作者：2019级本科生 覃天飞、汪靖峰、陈文俊、高垲楠 能源与动力工程系

指导老师：吕俊复 能源与动力工程系

关键词：弃风弃光、能量转换、能量储存、沙子、气力输送

摘要

根据近几年我国在电力领域的相关数据，我国在风能、太阳能等清洁能源方面发展迅速，全国装机容量得到了大幅提升，但与此同时伴随着许多问题，而其中由于电网承载能力不足，发电功率不稳定等因素导致的弃光、弃风的问题较为突出。在这样的背景之下，如果有一套系统能利用中间介质暂时将能量储存起来如飞轮储能这样的装置，能够在很大程度上降低弃风、弃光的量，提高能量的利用效率。在吕俊复老师的指导下，我们决定尝试搭建一个以沙为储能介质的系统，这个系统能够将电网未能及时消纳的电能转化为机械能进行储存，在用电高峰期或发电量不足时将机械能转化为电能。在此过程中考虑到沙的特殊性质，我们希望尝试利用气力输送这种技术实现快速的能量转化过程。

一.输沙储能系统的必要性

据统计，近几年我国在弃风、弃光电量比例上有一定的下降，但从总量上看仍然很高。

图1 2017-2019我国弃风、弃光电量统计图

经过调研不难发现储能技术方面的发展在实际的广泛应用上是比较艰难的，储能技术仍然还有很大进步空间。输沙储能系统尚未被开发出来，存在很大的发展和实践空间。

二.输沙储能系统的可行性

沙子性质干燥且呈颗粒状，具有一定的流动性，通过气力输送能够方便快捷运输沙子进行上沙与放沙。在发电量较大而不能及时被电网消纳时，运行系统上沙储能；在发电量不足时运行系统放沙驱动沙轮机转动发电。这样的储能系统能够很好适应西北地区的情况，同时也可以作为分布式储能的一个方向，为我国电能储能领域做出贡献。

图2 输沙系统简化示意图

三.项目具体实施情况

“输沙系统”项目已经基本完成了文献调研，前期设计以及后期设备的采集工作，在此过程中积极与导师交流，不断完善设计方法以及装置的搭建方法、调试方法等，但由于现实条件限制，目前仍停留在装置的搭建工作阶段。

图3 小组成员与导师讨论

图4 装置部分零件

四.项目展望

输沙储能系统看似简单，但实际的运行与搭建并不是那么容易，在下一个阶段，我们将重点关注系统的搭建与实际性能，不断进行优化，希望以最简单的装置实现最大效率的能量转化，以满足其能够具有被实际运用到储能中的条件。