有關微電網(wǎng)儲能技術的分析

摘 要：微電網(wǎng)是一項新型電網(wǎng)形式，在整個電力系統(tǒng)中其可作為一個可控單元，用于科學的輸配電，滿足不同領域的用電需求，有效穩(wěn)定本地電壓，減少線損，提供連續(xù)電源。而儲能技術在微電網(wǎng)中發(fā)揮著不可替代的重要作用，極大地提高了微電網(wǎng)的供電連續(xù)性和可靠性，因此應加大對微電網(wǎng)儲能技術的分析研究，應用微電網(wǎng)儲能技術的優(yōu)勢。文章分析了微電網(wǎng)儲能技術的優(yōu)勢，闡述了微電網(wǎng)儲能技術應用，以供參考。

關鍵詞：微電網(wǎng)；儲能技術；分析

近年來，我國各個領域的用電負荷大幅度上漲，但是電網(wǎng)建設相對比較緩慢，不斷增大的輸電容量直接影響了電網(wǎng)的可靠性和穩(wěn)定性。在這種背景下，微電網(wǎng)快速發(fā)展，微電網(wǎng)儲能技術也越來越成熟和完善，利用微電網(wǎng)能夠滿足一片區(qū)域以內(nèi)的正常用電需求，建微電網(wǎng)，在微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)中利用風能和太陽能等綠色能源，實現(xiàn)實時、穩(wěn)定、可靠地供電。微電網(wǎng)儲能技術的發(fā)展前景十分廣闊，應積極加大對其的研究。

1 微電網(wǎng)儲能技術的優(yōu)勢

1.1 電力調(diào)峰

分布式電源構成微電網(wǎng)微源，受到天氣因素的影響，微源負荷量經(jīng)常發(fā)生各種變化，并且由于微電網(wǎng)規(guī)模不大，很難進行自我調(diào)節(jié)，所以微電網(wǎng)運行過程中經(jīng)常受到電力負荷波動的影響。而微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)在實際應用中，其在負荷低谷狀態(tài)下，能夠儲存大量的多余電能，然后在負荷高峰狀態(tài)下向微電網(wǎng)反饋電能，從而滿足電網(wǎng)的功率需求。在微電網(wǎng)中儲能系統(tǒng)發(fā)揮著能源緩沖的重要作用，其有效提高了電能利用率，實現(xiàn)不同狀態(tài)下的電力調(diào)峰。

1.2 改善微電源

潮汐能、風能、太陽能等綠色能源，多具有不可控和不均勻性，電能輸出經(jīng)常發(fā)生變化，而微電源輸出能量隨著風力、溫度、光照等變化而變化，所以需要微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)，例如，當微電網(wǎng)需要進行維護檢修或者無風狀況下的風力發(fā)電，又或者夜間的太陽能發(fā)電，通過微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)可以發(fā)揮一定的過渡作用，從而改善微電源的供電質(zhì)量。

1.3 短時供電

微電網(wǎng)在運行過程中，常見的有孤島運行模式和并網(wǎng)運行模式。通常情況下，配電網(wǎng)和微電網(wǎng)保持并網(wǎng)運行狀態(tài)，一旦電網(wǎng)電能質(zhì)量發(fā)生變化或者發(fā)生運行故障，電網(wǎng)和微電網(wǎng)及時斷開，保持獨立運行狀態(tài)，微電網(wǎng)在獨立運行和并網(wǎng)運行之間的模式轉(zhuǎn)換，存在部分功率缺額，通過在微電網(wǎng)中設置儲能系統(tǒng)，可以實現(xiàn)微電網(wǎng)的平穩(wěn)過渡。在使用新能源進行發(fā)電時，受到外界因素的影響，會直接影響電能輸出穩(wěn)定性，通過微電網(wǎng)儲能系統(tǒng)可以實現(xiàn)供電的連續(xù)性和穩(wěn)定性。

1.4 提高電能質(zhì)量

為了滿足電力系統(tǒng)對于電壓不對稱、電壓閃變、電流諧波畸變、功率因數(shù)等要求，微電網(wǎng)需要和電網(wǎng)保持并網(wǎng)運行狀態(tài)，經(jīng)停電次數(shù)、供電頻率、電壓等進行嚴格控制，而微電網(wǎng)儲能技術發(fā)揮著特別重要的作用，經(jīng)?？刂撇⒕W(wǎng)逆變器，可以調(diào)節(jié)負荷和電網(wǎng)和儲能系統(tǒng)之間輸送的無功負荷和有功負荷，從而提升電能質(zhì)量。

