新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)

新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)中國電器科學研究院股份有限公司廣東廣州510800[2][3]摘要：在近幾年的發(fā)展中，新能源技術(shù)開始廣泛應用到電力系統(tǒng)中，但是由于傳統(tǒng)觀念與技術(shù)水平的影響，中國的電力儲能技術(shù)依然存在一些問題，比如技術(shù)水平相對落后，不能滿足實際的發(fā)展需要。儲能技術(shù)結(jié)合新能源的應用能夠有效地解決我國目前的能源問題，改善系統(tǒng)的穩(wěn)定性和完整性。本文主要對新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)進行分析。關(guān)鍵詞：新能源；電力系統(tǒng)；儲能技術(shù)1、新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)1.1物理儲能技術(shù)物理儲能技術(shù)包括三種形式，抽水儲能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能。其中抽水儲能是目前應用最為廣泛且規(guī)模最大的儲能方式，具有成本低、水資源使用量大、功率耗損值高等特征。該方式在實際應用中需要在上下游地區(qū)分別建設(shè)水庫，利用電動機水泵抽水，完成電能轉(zhuǎn)換流程。抽水儲能技術(shù)是直接將電能轉(zhuǎn)化成重力勢能，以此完成發(fā)電的一種方式，整個過程中能源轉(zhuǎn)化可達到7成以上，損耗相對較少。壓縮空氣儲能方式是針對負荷地域波谷時，進行能源儲存，維持電能供應的一種方法。該方式利用高壓密封手段將空氣儲存在礦洞、儲氣罐、儲氣井等區(qū)域內(nèi)，當負荷達到高峰要求后，利用汽輪機釋放壓縮空氣，達到發(fā)電效果。并且轉(zhuǎn)化電能可達到75%以上。1.2化學儲能在新能源電力系統(tǒng)運行中，化學儲能是一種常見的新能源儲能技術(shù)，通過電池正負極的反應作用，實現(xiàn)化學能量與電力能源的有效轉(zhuǎn)化，以此滿足電力系統(tǒng)的用電需求，在達到電力系統(tǒng)儲能要求的基礎(chǔ)上，提高能源的利用率，保證電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，促進儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)能源儲存和轉(zhuǎn)化方面得以應用。在應用化學儲能技術(shù)時，要考慮到不同電池的性能參數(shù)（如表1）,根據(jù)電池屬性特點，判斷電池的使用功能，確保選用的電池能夠達到電力系統(tǒng)內(nèi)部能源轉(zhuǎn)化的標準。表1各類電池特性參數(shù)睿景誓厘傅W常園淮州壽窗宜放電池平制-自MMg3401卸勺神MIC「皿D'EO2'i鍥屠5W100C次"SO迎七網(wǎng)400'HM浬禹干1兩印iwa'iofflw曠蜀an、胡25W<1時g50"14：>gm<i1.3相變儲能相變儲能技術(shù)以吸收材料和釋放熱能為能源轉(zhuǎn)化方式，實現(xiàn)電力系統(tǒng)內(nèi)能源的有效轉(zhuǎn)換，滿足系統(tǒng)運行的電力需要。在實際應用中，相變儲能技術(shù)分為電儲熱、熔融鹽儲熱以及冰蓄冷三種形式，其中電儲熱主要利用水和金屬的作用進行能源儲存轉(zhuǎn)化，由于水儲能的成本較低，常被應用于新能源電力系統(tǒng)能源轉(zhuǎn)換中。而金屬儲能根據(jù)物體的形態(tài)變化，實現(xiàn)熱能的儲存和轉(zhuǎn)化工作，能夠?qū)崮苡行мD(zhuǎn)化成電力系統(tǒng)所需要的能源，提高能源的轉(zhuǎn)化率。熔融鹽儲能方式主要對鹽進行處理，結(jié)合自身熱導性能，完成電力系統(tǒng)內(nèi)部的能源轉(zhuǎn)化。冰蓄冷儲能方式以特殊的儲能形式，對冷能進行儲存，通過冰蓄冷的方法，實現(xiàn)冷能的有效轉(zhuǎn)化，提高電力系統(tǒng)內(nèi)部的制冷效果，從而降低電力系統(tǒng)的電力能源耗損量。相關(guān)調(diào)查研究顯示，截止到2021年，中國儲能市場裝機功率43.44GW，位居全球第一。各項儲能技術(shù)均保持良好發(fā)展態(tài)勢，其中抽水蓄能裝機功率37.57GW，占比86.5%；蓄熱蓄冷裝機功率561.7MW，占比1.3%；電化學儲能裝機功率5117.1MW，占比11.8%；其它儲能技術(shù)（此處指壓縮空氣和飛輪儲能）裝機功率占比0.4%。這充分說明了當前儲能技術(shù)應用以抽水儲能為主，化學儲能發(fā)展勢頭良好。圖1為各儲能技術(shù)能量與功率分布。

