大規模儲能系統

大規模儲能系統

《大規模儲能系統》是2018年5月1日機械工業出版社出版的圖書,作者是弗蘭克S.巴恩斯。

基本介紹

  • 中文名:大規模儲能系統
  • 作者:弗蘭克S.巴恩斯
  • 出版社:機械工業出版社
  • ISBN:9787111596219
內容簡介,圖書目錄,

內容簡介

能量存儲技術,特別是大功率、大規模的能量存儲技術,在現代化的能量生產、傳輸、分配和利用中發揮著越來越重要的作用。《大規模儲能系統》基於一批國外高校、研究機構和能源管理運營企業的理論研究、技術開發和生產實際套用情況,以電能生產和利用為重點,全面深入地介紹了大規模儲能技術。書中首先分析了高滲透率間歇性可再生能源對電網的影響,以此引出儲能系統在其中的套用價值和發展前景。後面的章節依次詳細介紹了抽水蓄能、地下抽水蓄能、壓縮空氣儲能、電池儲能、太陽熱能存儲和天然氣存儲等不同形式大規模儲能技術的工作原理、研發現狀,並結合具體套用案例的分析,以翔實的數據和圖表證實了相關結論。《大規模儲能系統》既可以作為電氣工程、熱能工程等能源類專業本科和研究生的教學用書,也可作為能源領域工程技術人員的工具手冊和參考用書。

