分布式储能在电力系统中的应用及现状分析

分布式储能在电力系统中的应用及现状分析

摘要近年来，随着储能技术经济性的不断提升，储能在可再生能源发电、智能电网、能源互联网建设中的作用日益凸显，我国也相继出台政策鼓励储能技术的建设与应用。根据接入方式及应用场景的不同，储能系统的应用主要包含集中式与分布式两种形式。集中式应用的储能系统一般在同一并网点集中接入，目前，在大规模可再生能源发电并网、电网辅助服务等方面主要采用此形式，具有功率大（数兆瓦到百兆瓦级）、持续放电时间长（分钟级至小时级）等特点。分布式应用的储能系统接入位置灵活，目前多在中低压电力系统、分布式发电及微电网、用户侧应用。分布式储能的功率、容量的规模相对较小。

关键词分布式储能；电力系统；应用及现状

前言

储能技术是解决可再生能源间歇性和不稳定性、提高常规电力系统和区域能源系统效率、安全性和经济性的迫切需要，是发展“安全、高效、低碳”的能源技术、占领能源技术制高点的“战略必争领域”，储能在分布式可再生能源应用与智能微网领域具有重大的战略需求、重要的研究价值和巨大的发展潜力[1]。

1 分布式储能类别及其特点

分布式储能的方式多种多样，各种储能方式都有其适宜的应用领域。储能形式主要分为机械储能、电磁储能、电化学储能这三大类。机械储能包括抽水储能、压缩空气储能、飞轮储能；电磁储能包括超导储能、电容储能、超级电容器储能等；电化学储能包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池等。另外，根据充放电的外部特性，分布式储能又可以分为功率型和能量型两种，前者功率密度大，适合提供快速的功率响应，例如超级电容、超导储能等；后者能量密度大，适合提供长时间的能量支撑，例如压缩空气储能、铅酸电池、锂离子电池、液流电池、钠硫电池等。

目前，各种分布式储能技术的发展水平不同，成本也有明显差异，在能量密度、功率密度、循环寿命、效率及环保性等方面都有各自的特点。铅酸电池凭借其技术成熟、价格低廉等优势在电力系统中得到了广泛的应用，但是由于其功率密度小，充电时间长，循环寿命短，對环境也有一定的影响，尽管成本低廉，也不能成为今后电池发展的方向。相比之下，锂电池、钠硫电池等能量、功率密度大，使用寿命长，目前已经获得了不错的发展，虽然价格相对高昂，但随着技术的不断进步，不久将得以广泛应用。对于功率型储能，超级电容储能相比其他储能技术更为成熟，成本也相对低廉，应用更为广泛。

2 分布式储能在电力系统的应用及现状分析

2.1 削峰填谷

近年来，电网负荷峰谷差日益增大，可再生能源发电在电网渗透率的不断提高又进一步导致电网调峰压力增大。利用储能装置在负荷高峰时期放电，负荷低谷时期从电网充电，减少高峰负荷需求，节省用电费用，从而达到改善负荷特性、参与系统调峰的目的。通过实施削峰填谷，可以提高电力系统设备的利用率并且延缓或减少发-输-配电环节设备的扩容与升级。

根据实施主体的不同，储能系统进行削峰填谷的目标也有差异：①当储能系统实施主体为电网时，从电网调峰角度考虑，为减少常规发电机组的开停机次数以及旋转备用的容量，储能系统削峰填谷的目标应为负荷波动小、峰谷差小。②当储能系统实施主体为用户或者第三方投资方时，储能系统削峰填谷的目标则变为节省电费、最大限度套利。目前的储能系统削峰填谷控制策略多以负荷波动最小为目标函数，并辅助经济性分析，从而实现储能系统充放电的优化管理。

2.2 提高供电可靠性和电能质量

为防止电力系统的重要用户在电网故障或停电时的经济损失，通过配置一定容量的储能系统作为应急电源或不间断电源，可有效提高供电可靠性。另外，储能系统可实现高效快速地有功和无功控制，快速响应系统扰动，调整频率与电压，补偿负荷波动，提高系统运行稳定性，改善电能质量。

2.3 调频

储能系统尤其是电池储能技术具备响应速度快、双向调节能力等优点，比传统的调频手段更加高效。但由于储能系统经济性的制约，电池储能系统的容量比传统调频电源小，因此储能系统参与系统调频一般是与传统的调频电源进行组合使用。在储能参与系统一次调频方面，对储能系统辅助常规机组进行一次调频的控制策略进行了研究，主要使用了改进下垂控制方法。储能系统也可与风电联合提高风电机组的一次调频能力。此种模式下，也会相应减小风电场弃风量。在储能参与系统二次调频方面，针对传统调频中，火电机组响应速度慢、机组爬坡速率低等问题，主要从储能系统辅助调频的角度，提出了基于模糊控制、遗传算法、灵敏度分析的储能系统参与调频控制方法，从而改善电网调频性能。

2.4 分布式可再生能源消纳

分布式风电、光伏等可再生能源发电的随机性、波动性特点将会对其接入的电力系统运行控制产生冲击。储能系统可平滑分布式风光发电的有功功率波动、改善电能质量、提高跟踪计划出力的能力，从而减小分布式风光发电对电网的冲击，促进电网接纳高渗透率分布式可再生能源发电的能力。目前，储能系统提高集中式大规模可再生能能源发电方面，主要开展了平滑风光出力波动、跟踪计划等方面的控制技术研究，成果较多。分布式可再生能源发电由于接入位置、利用方式与集中式发电不同，因此控制需求也有差异，这方面的研究目前刚处于起步阶段[2]。

2.5 参与用户侧需求响应

需求响应是通过价格信号或激励机制使电力用户做出响应，引起的负荷特性变化满足电力系统运行要求。分布式储能的收益主要来自两方面：一方面通过基于价格的需求响应，节省电费；另一方面，通过激励机制参与响应，获得补贴或优惠电价。随着储能技术经济性提升以及分时电价、激励政策的加强，分布式储能在用户侧的需求响应将有很大的应用前景。

3 结束语

分布式储能用于电力系统中，极大地改善了新能源发电并网给电力系统带来的冲击，同时提高了用户的用电可靠性，在未来的发展潜力巨大。

参考文献

[1] 叶季蕾.储能的集中式/分布式应用[J].电气应用，2017，（11）：15-16.

[2] 范士雄，蒲天骄，刘广一，等.主动配电网中分布式发电系统接入技术及其进展[J].电工技术学报，2016，31（S2）：92-101.