試析儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

張東明 王震 文小龍 熊航 趙永剛 丁佳樂(lè) 連婷

摘要：隨著科技的不斷進(jìn)步，智能電網(wǎng)以及能源互聯(lián)網(wǎng)也隨之進(jìn)步，人們對(duì)于電能的需求量越來(lái)越大，電力系統(tǒng)對(duì)于儲(chǔ)能技術(shù)的要求也就隨之升高。儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)的各個(gè)環(huán)節(jié)都得到應(yīng)用，因此儲(chǔ)能技術(shù)的發(fā)展也會(huì)對(duì)整個(gè)電力系統(tǒng)產(chǎn)生影響?，F(xiàn)在關(guān)于儲(chǔ)能技術(shù)各個(gè)國(guó)家都有相應(yīng)的政府對(duì)此進(jìn)行支持，我國(guó)也沒(méi)有例外。相信隨著儲(chǔ)能技術(shù)愈發(fā)規(guī)?；軌蜃寖?chǔ)能技術(shù)更好的應(yīng)用到我們的生活中，給人們的生活帶來(lái)便利。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能技術(shù);電力系統(tǒng);應(yīng)用

一、儲(chǔ)能技術(shù)的意義和作用

由于我國(guó)近幾年來(lái)社會(huì)的快速發(fā)展，傳統(tǒng)的化石能源日漸匱乏，并且化石能源的開采也會(huì)嚴(yán)重影響社會(huì)環(huán)境，生態(tài)環(huán)境形勢(shì)不容樂(lè)觀，這些問(wèn)題都極大的促進(jìn)了新型能源技術(shù)的發(fā)展，同時(shí)也促進(jìn)了供電形式的轉(zhuǎn)型，但是在這些供電形勢(shì)中受各種因素影響，加大了鐵路配電部門的控制難度。而儲(chǔ)能技術(shù)能夠有效的解決供電過(guò)程中脈沖性與間歇性，是電力系統(tǒng)供電更加穩(wěn)定可靠。同時(shí)，傳統(tǒng)的電網(wǎng)負(fù)荷常常處于動(dòng)態(tài)平衡的狀態(tài)，但是這種平衡狀態(tài)極易被破壞，導(dǎo)致電力系統(tǒng)不能正常工作，因此，這種傳統(tǒng)的電網(wǎng)系統(tǒng)難以滿足當(dāng)代社會(huì)的發(fā)展。但是在引入儲(chǔ)能技術(shù)后，電力資源可以被儲(chǔ)存載利用，提高了電力資源的使用效率，顛覆了傳統(tǒng)的供與用同時(shí)進(jìn)行的局面，電力的供需之間的實(shí)時(shí)平衡也不再那么重要，儲(chǔ)能技術(shù)為鐵路部門運(yùn)行的穩(wěn)定性提供了良好的發(fā)展環(huán)境。

二、儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

2.1電池儲(chǔ)能應(yīng)用

電池儲(chǔ)能是智能電網(wǎng)體系中運(yùn)用最為廣泛的一種技術(shù)。無(wú)論是在智能電網(wǎng)發(fā)電、輸電環(huán)節(jié)，還是在智能電網(wǎng)配電和用電環(huán)節(jié)，電池儲(chǔ)能系統(tǒng)都得到廣泛運(yùn)用?？傮w而言，儲(chǔ)能技術(shù)具有發(fā)電功能、保障電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、供電功能和促進(jìn)再生能源利用等功能。作用表現(xiàn)為削峰填谷、備用電源、提高新能源并網(wǎng)能力和電網(wǎng)調(diào)頻。第一，電池儲(chǔ)能在發(fā)電環(huán)節(jié)的應(yīng)用。將電池儲(chǔ)能系統(tǒng)運(yùn)用到智能電網(wǎng)體系中，可以大大提升電網(wǎng)運(yùn)輸?shù)陌踩院透咝?。電池?chǔ)能系統(tǒng)的容量配置需要根據(jù)智能電網(wǎng)運(yùn)行方式和運(yùn)用目標(biāo)進(jìn)行綜合評(píng)估與核算。就目前我國(guó)示范工程智能電網(wǎng)儲(chǔ)能容量而言，平滑風(fēng)電功率儲(chǔ)能容量為一般風(fēng)電的25%左右;智能電網(wǎng)體系中的穩(wěn)定功率儲(chǔ)能系統(tǒng)容量為一般風(fēng)電的65%左右。由此可見，智能電網(wǎng)儲(chǔ)能體系中大規(guī)模風(fēng)/光發(fā)電場(chǎng)儲(chǔ)能容量一般在幾十兆瓦上，存儲(chǔ)時(shí)間較長(zhǎng)。

