小型儲能系統(tǒng)的仿生設計

1、小型儲能系統(tǒng)的仿生設計一、摘要命題目的：小型儲能系統(tǒng)在家庭中發(fā)揮的作用和地位，相對這 種作用和地位在功能設計中的定義，從仿生的角度、以參照物 明晰概念，確定設計輸入。背景介紹二、相關(guān)術(shù)語相關(guān)術(shù)語：心血管系統(tǒng);家庭能源管理系統(tǒng)的基本原理為：與配電盤相連 的電能計量單元測量電視和空調(diào)等電器的耗電量和太陽能發(fā)電系統(tǒng)的發(fā) 電量，然后把信息匯總到“家庭能源管理系統(tǒng)控制器”。家庭能源管理 系統(tǒng)控制器經(jīng)路由器向互聯(lián)網(wǎng)發(fā)送信息，儲存在遠程的服務器中。住戶 可以通過電視、個人電腦、專用監(jiān)視器，確認耗電量和發(fā)電量等信息。不常用學術(shù)名詞其它抽象概念三、論文內(nèi)容實驗與調(diào)研1）過程2）時間3）地點4）對象5）內(nèi)容淺鬼H

2、i雖輸理希快的阻式囹家庭能源管理系統(tǒng)可以實現(xiàn)可視化，對家庭耗電量、可再生能源發(fā)電量、二 氧化碳排放量進行實時監(jiān)控。同時可對家庭用電終端進行耗電目標設定，并 為家庭提供全方面的節(jié)能建議。但這還不是最終目標，最終的理想是實現(xiàn)自 動化節(jié)能控制、與可再生能源發(fā)電實現(xiàn)聯(lián)動效應，根據(jù)電力公司的供電狀態(tài) 調(diào)整自身用電標準。其最終將成為家庭微型低碳能源系統(tǒng)的控制中心。何為家庭儲能系統(tǒng)？儲能的意義之一在于在用電低谷時向電池組充電儲能，用電高峰期時電池組放電回饋電網(wǎng)，對電網(wǎng)進 行局部錯峰調(diào)谷，均衡用電負荷。與電網(wǎng)級的儲能應用相比，家庭儲能系統(tǒng)更類似于不受城市供電壓力影 響的家庭微型電網(wǎng)中的微型儲能電站。家庭儲能電

3、站除了屋頂?shù)奶柲馨l(fā)電裝置，以及家庭用風力發(fā)電機產(chǎn)生的能源，還有社會供電系統(tǒng)的 低價電力來源，打個比方，電網(wǎng)輸入線就是水管，家庭儲能系統(tǒng)就是每個家庭的蓄水池。在社會用電低谷 時把富裕電力存入儲能系統(tǒng)，以備高峰時使用，不僅可作應急電源，更能為家庭節(jié)省電力開支。伴隨新能 源走向民用市場，特別是對于安裝屋頂光伏發(fā)電系統(tǒng)或家用小型風力發(fā)電機系統(tǒng)的家庭來說，家庭儲能系 統(tǒng)就成為其比不可少的設備之一。市場驅(qū)動力家庭儲能市場在近一兩年才逐漸興起，當前現(xiàn)實的需求來源于民眾對應急后備電源的需求，這在日本 表現(xiàn)尤為顯著。據(jù)對日本市場的調(diào)研數(shù)據(jù)，日本有多達7成的人期望實現(xiàn)實現(xiàn)電力的自產(chǎn)自銷，即利用太陽能等新能源 發(fā)

4、電系統(tǒng)及家用儲能系統(tǒng)等提供生活所需的全部能源。究其原因，這源于日本的特殊地理及環(huán)境因素。日 本是多發(fā)地震國，能源資源緊缺，電力供應緊張。今年3月，日本大地震給日本部分地區(qū)的電網(wǎng)造成了極大 的破壞，地震發(fā)生當天,電力負荷損失較重?！?11”東日本大地震引發(fā)福島核泄漏危機之后，電力不足引發(fā)的 不安籠罩著日本老百姓的生活。這迫使日本民眾脫離國家電網(wǎng)的控制，實現(xiàn)能源的自給自足。作為一個地 區(qū)特例，日本的家庭儲能市場驅(qū)動力可見一斑，這也成為各大廠商爭相搶占的成熟市場之一。伴隨智能電網(wǎng)在全球的火熱發(fā)展，智能住宅作為智能電網(wǎng)建設覆蓋千家萬戶的市場需求也將啟動。日 本各大廠商覬覦家庭儲能市場的遠景目標并不僅僅

5、是因為把家用蓄電池用做發(fā)生災害時的應急電源的需求 日益增多。而在于通過組合使用太陽能發(fā)電系統(tǒng)等，推動可再生能源的采用以及構(gòu)筑智能電網(wǎng)，會使市場 進一步擴大。這一點從今天的德國市場可見端倪。我們把智能電網(wǎng)覆蓋下的家庭稱之為智能化住宅，要想發(fā)揮其功能，必須實現(xiàn)“創(chuàng)能、蓄能及節(jié)能”三 者聯(lián)動，即由家庭太陽能或風能發(fā)電系統(tǒng)生成電力，由家庭儲能系統(tǒng)存儲電力，從而實現(xiàn)電力的完全自由 化供給。德國自1997年在全球范圍為最早開始實施“百萬屋頂計劃氣 這直接導致了德國的民用新能源發(fā)電 市場大增。依賴于德國的光伏固定電價(FIT)的高補貼額度，居民實現(xiàn)了家庭電力的自給自足并能從中獲得 賣電收益。而今年年初德國相

