新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)探討

趙玉娟

摘 要：對于新能源電力系統(tǒng)而言，儲能技術(shù)能夠?qū)㈦S機性的自然能源轉(zhuǎn)變?yōu)榭煽氐碾娏Y源，從而成為未來能源發(fā)展的關(guān)鍵技術(shù)環(huán)節(jié)。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，儲能技術(shù)將突破技術(shù)瓶頸，為新能源電力系統(tǒng)提供穩(wěn)定的儲能需求，從而推動全球能源結(jié)構(gòu)轉(zhuǎn)型，實現(xiàn)能源供應(yīng)的綠色化。本文對新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)進行了探討。

關(guān)鍵詞：新能源 電力系統(tǒng) 儲能技術(shù) 應(yīng)用

儲能技術(shù)在新能源的利用方面已經(jīng)逐漸成為主要的發(fā)展研究技術(shù)，而這項技術(shù)也會繼續(xù)改變以往傳統(tǒng)的發(fā)電生產(chǎn)模式。儲能技術(shù)也在提高設(shè)備的生產(chǎn)效率，處理電力系統(tǒng)中一些故障等方面發(fā)揮著非常重要的作用。針對現(xiàn)代電力系統(tǒng)的相關(guān)現(xiàn)狀，對儲能技術(shù)進行更深入的研究和開發(fā)，加強儲能技術(shù)在現(xiàn)代電力系統(tǒng)的應(yīng)用都有著非常積極的進步意義。

一、新能源電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的分析

（一）電磁場儲能技術(shù)

電磁場儲能技術(shù)又可細(xì)分為：超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)、超級電容器儲能系統(tǒng)和熔融鹽續(xù)熱儲能系統(tǒng)。這三者系統(tǒng)不同于常見的儲能系統(tǒng)，目前對其的實用技術(shù)仍然不成熟，存在很多技術(shù)性的問題需要解決，且由于成本、自然因素等各方面的限制，對其的應(yīng)用研究也受到制約，不如機械儲能技術(shù)應(yīng)用的廣泛。要使電磁場儲能技術(shù)能夠大量的投入電力系統(tǒng)的運行需要大量人力財力的堆積，目前來說比較困難

（二）飛輪儲能技術(shù)

飛輪儲能技術(shù)主要實現(xiàn)方式為在真空環(huán)境中利用電動機帶動高速旋轉(zhuǎn)的飛輪，使得電能轉(zhuǎn)化成機械能的一種技術(shù)。在真空環(huán)境中設(shè)備摩擦損耗低，風(fēng)阻小壽命長，但是在現(xiàn)實生活中環(huán)境的搭建以及系統(tǒng)安全保障方面價格不菲，無法大面積普及于小型場合。但在目前較為發(fā)達(dá)的美、日、澳等國普及程度較廣，它可以針對電網(wǎng)中的故障問題靈活有效的進行處理，保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、可靠的運行。

（三）抽水儲能技術(shù)

抽水儲能技術(shù)則是利用水資源的重力勢能進行存儲轉(zhuǎn)化，在電網(wǎng)低負(fù)荷時將水資源從低水池抽入于高水池，將電能轉(zhuǎn)化成重力勢能，而在電網(wǎng)高負(fù)荷時釋放高水池的蓄水利用重力勢能進行發(fā)電。整個儲能過程可以簡化成能量的轉(zhuǎn)化：電能轉(zhuǎn)化為勢能，而勢能又轉(zhuǎn)化成電能，通過往復(fù)循環(huán)實現(xiàn)電力系統(tǒng)中的能量儲存。一般情況下抽水儲能的釋放時間為幾個小時到幾天不等，綜合利用率高，在電力系統(tǒng)調(diào)峰填谷的情況下應(yīng)用程度高。這種儲能技術(shù)有效利用自然能源，緩解高峰用電壓力。但是該技術(shù)對于電力系統(tǒng)基礎(chǔ)設(shè)施的建設(shè)要求較高，需要合理設(shè)計解決儲水問題，并且還要保障與實際需求量吻合的抽水量。

（四）壓縮空氣儲能技術(shù)

壓縮空氣儲能技術(shù)利用報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞或者新建儲氣井等環(huán)境在電網(wǎng)低負(fù)荷情況下將電能轉(zhuǎn)化為壓縮的空氣勢能，而在電網(wǎng)高負(fù)荷情況下利用壓縮的空氣勢能發(fā)電轉(zhuǎn)化為電能的一種儲能技術(shù)，同樣主要應(yīng)用于電力系統(tǒng)的調(diào)峰填谷情況下。因為壓縮的空氣具有較強的勢能，因此該技術(shù)對于空氣壓縮設(shè)備的要求十分嚴(yán)苛，所以在使用前期對于儲能設(shè)備需要進行全方位的安全檢查，避免安全隱患，杜絕事故發(fā)生。