2.2壓縮空氣儲(chǔ)能

壓縮空氣儲(chǔ)能（compressed-airenergystorage，CAES）技術(shù)是目前除抽水蓄能外唯一一種單體容量可以超過(guò)百M(fèi)W的高效儲(chǔ)能技術(shù)。壓縮空氣儲(chǔ)能電站具有存儲(chǔ)時(shí)間長(zhǎng)、資本損耗較小、建設(shè)投資和發(fā)電成本均低于抽水蓄能電站的優(yōu)勢(shì)，并且可實(shí)現(xiàn)模塊化組建。CAES主要用于峰谷電能回收調(diào)節(jié)、平衡負(fù)荷、頻率調(diào)制、發(fā)電系統(tǒng)旋轉(zhuǎn)備用等。特別適用于解決大規(guī)模集中新能源發(fā)電的平滑輸出問(wèn)題。近日由國(guó)家電網(wǎng)公司支持，清華大學(xué)研發(fā)了“非補(bǔ)燃?jí)嚎s空氣儲(chǔ)能”技術(shù)。該技術(shù)的優(yōu)點(diǎn)是：系統(tǒng)配置靈活，系統(tǒng)效率可達(dá)70%以上;投資成本低;適用于大規(guī)模儲(chǔ)能和分散式儲(chǔ)能，不發(fā)電時(shí)可作調(diào)峰使用;碳排放為0;可以提供天然的冷、熱、電三聯(lián)供;可以在電網(wǎng)電壓不足時(shí)提供自然支撐調(diào)壓。

2.3混合儲(chǔ)能系統(tǒng)

混合儲(chǔ)能系統(tǒng)主要是蓄電池儲(chǔ)能體系。蓄電池由于在技術(shù)特性方面具有互補(bǔ)性，因此將其結(jié)合可以使職能電網(wǎng)系統(tǒng)產(chǎn)生巨大功效。就蓄電池系統(tǒng)而言，具有密度大、壽命短、功率小、效率低、充電功率較差等特點(diǎn);蓄電池系統(tǒng)具有密度低、壽命長(zhǎng)、功率大、效率高、充電功率性能良好等特點(diǎn)。因此，將蓄電池系統(tǒng)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，可以起到優(yōu)勢(shì)互補(bǔ)的作用，因此其在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較為廣泛。但是，蓄電池在電力系統(tǒng)中不能同時(shí)使用，否則會(huì)大大降低電容器功率和使用壽命，破壞電池儲(chǔ)存系統(tǒng)的性能。

