定義
儲能系統中可用熱能占總儲熱容量的百分比。
儲熱
儲熱介質吸收太陽輻射或其他載體的熱量蓄存於介質內部,環境溫度低於介質溫度時熱量即釋放。
熱量以顯熱、潛熱或兩者兼有的形式儲存。顯熱是靠儲熱介質的溫度升高來儲存。常溫下水和卵石均為常用的儲熱材料,水的儲熱量是同樣體積石塊的3倍。潛熱儲存是利用材料由固態熔化為液態時需要大量熔解熱的特性來吸收儲存熱量。熱量釋放後介質回到固態,相變反覆循環形成貯存、釋放熱量的過程。
儲熱技術包括兩個方面的要素,其一是熱能的轉化,它既包括熱能與其它形式的能之間的轉化,也包括熱能在不同物質載體之間的傳遞;其二為熱能的儲存,即熱能在物質載體上的存在狀態,理論上表現為其熱力學特徵。雖然儲熱有顯熱儲熱、潛熱儲熱和化學反應儲熱等多種形式,但本質上均是物質中大量分子熱運動時的能量。因而從一般意義上講,熱能存儲的熱力學性質與熱力學性質相同,均有量和質兩個衡量特徵,即熱力學中的第一定律和第二定律。
儲能容量
儲能容量是指系統儲存能量的能力。常用的儲能手段有蓄水儲能、空氣壓縮儲能、儲熱等。
儲能容量的配置
自給時間的要求
自給時間是指,在沒有外界電源補充能量的情況下,儲能設備能夠維持正常運行並保證供電性能要求的持續時間。
對於獨立運行的分散式發電系統,這個比較容易理解。例如,對於一個獨立運行的光伏一蓄電池系統,蓄電池應該保證在太陽光照連續低於平均值的情況下負載仍能正常工作。假設原來蓄電池是充滿電的,在光照度低於平均值的情況下,光伏電池組件產生的電能不能完全滿足負載需求,蓄電池就會釋放一部分能量提供給負載,在一天結束的時候,蓄電池就會處於未充滿狀態。如果第二天光照度仍然低於平均值,蓄電池就仍然要放電以供給負載的需要,蓄電池的荷電狀態繼續下降。或許還有連續第三天、第四天……為了避免蓄電池的損壞,這种放電過程只允許持續一定的時間,直到蓄電池的荷電狀態到達指定的危險值。系統在沒有任何外來能源的情況下負載仍能正常工作的天數,就是自給天數。
對於併網運行的分散式發電系統,為了減少分散式電源的隨機性問題對電力系統的影響,以儲能和功率預測共同解決光伏功率隨機波動性問題,儲能容量可按照補償預測功率與實際功率的差額進行設計。系統在沒有任何外來能源的情況下,只依靠儲能補償實際輸出功率與預測功率之間差額的持續自給時間,主要受預測模型精度和儲能充放電控制的影響。
單一事件最大儲能需求
在不同的分散式發電系統中,對儲能單元有不同的功能需求。有時,單一的電力系統擾動就需要儲能單元釋放大部分能量來進行支撐。例如,當系統中發生短路故障時,很多節點會產生電壓暫降現象。如果要求儲能單元參與對電壓暫降的處理,就需要儲能單元能在瞬間釋放大量電能提供支持。這樣的單一事件需要的能量才能得到很好的處理,也是確定儲能設備容量的重要依據。