储能技术在电力系统领域的应用与展望

储能技术在电力系统领域的应用与展望

发表时间：2018-06-25T15:27:36.337Z 来源：《电力设备》2018年第8期作者：李占龙

[导读] 摘要：近年来，我国在全国范围内进行电网改造和升级，对工业企业进行节电改造，对全国居民的生活节能节电给予补贴，标志着我国电力工业已经进入需求侧管理时代。

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摘要：近年来，我国在全国范围内进行电网改造和升级，对工业企业进行节电改造，对全国居民的生活节能节电给予补贴，标志着我国电力工业已经进入需求侧管理时代。电力储能技术的引入将有效削减负荷峰谷差，降低供电成本，有效实现需求侧管理。同时，规模储能技术的广泛应用将大大增强电网对大规模可再生能源的接纳能力，实现间歇式可再生能源发电的可预测、可控制、可调度，促进传统电网的升级与变革，实现发电和用电之间在时间和空间上的解耦，彻底改变现有电力系统的建设模式，促进电力系统从外延扩张型向内涵增效型的转变，提高供电可靠性和电能质量。

关键词：储能技术；电力系统；应用

储能技术在电力系统中的应用前，需要了解储能技术的常用类型，具体包括以下两种类型，一种为直接式储能技术，即通过电场合磁场将电能储存起来，如超级电容器、超导磁储能等，均归属于直接式储能技术的范畴；另一种是间接式储能技术，这是一种借助机械能和化学能的方式对电能进行存储的技术，如电池储能、飞轮储能、抽水储能、压缩空气储能等等。

一、储能技术在电力系统中的应用现状

（一）抽水蓄能系统

这种技术最早在日本和美国应用。上个世纪中期美国就已经建立了抽水储能系统，抽水技术在其中占据十分之一的比例，适用于水资源比较充足的地区，我国的抽水储能发电容易受到环境的影响，很多地区并不能使用这种方法，从技术上来说是落后于美日的，发电的规模已经达到17.530GM。

（二）压缩空气储能电站

这种储能技术最早应用与德国，在投入使用后，发电效率得到了提升，剩余的能源经过处理后还可以投入使用，在这种情况下，发电工程可以减少一些资金上的投入，形成了资源再利用的效果。储能是对热量的部分进行处理，若是不使用压缩空气的技术，很多剩余的能量得不到利用，这就会导致能源被浪费，而且对环境也会造成影响。德国应用的空气压缩储能最早的应用已经一直沿用到今天，使用了几千次，可以说在技术上是非常完善的，其他国家多数都是借鉴德国的实践经验。我国在这方面的应用几率也非常大，很多技术上的问题也做出了预防。

（三）飞轮储能系统

这项技术主要是控制轴承的质量，当质量减轻到一定的程度后，飞轮运转的效率也会得到极大的提升。欧洲的一些企业对轴承的材质进行了更新，将传统的材料换成了高强度纤维，质量强度不变的情况下，飞轮的重量会减轻，储能效果就会更好。

（四）储能技术在电力系统中的发展前景

如今各国都比较重视太阳能以及风能等可再生清洁能源的利用，将这些燃料替代以往发电使用的化石燃料已经成为一种趋势，根据不同国家的特点，储能技术的应用也是各有区别，但新能源的开发已经是必经之路。因此未来储能技术的发展应该接入更多的可再生能源，减少电力系统建设的相关成本，同时也是为电力系统的稳定发展提供了保障。

二、新能源电力系统中储能技术具有的作用

（一）储能系统在不同供电场所的应用

1.电力调频调压系统。针对于钢厂等大量短周期大负荷接入，导致局部电网频率和电压大幅波动，造成电网不稳定，影响其他用电设备稳定性。故此种情况考虑再电网侧加入储能系统，可以满足对电网一次调频和调压的快速响应要求。此种类型储能系统只需满足短时大功率调节要求，可采用超级电容或其他功率型电池进行短时储能；

2.新能源发电侧储能系统。由于新能源发电具有间歇性、波动性和难预测性的特点，大规模的接入势必导致电网调节困难，因此会造成大量的弃光弃风问题，在新能源发电侧增加储能系统可以很好的解决这些问题，把消耗不掉的电量储存起来，在发电不足或用电高峰时放出，可以使发电趋于平滑、稳定；

3.商用储能系统。对于企业、工厂、商业写字楼、充电站等用电量大，负载波动大，或具有峰谷电价差等场所，可以通过储能系统来削峰填谷，稳定电网供电或赚取电价差。且在电网停电情况下可快速切换到离网供电模式，实现系统应急供电，保证重要负载的持续供电。

（二）灵活储能技术

近年来，我国大力发展可再生能源和分布式发电，鼓励新能源电源并网、利用。未来家庭光伏发电电池储能、社区储能、分布式发电及微电网、电动汽车等，因其灵活性将得到广泛应用。将来，供应侧以新能源为主，用能侧则是清洁、灵活的使用方式。电动汽车作为一种非常重要的灵活负荷和一种储能设施，可以向一些小微电网、微电网、商业区域输电，参与局部的电网平衡；可以为新能源大规模地进入能源系统，并网消纳，提供负荷。电动汽车储能电池接入全球能源互联网，通过合理安排充电时间，辅助电网调峰，实现低谷充电、高峰放电。

（三）电网频率调节

调频是维护电网安全运行的关键技术，为保证电力系统安全稳定运行，要求调频机组能快速、精确地响应调度指令。大型火电调频机组持续运行导致发电机组负荷率下降和环境污染等问题。储能技术参与调频服务的最大优势是其具有快速和精确的响应能力，单位功率的调节效率较高。储能技术非常适合解决短时电力供应和需求之间的不平衡问题，为电网提供调频服务，其调频响应速度远快于常规火电机组。根据美国电力市场的调频电源比较分析，储能调频效果是水电机组的1.7倍，是燃气机组的2.5倍，是燃煤机组的20倍以上。具有快速调节能力的储能技术能够更有效地提供调频服务。

（四）ES系列储能变流器在光伏发电系统中的应用

ES系列产品是专门用于电池储能系统的大功率并网双向变流器，具有削峰填谷和平抑新能源发电出力波动等功能，有利于电力设备降

低供电成本，促进可再生资源的应用。双向储能变流器具有自动同步并网功能，对于电网没有冲击，并且在设计时候具有一体化的特点，安装方便，还可以实现触摸屏显示。例如在2010年底，索英电气东莞松山湖工业区1MW/2MWH储能示范项目提供的1MW储能变流器和监控系统，不仅保证了电力储能设备的稳定性，还使得供电更加的高效，基于此可以将双向储能变流器应用到光伏发电系统中，能够实现光伏发电的稳定性和高效性。

总结：

随着雾霾等各种环境问题的出現，可再生能源也逐渐受到了各方的重视。其中，在利用可再生能源的过程中最为关键的是储能技术，其影响可再生能源的“发—输—配—用”电的每一环节，不仅能够降低用电高峰期的供电需求，而且增加现在电网系统的运行能力和设备的使用率；同时其也能够保证电网的安全与稳定，进而提升供电品质和用电能力，这均能实现经济社会安全而稳定的需求。

参考文献：

[1]朱熀秋,汤延祺.飞轮储能关键技术及应用发展趋势[J].机械设计与制造,2017（1）：265-268.

[2]陈仕卿,许剑,张新敬等.储能过程设计参数对压缩空气储能系统性能影响研究[J].热能动力工程,2017,32（3）：40-46.