2 微電網(wǎng)儲能技術應用

2.1 超導儲能技術

超導儲能系統(tǒng)主要由超導體線圈組成，及時儲存電網(wǎng)供電勵磁能量，然后在有需要的情況下將這部分儲存能量向負荷供電或者輸送回電網(wǎng)。這種超導儲能技術具有非常高的能量返回效率和很快的能量釋放速度，所以通過超導儲能系統(tǒng)能夠隨時調(diào)節(jié)電網(wǎng)的無功功率、有功功率、頻率和電壓。然后超導體的市場價格比較昂貴，一次性投資費用相對較高。近年來，電力電子技術和高溫超導技術的快速發(fā)展，使得微電網(wǎng)中的超導儲能系統(tǒng)越來越完善。同時，超導儲能系統(tǒng)的四象限調(diào)節(jié)非常靈活，功率吞吐能力較高，其能夠有效提升電網(wǎng)阻尼，及時跟蹤電網(wǎng)電氣量的變化，在異步發(fā)電機上連接超導儲能裝置，其可以有效控制異步發(fā)電機轉(zhuǎn)速偏差量，從而提高微電網(wǎng)運行的穩(wěn)定性和可靠性。

2.2 蓄電池儲能技術

蓄電池儲能技術的應用非常廣泛，在電網(wǎng)中無功補償裝置和蓄電池儲能的配合，可以滿足電網(wǎng)的高峰負荷需求，有效抑制電壓閃變和波動，但是蓄電池的充電器必須具有限流、穩(wěn)流、限壓、穩(wěn)壓功能，充電電流和電壓必須控制在一定范圍內(nèi)，因此蓄電池充電回路非常復雜，并且蓄電池的充放電次數(shù)受到限制，充電時間較長，維護檢修費用相對較高，使用壽命是有限的。若蓄電池的短路或者過度充電很容易引發(fā)爆炸事故，其安全性較低。當前，蓄電池儲能技術主要包括以下幾種形式：

（1）鋰離子電池。鋰離子電池是一種高能量的新型二次電池，具有循環(huán)壽命長、無污染、儲能密度高、體積小、電壓高等優(yōu)點，然而鋰離子電池的內(nèi)部設置過充電保護電路和外部采用特殊的包裝材料，使得鋰離子電池的加工生產(chǎn)成本較高。

（2）鉛酸蓄電池。鉛酸蓄電池的應用比較廣泛，生產(chǎn)技術成熟、原材料不受限制、成本低廉，可以進行大規(guī)模生產(chǎn)，然而鉛酸蓄電池容易受到外界環(huán)境因素的影響，其體積較大，不容易裝卸。

（3）其它電池。近年來，液流釩電池和鈉硫電池的應用研究越來越成熟，國外一些發(fā)達國家在微電網(wǎng)中運用了這兩種電池，其使用壽命長，不會發(fā)生放電現(xiàn)象，能量效率較高，然而受到價格因素的影響，實現(xiàn)大規(guī)模的加工生產(chǎn)需要一段時間。

2.3 超級電容器儲能技術

超級電容器主要由特殊多孔材料介質(zhì)加工制作而成，其介電常數(shù)較高，存儲容量和耐壓能力更大，結(jié)合不同的儲能原理，超級電容器包括電化學電容器和雙電層電容器。和蓄電池儲能相比，超級電容器儲能裝置具有較長的能量儲存時間、良好的高低溫性能、較快的充放電速率、較高的充放電效率以及較大的功率密度，并且超級電容器運行中無運動元件，幾乎不需要進行維護檢修，具有較高的可靠性，因此在微電網(wǎng)中應用超級電容器，其優(yōu)勢非常明顯，例如，在偏遠地區(qū)，利用風能和太陽能進行發(fā)電，若應用蓄電池儲能系統(tǒng)，其存在一定的污染，并且使用壽命補償，而超導儲能裝置的成本又抬高，而通過運用超級電容器，其實現(xiàn)穩(wěn)定、可靠的電源供應，但是仍然需要加大對超級電容器的應用研究，解決電容串聯(lián)均壓、電壓波動大、能量密度低等問題。

2.4 飛輪儲能技術

飛輪儲能技術的研究較早，隨著電力電子技術、高強度碳素纖維、磁懸浮技術的發(fā)展，飛輪儲能技術越來越成熟。利用飛輪儲能技術存儲能量過程中，電能通過飛輪存儲為機械能，當有供電需求時，飛輪再將動能轉(zhuǎn)換為電能，利用電力電子設備實現(xiàn)輸出電能的電壓和頻率變換。飛輪儲能技術具有高儲能量、壽命長、建設周期短、效率高特點，無污染，充放電沒有限制，然而和其他儲能技術相比，飛輪儲能技術的維護檢修比較復雜，費用相對較高。在微電網(wǎng)中應用飛輪儲能技術，可以有效提高電網(wǎng)供電的可靠性和穩(wěn)定性，改善電能質(zhì)量。

3 結(jié)束語

近年來，電網(wǎng)建設規(guī)模越來越大，但是超高壓、集中式輸電模式暴露出越來越嚴重的問題，通過應用微電網(wǎng)，可以很好地滿足電力負荷分散要求，有效提高電網(wǎng)供電可靠性，而儲能技術作為微電網(wǎng)中最關鍵的一項技術，隨著各種新能源的快速發(fā)展，微電網(wǎng)儲能技術將越來越完善，要加快微電網(wǎng)的發(fā)展建設，發(fā)揮不同儲能技術的優(yōu)勢，不斷提高電網(wǎng)運行效益。

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