储能技术及其在电力系统中的应用与发展

储能技术及其在电力系统中的应用与发展

摘要：在我国快速发展过程中，经济在快速发展，社会在不断进步，对于电力

的需求在不断提高，针对目前储能技术，介绍了储能技术的定义及分类方式，详

尽阐述了储能技术在电力系统中的应用，同时基于我国电力系统现状，对相应储

能技术的发展进行了重点研究。储能技术作为一类充满前景的节能方式，在未来

电力工业发展进程中将起到重要作用。

关键词：储能；电力系统；电网；可再生能源；节能

引言

通过对相关一系列储能技术进行分析和研究，就能对我国电力系统在实际运

行过程中的状况进行全面的了解。通过运用新能源，能科学有效的处理能源大规

模缺乏这一问题。在对系统自身稳定性进行加强的基础上，还能对其全面性给予

保证，进一步提高功率在波动过程中的指令，加强电能质量，对出现的问题进行

科学处理。现阶段无论是储能系统的前期规划，还是中期进行推动的过程，都能

加强经济性，对资源配置进行不断优化的基础上，还能保证不同场合的储能系统

都能得到科学有效的运用。

1储能技术应用分析

1.1压缩空气储能技术

空气压缩储能系统是基于燃气轮机技术而产生的一种系统，其主要作用为储

存能量，这一系统于电力系统用电低峰段可有效转化电能，并储存已经完成转化

的能量，而用电高峰段可有效释放高压空气，在此基础上保证发电机能量的充足，使发电机正常运行。现阶段，压缩空气储能系统主要分为两种类型，一种类型为

新型压缩空气储能系统，该系统可有效缩减机组规模，控制在100MW范围内，

另一种类型为传统电站，通过天然气及洞穴储存能量，且一般情况下单台机组规

模在100MW以上。同时，根据储能系统能否耦合其他热力系统，可将其划分为

制冷循环耦合系统、内燃机系统、燃气轮机系统及燃气蒸汽结合循环耦合系统，

而就目前来看，空气压缩储能技术在现代电力系统中的应用范围较为广泛，但是

化石燃料会对储能效率产生不良影响，且在地理条件方面存在约束。

1.2?飞轮储能技术

当前飞轮储能技术主要包括旋转的质量块和轴承。轴承采用的技术为磁悬浮，可使因旋转摩擦而产生的能量损耗有效减少，通过储能效率的提升，达到延长其

是使用年限的目的。因为外界因素对其有较大的影响，所以飞轮储能技术的推广

与抽水储能的推广相比还有一定的差距。从理论上分析，飞轮储能技术只有在真

空环境中才能达到较高的储能效率，但是在实际生活中是无法实现真空的。在真

空环境下风不会对飞轮产生阻力，旋转模块通过连接发电机组，利用电子遥控设

备对飞轮的旋转速度进行有效控制，最终对电力资源实现储备。运用飞轮技术对

人工操作的要求较低，日常维护也相对简单，不会花费较多的成本，而且还更加

环保，与我国科学发展的思想相符合。飞轮技术主要对短时间的储能应用比较适用。

2储能技术在电力系统中的应用与发展

2.1储能技术在电力系统中的应用

传统电力系统的运行必须时刻保持发电与负荷之间的动态平衡，也就是“即

发即用”。因此，电力系统的规划、建设和运行保障等都遵循“供需平衡”的基本原则。随着社会经济的发展和人们生活水平的不断提升，电力系统中的高峰负荷也

在持续大幅增加。为了满足这些短时间的高峰负荷，发电企业和电网公司只能不

断地增加投资发电、输电、配电等电力设备，这又导致电力系统整体负荷率偏低，电力资产综合利用率也较低。对电力系统应用而言，储能的作用主要体现在功率

等级及其作用时间上。储能的作用时间是区别传统电力系统即发即用设备的最显

著的标志，先进、高效的大规模储能系统能为这些问题的解决和电力系统升级改

造提供有效的手段。传统化石能源的日益匮乏和环境的日趋恶化，驱使以火力发

电为代表的传统发电方式按照用电负荷进行调度。以风能、太阳能为代表的可再

生能源的发电方式则取决于自然资源条件，具有天生的波动性和不确定性，调节

控制难度较大。先进、高效的大规模储能可在很大程度上缓解可再生能源发电的

不确定性和波动性，使间歇性、低能源密度的可再生能源得到更广泛的利用。规

模化储能技术的应用贯穿于电力系统的发电、输电、配电和用电各个环节可满足

高峰负荷的供电需求，有效减少发电厂和电网不必要的重复建设，提高现有发电

装机容量的利用率和电网运行效率，可有效应对电网故障，提升用电可靠性。实

施削峰填谷、计划跟踪、平滑输出等策略，可有效降低可再生能源发电的波动性

和不确定性，减少弃风、弃光造成的浪费，实现电动汽车规模化使用，并通过“梯次利用”等技术实现与电力系统的有效配合。总上所述，规模化储能技术能改变现有电力系统必须供需瞬时平衡的传统模式，在未来的能源革命中将发挥越来越重

要的作用。

2.2在大型互联电力系统稳定控制中的应用

在现代化社会不断发展中，储能技术的出现改变了稳定控制电力系统的思维

方式，而且随着电气工程领域越来越广泛地运用到储能技术，也为现代化建设创

造了有利条件。而在电气工程领域中比较典型的对储能技术的应用，是其在大型

互联电力系统稳定控制中的应用。使用传统的PSS，通过利用发动机的附加磁对

抑制系统的局部震荡可起到良好的控制效果，但是如果对大型复杂互联电力系统

在工作中产生的区域间多模式低频振荡问题，利用传统的PSS发动机附加磁对其

进行控制可能会得不到预期效果。究其原因主要是PPS发挥其作用离不开发电机

组的励磁控制，但是可能在某一条输电线路中最有效的控制部位和控制点之间存

在较大的距离，因此得到的效果不尽人意。因为传统的电力系统会导致机组间出

现震荡，动态功率可能会因为任何一个微小的干扰而出现不平衡，但是如果储能

装置的容量足够且具有较快的响应速度，便可以主动对其进行控制，保证系统功

率在任何情况下都能实现平衡。假如在系统运行中，发电机的励磁系统不会同时

和电力系统稳定装置产生作用，便能对其最有效的部位实现最方便的运用。而该

控制装置产生的控制量可以对系统震荡的源头直接发生作用，因此大型互联电力

系统的稳定控制中对储能技术的有效应用，是现代化科技进一步发展的重要推动

力量。

2.3太阳能系统中的应用

对于太阳系统而言，主要分为两个方面，一方面是光伏系统;另外一方面是光热系统。这两个系统能够把太阳辐射直接有效的转变为电能。光热技术能进一步

将太阳当成发热源。通过供冷和制热对光热发电进行积极的开展，在供暖和加工

发电等以及能够和化学染料等相关反应能促进化学燃料在发电中的效率。在一定

程度上调节太阳能，保证其无论在时间上，或者是空间都可以实现相互平衡，保

证其长期和短期应用能力得到提升，然而这种方式并不能够对用户自身所有需求

给与满足，但是通过采取间接性的供电方式，就能符合用户的实际需求。

结语