圖書目錄

譯者序
原書前言
致謝
作者名單
第1 章 儲能在電能的產生和消耗中的套用 1
1. 1 引言 2
1. 2 爬坡速率挑戰 8
1. 3 容量挑戰 11
參考文獻 14
其他可讀的參考文獻 15
第2 章 間歇性能源發電的影響 17
2. 1 引言 18
2. 2 風能、天然氣、煤炭集成發電 18
2. 3 周期運行的影響 21
2. 4 科羅拉多公共服務公司實例研究 29
2. 4. 1 數據和方法 29
2. 4. 2 2008 年7 月2 日的風電上網實例 30
2. 4. 2. 1 所選科羅拉多公共服務公司電廠的爬坡速率 33
2. 4. 2. 2 對影響氣體污染物排放的估算 34
2. 4. 2. 3 關於2008 年7 月2 日風力發電上網實例的結論 38
2. 4. 3 2009 年9 月28 ~29 日的風力發電上網實例 38
2. 4. 4 科羅拉多公共服務公司實例分析的結論 41
2. 5 科羅拉多公共服務公司和德克薩斯可靠電力委員會電力系統對比 42
2. 6 德克薩斯可靠電力委員會電力系統內風能、燃煤發電及燃氣發電的相互影響 42
2. 6. 1 燃煤發電和燃氣發電實施周期運行的頻率 43
2. 6. 2 對氣體污染物排放的影響: J. T. Deeley 電廠的實例研究 44
2. 6. 3 關於德克薩斯可靠電力委員會系統運轉過程的總結 47
2. 7 結論和展望 48
參考文獻 50
第3 章 抽水蓄能 51
3. 1 基本概念 52
3. 2 抽水蓄能接入電力系統的意義 52
3. 3 實例: Dominion Power 公司在Bath 縣的抽水蓄能電站 53
3. 4 抽水蓄能效率 54
3. 5 美國抽水蓄能設備 54
3. 6 能量與功率潛力 59
3. 7 開發 60
3. 7. 1 環境考慮 61
3. 7. 2 系統組成 61
3. 7. 2. 1 水庫 61
3. 7. 2. 2 水道 63
3. 7. 2. 3 衝擊式渦輪機與離心水泵 70
參考文獻 71
第4 章 地下抽水蓄能 73
4. 1 引言 74
4. 1. 1 系統規模 75
4. 1. 2 設計概述 75
4. 2 文獻綜述 76
4. 3 小型(含水層) 地下抽水蓄能 77
4. 3. 1 系統描述和運行 77
4. 3. 2 性能建模 79
4. 3. 3 水泵水輪機 83
4. 3. 4 電動發電機 84
4. 3. 5 電氣系統 85
4. 3. 6 水井 88
4. 3. 7 地表蓄水池 92
4. 3. 8 系統效率 93
4. 3. 9 含水層水文地質 94
4. 3. 10 法律事項 95
4. 3. 11 經濟性 98
4. 4 未來前景 99
參考文獻 99
第5 章 壓縮空氣儲能 101
5. 1 背景 102
5. 2 大規模儲能發展的動力 103
5. 3 系統的運行 105
5. 4 適合於壓縮空氣儲能的地質特性 106
5. 4. 1 鹽岩洞 107
5. 4. 2 硬岩層 108
5. 4. 3 多孔岩 109
5. 5 已有的和在建、計畫的壓縮空氣電站 112
5. 5. 1 德國HUNTORF 電站 112
5. 5. 2 美國阿拉巴馬州Mclntosh 電站 113
5. 5. 3 美國俄亥俄州Norton 在建項目 114
5. 5. 4 美國愛荷華州在建項目IMAU 114
5. 5. 5 美國德克薩斯州計畫項目 114
5. 6 壓縮空氣儲能的運行和性能 114
5. 6. 1 爬坡、轉換和部分負荷運行 114
5. 6. 2 恆定容量和恆定氣壓 116
5. 6. 3 洞穴尺寸 117
5. 6. 4 壓縮空氣儲能系統的性能指標 119
5. 6. 4. 1 熱耗率 120
5. 6. 4. 2 充電轉換率 121
5. 7 單參數壓縮空氣儲能性能指標 121
5. 7. 1 主能量效率 122
5. 7. 2 儲能循環效率 122
5. 8 其他度量方法 123
5. 9 前沿技術 124
5. 10 結論 126
參考文獻 127
附錄 存儲量要求 132
情況1 洞穴壓力為常數 133
情況2 變化的洞穴壓力和變化的渦輪機入口壓力 134
情況3 變化的洞穴壓力和恆定的渦輪機入口壓力 134
第6 章 電池儲能 137
6. 1 引言 138
6. 1. 1 蓄電池或可充電電池 139
6. 2 能量和功率 139
6. 2. 1 鉛酸電池 139
6. 2. 2 鈉硫(NaS) 電池 141
6. 2. 2. 1 案例1 美國電力鈉硫電池工程 145
6. 2. 2. 2 案例2 Xcel Energy 對利用1 MW 電池系統存儲風能的測試 147
6. 2. 3 全釩氧化還原電池 148
6. 2. 3. 1 其他電化學儲能設備的性質 148
6. 2. 4 全釩氧化還原液流電池 149
6. 2. 4. 1 商業套用: Cellstrom 151
6. 2. 5 鋰離子電池 154
6. 2. 5. 1 熱失控 155
6. 2. 5. 2 容量衰減 156
6. 2. 5. 3 高倍率放電容量損失 156
參考文獻 157
第7 章 太陽熱能存儲 159
7. 1 熱能存儲簡介 160
7. 2 熱能存儲的物理原理 161
7. 2. 1 顯熱存儲 162
7. 2. 1. 1 顯熱存儲材料 162
7. 2. 2 潛熱 162
7. 2. 2. 1 藉助於相變材料的潛熱存儲 163
7. 2. 3 熱化學能 164
7. 2. 3. 1 熱化學能量存儲 164
7. 2. 4 選擇存儲方法 165
7. 3 存儲系統 166
7. 3. 1 雙罐直接型存儲 166
7. 3. 1. 1 熔鹽作為傳熱液 167
7. 3. 2 雙罐間接型存儲 167
7. 3. 3 單罐溫躍層存儲 167
7. 4 存儲容器設計 168
7. 4. 1 罐的幾何形狀 168
7. 4. 2 罐 170
7. 4. 2. 1 材料 170
7. 4. 3 壓力和應力 171
7. 4. 3. 1 機械壓力 171
7. 4. 3. 2 熱應力 171
7. 4. 4 存儲容器的熱損耗與隔熱 171
7. 4. 4. 1 圓柱形容器的熱損耗 171
7. 4. 4. 2 球形容器的熱損耗 172
7. 5 熱儲能系統的經濟性 174
7. 5. 1 調峰 175
7. 5. 2 能源供應商的成本 175
7. 5. 2. 1 存儲運行成本 175
7. 5. 3 消費者成本 176
7. 6 熱能存儲的套用 178
7. 6. 1 聚光式太陽能發電套用 178
7. 6. 1. 1 現有的大規模太陽光熱能存儲系統 180
7. 6. 2 建築和工業過程供熱 181
7. 6. 3 季節性供熱 183
參考文獻 184
第8 章 天然氣存儲 187
8. 1 引言 188
8. 2 地下天然氣存儲的歷史發展 188
8. 3 影響天然氣存儲未來價值的關鍵趨勢 190
8. 4 天然氣存儲的種類 191
8. 4. 1 枯竭儲層存儲 192
8. 4. 2 蓄水層存儲 192
8. 4. 3 鹽穴存儲 192
8. 4. 4 液化天然氣 193
8. 4. 5 管道容量 193
8. 4. 6 氣櫃 193
8. 5 天然氣存儲在天然氣輸配中的作用 194
8. 6 客戶細分 196
8. 6. 1 遠途運輸商 196
8. 6. 2 供應商和集成商 196
8. 6. 3 州內管道 197
8. 6. 4 州際管道 197
8. 6. 5 生產商 197
8. 7 客戶細分總結 197
8. 8 儲能的經濟性 198
8. 9 存儲的演化 199
8. 10 天然氣存儲技術發展 200
8. 11 天然氣存儲與二氧化碳封存 202
參考文獻 204
其他資料 205

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