储能和发电采用的是可逆式电动机发电机组这一独特的一机两用型电器机组,其储输功能可在瞬间进行互动切换,响应速度极快,完全适应新能源发电容量瞬间大起大落的变化需求,保证了新能源发电和电网系统调峰的平稳安全运行。环保型弹性储能电站运行期间无排放、无污染,和工作区域生态环境友好相处,和谐共存,最大限度地保护了三北地区脆弱的生态环境,为新能源的可持续发展拓宽了市场空间。

          3.经济实用,提高电网对新能源的接纳能力,促进新能源又好又快发展。

          环保型弹性储能电站具有成本低、经济实用的特征,对新能源和电网系统的应用具有很强的价格竞争优势,大幅提升电网系统对新能源发电的接纳能力,极大的拓宽应用范围,增加新能源和电网系统的经济效益。

          3.2市场风险分析

          3.2.1技术风险:环保型弹性储能电站是一项拥有完全独立自主知识产权的发明专利技术,现已由科技成果向科技产品转化。本发明优化设计方案合理,切实可行,经过计算完全可实际应用,基本没有技术风险,将给市场带来强大的技术支持。

          3.2.2环境风险:现在国家对科技新产品实行环境评价一票否决制,充分体现了环境保护的重要性,环保型弹性储能电站因本身的设计结构为环境友好型,在产品制造和储能运行中没有污染环境的物质条件产生,没有污染物质排放,对环境没有污染,尤其是应用在生态环境脆弱的三北地区,既发展了新能源,又保护了当地的生态环境,促进了三北地区经济社会发展。完全符合美丽中国的环保要求。

          3.2.3政策风险:现代环保型储能技术是新能源发展不可或缺的重要组成部分,更是智能电网接纳新能源的配套调峰电源,作为新能源的备用容量,保障新能源发电全额平稳上网,作为电网的调峰电源,对电网的移峰填谷和节能增效具有不可替代的作用,十二五期间国家把现代储能技术和新能源并列为战略性新兴产业。对储能技术进行政策性支持和扶助,因储能技术和新能源、智能电网的发展密不可分,得到国家各种优惠政策的扶助和支持。

          3.2.4市场风险:风电和光优发电作为单一的发电系统提供电能输出时需要配套建设大量的备用容量和调峰电源,以防其不出力时随时备用,一般来说所需的配比是1:09,也就是1兆瓦的风电或光优发电需要配备0.9兆瓦的火力发电,这些火电起备用作用,经济性不高。如果把新能源发电的备用容量和电网的调峰电源二者实行统筹兼顾,协调互补,从技术路线上分析,储能技术完全可以替代调峰电厂,这样做的结果既保障了新能源发电的并网效率,又节省了调峰电厂的基础建设,保障了智能电网的安全平稳运行,提升了新能源领域的经济效益,并为多种储能技术和产品提供了广阔的市场空间,对市场有广泛的需求,而无风险。

    四、产业化可行性分析,技术经济效益、社会效益分析

          4.1产业化可行性分析

          环保型弹性储能电站具有制造成本低,投资少、收益大,建设周期短,见效快等特点,其生产成本是储能电池的三分之一,可借鉴汽车生产线或模块化生产方式,可迅速形成生产力,实现规模化生产以供市场急需,强大的市场需求为环保型弹性储能电站的产业化提供了广阔的市场条件。

          4.2技术经济效益、社会效益分析

          4.2.1技术经济效益分析

          环保型弹性储能电站无论作为风电、太阳能发电的备用容量,还是作为智能电网的调峰电源,都能为新能源领域和电网系统产生实在的经济效益,其实际收益是以储存电能和释放弹性能量发电的电量来计算的,作为新能源的备用容量,是指在新能源发电超出额定容量时,把超出额定容量的电能储存起来,当新能源发电因天气、气候变化影响而不出力时,再把储存的电能释放出来并入电网,释放的并网电量作为环保型弹性储能电站备用容量的实际经济收益,以弹性储能电站的单机装机容量10000千瓦,新能源发电并网电价1.00元/千瓦时计算其经济收益:10000千瓦用电低谷时储存电能8时,用电高峰时释放其电能输入电网,储能损耗10%,10000千瓦×8时=80000千瓦-10%损耗8000千瓦=72000千瓦×1.00元=72000元/天。

          作为智能电网系统的调峰电源,是指在晚12时至晨6时为用电低谷时段,弹性储能电站将低谷时段的剩余电力储存起来,到白天中午和傍晚用电高峰时段,再把低谷时段储存的电能释放出来并入电网,释放的并网电量作为弹性储能电站调峰电源的经济收益,以北京电网为例:北京电网低谷时段的电价为0.35元/千瓦时,高峰时段的电价为1.25元/千瓦时,以弹性储能电站的单机装机容量10000千瓦计算其调峰收益:

    10000千瓦×6时=60000千瓦时-10%损耗6000千瓦=54000千瓦×0.90元=48600元/天

          应用现代环保型弹性储能技术,就能将新能源发电全额安全并入电网,将电网系统的低谷电量全部得到利用,电力系统每年可为国家创造数千亿元的直接经济效益,而其社会和环保效益更是不可估量。

          4.2.2社会效益分析

          现代环保型弹性储能技术在新能源和电网系统的规模化应用,为新能源产业和智能电网系统创造显著的经济效益,同时为社会创造环保效益、节能增效,对促进新能源领域又好又快发展和电网系统的安全平稳运行,对保障经济社会能源供应,保障国家能源安全、发展国民经济,起到积极地促进作用。

    五、实施及生产条件

          环保型弹性储能电站具有投资少、收益大,生产周期短,见效快等特点,利用现代化生产条件,可迅速形成生产力,建立生产线或模块化生产,达成规模化生产条件,可为企业创造最大的经济效益。如有投资既可实现生产。

    六、分析结论

          综上所述,具有完全独立知识产权的发明技术环保型弹性储能电站,其理论分析组织合理,结构设计新颖独特,原创性强,创造性技术特征突出,和现有储能技术相比,具有突出的实质性特征和显著的进步,有极强的实用性,并能形成产业化,实现规模化生产,是一种新能源领域急需的现代环境友好型储能技术,具有显著的经济和社会效益。

          由于环保型弹性储能电站具有制造成本低、投资少、收益大、见效快、经济效益显著、环境友好等突出的综合性能优势,具有广阔的市场需求,完全符合国家战略性新兴产业发展战略,符合国家新能源发展方向,完全具备产业化生产的技术和市场条件。