儲能技術(shù)及其在新能源電力系統(tǒng)的應(yīng)用

摘 要：能源需求和環(huán)境惡化是全球性問題，開發(fā)使用新能源是共同趨勢。新能源使用具有隨機(jī)性，間歇性，新能源電力系統(tǒng)就需要儲存技術(shù)來維持它的穩(wěn)定性與連續(xù)性。本文介紹了目前各種電力儲存技術(shù)的優(yōu)缺點及其應(yīng)用領(lǐng)域，然后針對新能源電力系統(tǒng)，指出優(yōu)化儲能技術(shù)是有待深入研究的課題。

關(guān)鍵詞：電力系統(tǒng)；新能源；儲能技術(shù)

0引言

隨著社會不斷發(fā)展，能源需求不斷增加，能源供需矛盾和環(huán)境壓力日益凸顯出來，我們需要著力發(fā)展新能源以彌補傳統(tǒng)能源的欠缺。目前，我國的能源結(jié)構(gòu)也在不斷的優(yōu)化。傳統(tǒng)能源和新能源發(fā)電已經(jīng)形成并存的局面，這也讓智能電網(wǎng)變得復(fù)雜起來。因為像火電、水電等傳統(tǒng)發(fā)電一般具有可靠的調(diào)控性能，而相較之下，新能源發(fā)電就充滿了不可確定性。隨著季節(jié)氣候變化，隨著季節(jié)氣候的變化，這些能源可吸收量必然會受到影響，它們向電網(wǎng)種輸送的電能就會產(chǎn)生波動。電力生產(chǎn)過程是連續(xù)的，生產(chǎn)，傳輸，分配和消費是一脈相承的，這就要求生產(chǎn)與消費幾乎是同時完成的，一旦有供不應(yīng)求或供過于求的情況出現(xiàn)時，就會對系統(tǒng)的穩(wěn)定性造成影響。而儲能技術(shù)就是在系統(tǒng)中增加了一個存儲電能的環(huán)節(jié)，使原來的系統(tǒng)變得“靈活”起來，即剛性系統(tǒng)轉(zhuǎn)變?yōu)槿嵝韵到y(tǒng)。并且從經(jīng)濟(jì)效益上來說，儲能技術(shù)也為企業(yè)帶來了可觀的利潤。目前我國的儲能技術(shù)發(fā)展良好，發(fā)展前景可觀。儲能技術(shù)作為新能源電網(wǎng)安全經(jīng)濟(jì)運行的核心技術(shù)，世界各國也在極力研發(fā)，這也是各國在新能源發(fā)電領(lǐng)域競爭的核心技術(shù)。

1儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)的作用

①在發(fā)電方面有著穩(wěn)壓、穩(wěn)流以及削峰填谷的作用。②在輸電方面，它可以延緩輸電設(shè)備投資，改善電能的質(zhì)量，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性。③在配電方面，儲能技術(shù)的應(yīng)用，能緩解高峰電荷需求，延緩網(wǎng)絡(luò)升級擴(kuò)容；應(yīng)對故障方面，可以保證供電的穩(wěn)定性。④在用電這一環(huán)節(jié)，可以輔助分布式發(fā)電的接入，改善電能質(zhì)量，維護(hù)用電安全與穩(wěn)定。

2各種儲能技術(shù)類型及其特點

2.1物理儲能

物理儲能及是以物理的方式將電能轉(zhuǎn)化為其他形式的能量存儲起來，在用電高峰時，再將能量釋放出來。這種方法環(huán)保無污染，利用天然資源即可實現(xiàn)儲能。

2.1.1抽水儲能

在這種模式下，上、下游均設(shè)置有水庫，當(dāng)處在負(fù)荷低谷或豐水季節(jié)時，儲存設(shè)備當(dāng)作電動機(jī)使用，將下游水庫中的水運往上游水庫中儲存起來；當(dāng)處在用電高峰或枯水季節(jié)時，儲能設(shè)備當(dāng)作發(fā)電機(jī)使用，這時上游水庫中的水就可以用來發(fā)電。抽水儲能的特點是運行靈活，儲存能量大，成本低，但是受水文和地質(zhì)的約束，地理位置要求較高。它可以用于削峰填谷，電網(wǎng)調(diào)頻調(diào)相，以及作為備用電源。

2.1.2壓縮空氣儲能

負(fù)荷低谷時，利用電能將空氣壓縮并貯存在水庫、地下洞穴等；用電高峰時，將空氣加熱升溫膨脹通入燃?xì)廨啓C(jī)，帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電。壓縮空氣儲能技術(shù)的特點是節(jié)省燃料，成本低，容量大，但是場地要求較高。這種儲能技術(shù)通常用于削峰填谷和調(diào)頻調(diào)相。