2.4飛輪儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

將飛輪儲(chǔ)能技術(shù)引入智能電網(wǎng)系統(tǒng)中，不僅可以提高電可再生能源接納能力，還可以保障電網(wǎng)系統(tǒng)的安全與穩(wěn)定運(yùn)行。隨著科學(xué)技術(shù)的不斷發(fā)展以及現(xiàn)代信息技術(shù)發(fā)展腳步的加快，可再生能源被大量引入智能電網(wǎng)系統(tǒng)和輸電系統(tǒng)，給輸電系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運(yùn)行帶來(lái)了一定挑戰(zhàn)。將飛輪儲(chǔ)能技術(shù)與風(fēng)力發(fā)電技術(shù)進(jìn)行有機(jī)結(jié)合，不僅可以大大提升風(fēng)能利用效率，還可以降低發(fā)電成本，有利于電力企業(yè)實(shí)現(xiàn)經(jīng)濟(jì)可持續(xù)發(fā)展。電力系統(tǒng)中故障問(wèn)題和運(yùn)輸風(fēng)險(xiǎn)問(wèn)題都是“暫態(tài)穩(wěn)定性”問(wèn)題，對(duì)智能電網(wǎng)儲(chǔ)能系統(tǒng)影響較大。而飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)可以靈活處理職能電網(wǎng)系統(tǒng)中的故障問(wèn)題，從而保障電力系統(tǒng)安全、穩(wěn)定、快速運(yùn)行。飛輪儲(chǔ)能技術(shù)具有速度快、容量大、密度小等優(yōu)勢(shì)。事實(shí)上，在同樣容量下采用風(fēng)輪儲(chǔ)能技術(shù)可以獲得雙倍調(diào)節(jié)效果

2.5抽水蓄能

儲(chǔ)能技術(shù)應(yīng)用后節(jié)省了大量的自然能源，并且電力系統(tǒng)供電效率得到了提升。技術(shù)發(fā)展應(yīng)用最廣泛的是抽水儲(chǔ)能，將能量保存，需要時(shí)將水放出，利用落差產(chǎn)生的水流沖擊來(lái)達(dá)到發(fā)電目標(biāo)。這種發(fā)電方式不會(huì)造成能源污染以及生態(tài)環(huán)境失衡?；A(chǔ)設(shè)施建設(shè)時(shí)要對(duì)儲(chǔ)水部分進(jìn)行設(shè)計(jì)，抽水的力量大小也要符合實(shí)際需求，結(jié)合發(fā)電站規(guī)模來(lái)計(jì)算。容量增大所存儲(chǔ)的能量也隨著增大，實(shí)現(xiàn)供能目標(biāo)需要輸水系統(tǒng)參與，管道與儲(chǔ)能部分連接要緊密，減少管道的彎度與傾斜角度，這樣能夠保留最大的水流沖擊力，一次抽水后能量釋放是持續(xù)的，可以達(dá)到數(shù)小時(shí)甚至幾天，保障了發(fā)電環(huán)節(jié)的連續(xù)性。

三、結(jié)語(yǔ)

綜上所述，雖然我國(guó)的儲(chǔ)能技術(shù)有了明顯的發(fā)展，但是與發(fā)達(dá)國(guó)家相比還有較大差距，同時(shí)，對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用還不成熟，在某些儲(chǔ)能技術(shù)的缺點(diǎn)上還沒(méi)有得到有效的解決。但是，電力儲(chǔ)能技術(shù)對(duì)電力系統(tǒng)的作用是毋庸置疑的，因此，我國(guó)要大力發(fā)展與創(chuàng)新儲(chǔ)能技術(shù)，為電力系統(tǒng)提供可靠保證。

參考文獻(xiàn)：

[1]叢晶，宋坤，魯海威，高曉峰，肖白.新能源電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)研究綜述[J].電工電能新技術(shù)，2014，03：53-59.

[2]葉季蕾，薛金花，王偉，吳福保，楊波.儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用現(xiàn)狀與前景[J].中國(guó)電力，2014，03：1-5.

[3]耿曉超，朱全友，郭昊等.儲(chǔ)能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用[J].智能電網(wǎng)，2016，4（1）：54-59.

（作者單位：國(guó)網(wǎng)新疆電力有限公司巴州供電公司）

作者簡(jiǎn)介：張東明（1987.11.28），性別：男;籍貫：山東省肥城市;民族：漢;學(xué)歷：碩士研究生;職稱：中級(jí)工程師;研究方向：電力系統(tǒng)穩(wěn)定分析。