（五）超級電容器儲能技術(shù)

超級電容器儲能技術(shù)是依據(jù)電化學(xué)雙層理論研發(fā)總結(jié)的技術(shù)，主要依據(jù)于吸附電解質(zhì)溶液中異性離子，在電極表面生成雙層電荷而實現(xiàn)充電目的。該技術(shù)中的核心元件為電極，整個裝置實現(xiàn)儲能技術(shù)絕大部分依賴于電極分離吸附離子的能力，面積越大的存儲電荷分離出密度更高的電荷也就形成了更大容量的電容。該技術(shù)具備壽命長、功率大、節(jié)能環(huán)保的特性，因此通常應(yīng)用于時間短、功率大，負(fù)載平滑和電能質(zhì)量峰值功率的場合。

二、新能源電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的應(yīng)用

（一）風(fēng)能電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的合理運用

系統(tǒng)瞬時功率平衡水平對于新能源電力系統(tǒng)的穩(wěn)定運行具有重要作用，儲能技術(shù)的運用，能夠充分滿足有功功率及無功功率需求，從而實現(xiàn)對系統(tǒng)這一水平的優(yōu)化，以保證其穩(wěn)定運行。例如風(fēng)能電力系統(tǒng)中的電壓穩(wěn)定性問題，可以采用超導(dǎo)儲能技術(shù)。這一技術(shù)的運用能夠針對系統(tǒng)中的風(fēng)速擾動及聯(lián)絡(luò)線短路問題進行解決。據(jù)仿真表明，運用超導(dǎo)儲能技術(shù)后，出現(xiàn)網(wǎng)絡(luò)故障后，依然能夠?qū)崿F(xiàn)風(fēng)電場的穩(wěn)定，在風(fēng)速擾動的情況下，也可以實現(xiàn)風(fēng)電場平滑輸出。該技術(shù)主要運用在并網(wǎng)型風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)中，通過對SMES模型等的構(gòu)建，以及對最優(yōu)反饋矩陣的計算，能夠發(fā)現(xiàn)，在儲能技術(shù)運用下，輸出電壓的穩(wěn)定性得到了巨大的改善。再例如風(fēng)能電力系統(tǒng)中的頻率穩(wěn)定性問題，也可以通過儲能技術(shù)進行解決。這一問題的解決，主要集中在平滑風(fēng)電輸出功率方面。據(jù)仿真證明，飛輪儲能系統(tǒng)在這一部分運用中能夠發(fā)揮巨大的作用，可以通過其充放電操作，實現(xiàn)這一問題的有效解決。同時，SMES裝置的運用，也能夠按照系統(tǒng)負(fù)荷變動對處理進行適當(dāng)?shù)恼{(diào)整，以維護風(fēng)能電力系統(tǒng)中頻率的穩(wěn)定性，改善系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用不足情況。風(fēng)電出力缺乏可控性是影響風(fēng)能電力系統(tǒng)穩(wěn)定的根本原因，儲能技術(shù)的運用，具有平滑風(fēng)電出力的功能，能夠提升風(fēng)能的可調(diào)度性。在平抑風(fēng)電出力波動中，可以運用串并聯(lián)型超級電容器儲能系統(tǒng)的電路拓?fù)?，具仿真表明，串并?lián)補償能夠有效平滑風(fēng)電出力，抑制電壓暫降，對風(fēng)能的不確定性進行改善，從而增強風(fēng)電場的穩(wěn)定性。同時，也可以在基于全功率變頻器的永磁同步風(fēng)電機組的直流母線上并聯(lián)飛輪儲能裝置。通過這一技術(shù)的運用，實現(xiàn)模糊控制，能夠達(dá)到穩(wěn)定風(fēng)電機組輸出功率的目的。

（二）光伏并網(wǎng)中儲能技術(shù)的合理運用

在光伏并網(wǎng)中，主要存在的問題也是系統(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(yīng)用，在光伏系統(tǒng)負(fù)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。

總而言之，儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用不僅僅實現(xiàn)了電能的儲存，同時解決的傳統(tǒng)電能即發(fā)即用的特點，還有效解決了傳統(tǒng)輸電系統(tǒng)中高峰輸電的問題。國家電力單位，在實際工程中應(yīng)用新能源時，仍需要不斷深入研究蓄能技術(shù)，保證新能源電力系統(tǒng)運行的穩(wěn)定性，從而推動電力企業(yè)健康可持續(xù)發(fā)展。

參考文獻

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