2.1.3飛輪儲能

負(fù)荷低谷時，電動機(jī)帶動飛輪高速運轉(zhuǎn)，將電能轉(zhuǎn)化為機(jī)械能；用電高峰時，飛輪帶動發(fā)電機(jī)發(fā)電，將機(jī)械能轉(zhuǎn)化為電能輸送到電網(wǎng)中。飛輪儲能的特點是壽命長，安全性能好，但是它的能量密度低，成本較高。這種儲能方式一般用于電能峰谷調(diào)節(jié)，電能質(zhì)量調(diào)節(jié)等。

2.2電化學(xué)儲能

電化學(xué)儲能的方式主要是利用電池實現(xiàn)電能和化學(xué)能的相互轉(zhuǎn)換以達(dá)到存儲電能的目的。

2.2.1鉛蓄電池

鉛蓄電池采用稀 作為電解液， 和 作為電池的正負(fù)極。工作原理是，放電時，正極的 與稀 反應(yīng)生成 和 ，負(fù)極的 和稀 反應(yīng)生成 ；充電時，正極的 反應(yīng)生成 ，負(fù)極的 反應(yīng)生成 。這種儲能電池儲能容量大，成本低，但是能量密度低，充電速度慢，并且伴隨著重金屬污染。它可以用于電力系統(tǒng)調(diào)峰，也可以用于新能源汽車中。

2.2.2鋰離子電池

在充電時，鋰原子失去電子生成鋰離子，鋰離子通過電解質(zhì)向負(fù)極（碳素材料）轉(zhuǎn)移，然后結(jié)合外部電子再還原成鋰原子；放電時，他的反應(yīng)歷程和充電時相反。鋰離子電池能量密度高，轉(zhuǎn)化效率高，但是成本高。目前，鋰離子電池儲能容量較小，它可以應(yīng)用于數(shù)碼產(chǎn)品中，也可以進(jìn)入新能源汽車，電動車等領(lǐng)域。

2.2.3鈉硫電池

鈉硫電池的電解質(zhì)（陶瓷管）是固態(tài)，電極（正極是熔融 ，負(fù)極是液態(tài) 和 熔鹽）是熔融液態(tài)。放電時， 通過陶瓷管，電子通過外部電路流動產(chǎn)生電壓；充電時， 釋放 ，再通過陶瓷管重新還原成 。鈉硫電池作為一種特殊化學(xué)電源，它的能量密度高，壽命長，充放電效率高，可用于削峰填谷，以及大容量儲能電站中等。

2.2.4液流電池

液流電池又稱為氧化還原液流電池，它的電解液由離子交換膜隔開，進(jìn)而形成電池的正負(fù)極。電池工作時，電解液中的活性物質(zhì)離子在各自的，反應(yīng)室中往返流動，并發(fā)生氧化還原反應(yīng)進(jìn)而完成電能的儲存與釋放。這種電池容量高，壽命長，安全性能好，但是其體積相對較大，通常適合大容量存儲。

2.3電磁儲能

電磁儲能是利用電磁場，將電能以電磁能的形式存儲在其中的儲能技術(shù)，主要包括超導(dǎo)磁儲能和超級電容器儲能。

2.3.1超導(dǎo)磁儲能

超導(dǎo)磁儲能利用特殊超導(dǎo)材料制成的環(huán)形電感線圈存儲磁場能量。儲能時，電流在線圈中可以無損耗的循環(huán)流動進(jìn)而將能量儲存在直流電產(chǎn)生的磁場中。這種儲能技術(shù)容量高，效率高，無污染，通常用于改善電能質(zhì)量，維護(hù)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性。

2.3.2超級電容器

超級電容器的核心就是利用雙層原理存儲電能整個充放電過程具有良好的可逆性，幾乎不發(fā)生化學(xué)反應(yīng)。這種儲能裝置效率高，壽命長，但是其能量密度低，通常用于，電力削峰填谷，調(diào)頻以及改善電能的質(zhì)量。

3結(jié)論

本文綜述了目前已有的電力儲存方式的原理、特點及其應(yīng)用領(lǐng)域。我們發(fā)現(xiàn)這些儲能技術(shù)各有其優(yōu)缺點，僅靠某一種儲能技術(shù)很難滿足新能源電力系統(tǒng)的儲存要求。我們必須加大對儲能技術(shù)的研究與應(yīng)用，以實現(xiàn)一種容量大，效率高，速度快，成本低的一種新型儲能技術(shù)，使新能源電力系統(tǒng)能夠穩(wěn)定、高效的運行，這是各國在儲能技術(shù)方面競爭的核心，是有待深入研究的課題。

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作者簡介：

孫樂樂，出生年月：1999 6.4，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：安徽省六安市，當(dāng)前職務(wù)：學(xué)生，學(xué)歷：本科，研究方向：電力系統(tǒng)自動化