枷K樣能壓墻空，枷K樣能壓墻空，圖1各儲能技術(shù)能量與功率分布2、新能源電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的實際應用2.1在光伏并網(wǎng)中的應用在光伏并網(wǎng)中，主要存在的問題是系統(tǒng)瞬時功率的平衡水平問題，通過儲能技術(shù)的運用，能夠?qū)@一問題進行有效解決。在儲能技術(shù)的實際運用中，可以通過無源式并聯(lián)儲能方案的應用，在光伏系統(tǒng)負載功率等脈動形勢下，平滑蓄電池充放電電流。這一方法主要適用于獨立光伏系統(tǒng)。同時，在這一系統(tǒng)中，也可以運用混合儲能系統(tǒng)，對系統(tǒng)瞬時功率進行平衡。在具體操作中，需要將功率密度較高的超級電容、能量密度較大的磷酸鐵鋰電池進行組合，并對控制結(jié)構(gòu)及方式進行合理設(shè)置，以便其效用得以充分發(fā)揮。據(jù)仿真證明，這種混合儲能系統(tǒng)的運用，在維護系統(tǒng)運行穩(wěn)定性中，能夠起到十分明顯的作用。超級電容器蓄電池混合儲能在新能源電力系統(tǒng)中具有巨大的開發(fā)潛力，是未來儲能技術(shù)研究的重要趨勢。2.2在風能電力系統(tǒng)中的應用儲能技術(shù)應用于風電系統(tǒng)中，可有效地解決該電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性問題該電力系統(tǒng)的電壓穩(wěn)定性問題。在電力系統(tǒng)中運用的儲能技術(shù)一般是超導儲能技術(shù)，主要針對風電系統(tǒng)中的聯(lián)絡(luò)線短路以及風速擾動問題進行有效的解決。根據(jù)相關(guān)的仿真資料表明，風電系統(tǒng)中應用超導儲能技術(shù)，若風電系統(tǒng)出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障，則超導儲能技術(shù)能對網(wǎng)絡(luò)故障進行有效解決，并保證風電場的穩(wěn)定；在風電系統(tǒng)的風力受到擾動的情況下，超導儲能技術(shù)可保證風能電力系統(tǒng)風電場的輸出平滑。根據(jù)大量的仿真試驗數(shù)據(jù)表明，串并聯(lián)型超級電容器儲能系統(tǒng)可對風電出力的平滑性進行有效的改善，解決電壓下降、風能不確定性等問題，使得風電場穩(wěn)定性得以提高。3、新能源電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)優(yōu)化應用的措施3.1完善系統(tǒng)結(jié)構(gòu)新能源電力系統(tǒng)發(fā)展處于起步階段，儲能系統(tǒng)相關(guān)部分還存在缺陷或不足，相應的儲能效果有限。為了盡可能地提高儲能效率，在優(yōu)化應用儲能技術(shù)之際應進一步完善儲能系統(tǒng)結(jié)構(gòu)。也就是相關(guān)技術(shù)人員應詳細了解新能源電力系統(tǒng)的實際運行情況和儲能系統(tǒng)實際情況，掌握系統(tǒng)內(nèi)部結(jié)構(gòu)設(shè)置情況，從不同角度分析該系統(tǒng)，探究可提高該系統(tǒng)使用性能的方案，大膽創(chuàng)新，積極改進。在此基礎(chǔ)上對儲能系統(tǒng)的配套設(shè)備予以全方位的檢修，及時發(fā)現(xiàn)設(shè)備存在的異常情況，制定切實可行的處理方案，有針對性地處理、消除故障隱患，保證設(shè)備運行狀態(tài)良好。了解和分析電力系統(tǒng)各個模塊的工作狀態(tài)，當存在相關(guān)參數(shù)設(shè)置不符合標準要求的情況時，需及時修正，并注意設(shè)置儲能模塊和轉(zhuǎn)化模塊，使之能夠與儲能系統(tǒng)進行有效銜接，促使后續(xù)電力系統(tǒng)運行的過程中可通過模塊操作來控制儲能系統(tǒng)，使之良好運行，實現(xiàn)能源轉(zhuǎn)化存儲目的。3.2優(yōu)化儲能配置正常情況下，新能源電力系統(tǒng)選定特定儲能技術(shù)，后續(xù)工作重心放在該項儲能技術(shù)的儲能配置上，只有保證儲能技術(shù)應用與工作環(huán)境和工作方式相匹配，才能夠真正發(fā)揮儲能技術(shù)的作用，提高能源轉(zhuǎn)化率、降低能源轉(zhuǎn)化成本、避免能源浪費。為此，在具體優(yōu)化儲能配置的過程中，需要從業(yè)人員能夠了解儲能技術(shù)支持的電力系統(tǒng)運行實際情況，掌握關(guān)鍵數(shù)據(jù)，如電力負荷、轉(zhuǎn)化速率、電能損耗以及儲能速率等，如若某關(guān)鍵數(shù)據(jù)波動較大，則說明儲能技術(shù)配置存在異常情況，需要從業(yè)人員深入分析，提出可行性方案，對儲能技術(shù)應用予以調(diào)整，優(yōu)化儲能系統(tǒng)，如此即可保證儲能系統(tǒng)持續(xù)且良好地運行，實現(xiàn)能源存儲轉(zhuǎn)化目的，滿足電力系統(tǒng)用電需求。結(jié)束語:隨著新型能源與儲能技術(shù)的發(fā)展，我國未來的能源結(jié)構(gòu)必將向更加環(huán)保、更加健康的方向發(fā)展，會成為我國電力生產(chǎn)變革的主力軍，支撐人們的日常電力需求。只有加強對儲能技術(shù)的不斷優(yōu)化與創(chuàng)新，提高相關(guān)的技術(shù)應用水平，才可以為我國電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行提供重要的保證，推動我國現(xiàn)代電力行業(yè)及社會整體的進一步發(fā)展。