6、關(guān)部門宣布下調(diào)光伏固定電價后，民眾認為比起賣掉太陽能電池所發(fā)的電力， 在家中自己使用更為劃算。這直接導致了德國家庭儲能系統(tǒng)的市場興起。今年九月份在德國漢堡舉行的太 陽能電池學會暨展會“EU PVSEC”的展區(qū)內(nèi)，許多德國企業(yè)紛紛展示了家用蓄電系統(tǒng)，并均給出了具體的上 市時間。廠商的信心無疑來源于對德國市場的認同。德國市場的當前需求無疑將代表未來全球的最大市場 需求。特別是在新能源得到大規(guī)模利用的國家，其市場前景更為看好。另外，家庭儲能系統(tǒng)擁有最基本的應急電源屬性，這也為其開辟了邊遠山區(qū)，城鄉(xiāng)結(jié)合部等電力供應 不穩(wěn)定地區(qū)的市場。上海中興派能能源科技有限公司總經(jīng)理袁偉巍在接受中國儲能網(wǎng)記者采訪時表

7、示：特 別是在中國等發(fā)展中國家，電力供應的不穩(wěn)定性造就的家庭儲能市場規(guī)模將是很大的一個市場。全球的發(fā) 展中國家及不發(fā)達和落后地區(qū)對此的需求將尤為強烈。談到中國的家庭儲能市場，國務院發(fā)展研究中心研究員張永偉表示：電價制度同樣對家庭儲能的市場 起到至關(guān)重要的作用。儲能的全面應用有一點就是電價制度。家庭儲能從基本上來講屬于用戶側(cè)基于峰谷 價差的儲能應用，這一點也不例外。如果峰谷價差超過0.8元，儲能的應用就更易推廣起來。峰谷電價機制 將有可能拉動儲能的快速應用。從大的方面來講，峰谷電價機制更有利于節(jié)能減排，建立這樣的一種機制 不僅僅有利于儲能的應用。另外一方面要考慮是否要專門制定一個專門的儲能電價。

8、對于德國等發(fā)達國家， 其民用的峰谷電價機制較為完備，這對促進民眾采購家庭儲能系統(tǒng)起到了推動作用。在中國大地區(qū)推廣屋 頂光伏建設并不現(xiàn)實，由于中國人口眾多，在城市內(nèi)擁有獨棟的可鋪設太陽能面板的建筑的家庭少之又少。 而在農(nóng)村地區(qū)，從農(nóng)民的意識和經(jīng)濟能力上來講，都需要很長的一個時間。中國當前較為現(xiàn)實的家庭儲能 需求來自于峰谷電價機制，把峰谷電價差全面推廣并拉大價差，或?qū)⒂型麊舆@一市場的大規(guī)模發(fā)展。最合適的模式？美國加州可持續(xù)能源中心當前正在組織一項有關(guān)延長電動汽車用蓄電池使用壽命的聯(lián)合研究，他們希 望通過回收電動汽車動力蓄電池來建立更為廉價的家庭儲能系統(tǒng)，加州大學為此項目提供了 99.2萬美元的

9、研發(fā)經(jīng)費。這項研究的原因在于：即便經(jīng)過了幾年或者幾千次的深度循環(huán)充放電，動力蓄電池組的可利用電量仍 然保持在70%-80%之間，或許30%的電池性能衰減對電動汽車來說是非常不利的，但對于常用的家庭儲能 系統(tǒng)而言，這些剩余的電量卻顯得綽綽有余。在延長蓄電池使用周期的同時省去一大筆蓄能裝置的投資費 用，可謂一石二鳥之舉。當前鋰電池的最大市場集中于電動汽車動力電池。家庭儲能系統(tǒng)僅僅需要能量型電池。廢棄動力電池 回收再生產(chǎn)為能量型儲能電池的思路值得研究。這可能將大大降低家庭儲能系統(tǒng)的制造成本，更加方便在 普通民眾間推廣。巳經(jīng)有公司在對此進行嘗試。2011款雪佛蘭沃藍達電動汽車鋰離子電池擁有8年/16萬

10、公里的保質(zhì)期。 而電池組技術(shù)的研發(fā)人員表示電池組的實際運行可比該承諾時間更長、距離更遠。但當電池組的容量只剩 下原來16千瓦時的80%，就意味著該電池巳經(jīng)不適合上路了，可以賦予其他用途ABB計劃使用五個或更 多沃藍達電池組組裝成為一個儲能單位，就像一個特大型的備用電池。而對于此項設想到底可不可行，還需要更多的實踐研究。未來市場遠景據(jù)全球領先的市場研究機構(gòu)Pike Research數(shù)據(jù)，至到2020年，民用住宅光伏市場將增長到3GW規(guī)模， 如果僅僅按照10%的最低儲能配置需求，家庭儲能市場的規(guī)模就將達300MW，按照鋰離子電池345美元 /KW的安裝成本計算，鋰離子電池家庭儲能系統(tǒng)的市場價值在1億美