儲(chǔ)能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域中的應(yīng)用展望

熊平 張晶晶

摘要：在現(xiàn)代化社會(huì)中，應(yīng)用最為廣泛的能源就是電能，伴隨著各項(xiàng)技術(shù)飛速發(fā)展，重新調(diào)整了電能生產(chǎn)領(lǐng)域的流程化項(xiàng)目。作為國民經(jīng)濟(jì)增長的支柱性產(chǎn)業(yè)，電力企業(yè)要想達(dá)到人們對電能逐年增長的需求量，必須要對電能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)進(jìn)行進(jìn)一步的優(yōu)化。傳統(tǒng)的電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)具有很大的不足，使點(diǎn)電能供應(yīng)質(zhì)量大大下降，電能的供應(yīng)也相對滯后，發(fā)揮儲(chǔ)能技術(shù)的優(yōu)勢，能夠使電力生產(chǎn)的靈活程度得到顯著提高，對社會(huì)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展具有非常大的積極影響。

關(guān)鍵詞：儲(chǔ)能技術(shù);電氣工程領(lǐng)域;應(yīng)用

電能是當(dāng)今社會(huì)必不可少的應(yīng)用能源，其影響范疇十分廣泛，在技術(shù)發(fā)展的同時(shí)，電能生產(chǎn)領(lǐng)域也對其流程化項(xiàng)目作出了創(chuàng)新性調(diào)整，只有從根本上優(yōu)化電能生產(chǎn)結(jié)構(gòu)，才能滿足日益增加的電能需求，而電力產(chǎn)業(yè)也逐漸發(fā)展成為國民經(jīng)濟(jì)運(yùn)行的基礎(chǔ)性產(chǎn)業(yè)。以往的電網(wǎng)運(yùn)行系統(tǒng)存在一定的缺陷性，這就在一定程度上對電能的供應(yīng)造成了滯后性影響，而儲(chǔ)能技術(shù)的出現(xiàn)及應(yīng)用，就能有效提升電力生產(chǎn)的靈活性，為經(jīng)濟(jì)建設(shè)提供助推力，因此針對儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行應(yīng)用與發(fā)展研究是具有重要意義。

一、電能生產(chǎn)中存在的問題及儲(chǔ)能技術(shù)的作用

1、電力系統(tǒng)的安全運(yùn)行存在阻礙性問題。在當(dāng)今社會(huì)，電力需求不斷增加，這就使得電力系統(tǒng)不斷調(diào)整，其內(nèi)部運(yùn)行環(huán)境也就更加復(fù)雜，不僅電力系統(tǒng)容量呈現(xiàn)出了量化增加特點(diǎn)，電網(wǎng)更是有所拓展，而電網(wǎng)的穩(wěn)定性就會(huì)相對下降，這將會(huì)阻礙電力事業(yè)的高效發(fā)展，其運(yùn)行環(huán)境的安全性也難以得到基本保障，這就需要從電網(wǎng)運(yùn)行的實(shí)際情況入手，開展有針對性的強(qiáng)化工作，在這一環(huán)節(jié)中應(yīng)當(dāng)增強(qiáng)各個(gè)部分的強(qiáng)耦合性、系統(tǒng)運(yùn)行環(huán)境也需要作出適宜性調(diào)整。因此不難發(fā)現(xiàn)，大電網(wǎng)穩(wěn)定性的缺失，不僅會(huì)對電網(wǎng)運(yùn)行的安全性造成不良影響，更會(huì)阻礙電力事業(yè)的高效發(fā)展。

2、可再生能源的利用效率低。在當(dāng)今社會(huì)，能夠消耗總量不斷增加，例如石油等不可再生資源，在不斷開發(fā)并使用這類能源時(shí)，其存在量逐漸減少，并且呈現(xiàn)出了耗竭現(xiàn)象。因此，能源應(yīng)用問題日益激化，這就需要尋找替代能源，實(shí)現(xiàn)能源結(jié)構(gòu)的優(yōu)化調(diào)整，而風(fēng)能及太陽能等資源是可再生資源，在將這類資源進(jìn)行高效利用后，就能在一定程度上緩解能源應(yīng)用問題，實(shí)現(xiàn)能源的可持續(xù)發(fā)展。而電氣工程領(lǐng)域?qū)δ茉吹暮馁M(fèi)程度較高，為了解決能源利用現(xiàn)狀，就需要應(yīng)用可再生資源對應(yīng)用能源做出替換。但是在實(shí)際應(yīng)用環(huán)節(jié)，能源利用率卻普遍不高，并且穩(wěn)定性難以保證，這就使得資源利用效率難以提升。

二、現(xiàn)有儲(chǔ)能技術(shù)的方式

1、抽水儲(chǔ)能技術(shù)。按照任何容量建造的抽水儲(chǔ)能電站，儲(chǔ)存能量能夠釋放幾小時(shí)到幾天，效率在75%～80%之間，主要在頻率控制、能量管理等領(lǐng)域應(yīng)用。現(xiàn)如今，超過85GW?的抽水儲(chǔ)能機(jī)組在全世界運(yùn)行。儲(chǔ)存能量非常大是抽水儲(chǔ)能的最大特點(diǎn)，因?yàn)檫@一點(diǎn)使之十分合適于電力系統(tǒng)調(diào)峰和用作備用電源的長時(shí)間場合。

2、蓄電池儲(chǔ)能技術(shù)。高效的儲(chǔ)能的NaS?電池，可以輸出脈沖功率，輸出的脈沖功率可達(dá)連續(xù)額定功率的六倍，而這一切，可以在三十秒內(nèi)完成，這一特性使得和負(fù)荷的削峰填谷調(diào)節(jié)和電能質(zhì)量調(diào)節(jié)同時(shí)做到，使得整體設(shè)備的經(jīng)濟(jì)性得到提高。

3、飛輪儲(chǔ)能技術(shù)。通過磁懸浮軸承支撐的機(jī)構(gòu)和一個(gè)圓柱形旋轉(zhuǎn)質(zhì)量塊組成了現(xiàn)代飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)，大多數(shù)的飛輪儲(chǔ)能系統(tǒng)都是如此。為了提高系統(tǒng)的壽命而通過磁懸浮軸承來消除摩擦損耗。飛輪系統(tǒng)應(yīng)該在真空度較高的環(huán)境中運(yùn)行，以減少風(fēng)阻損耗而使得儲(chǔ)能效率得到保證。通過某種形式的電力電子裝置，連接飛輪與電動(dòng)機(jī)或者發(fā)電機(jī)，調(diào)節(jié)飛輪轉(zhuǎn)速，使得電網(wǎng)間的功率與儲(chǔ)能裝置交換實(shí)現(xiàn)。

三、儲(chǔ)能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用

1、應(yīng)用于大型互聯(lián)電力系統(tǒng)的穩(wěn)定控制。隨著社會(huì)的現(xiàn)代化建設(shè)，電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制的思維方式被儲(chǔ)能技術(shù)的出現(xiàn)而改變，儲(chǔ)能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域的應(yīng)用日益增多，這在很大程度上促進(jìn)了社會(huì)的現(xiàn)代化建設(shè)。儲(chǔ)能技術(shù)在大型互聯(lián)電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制中的應(yīng)用，是儲(chǔ)能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域中的典型應(yīng)用，對于抑制系統(tǒng)發(fā)生的局部震蕩，使用傳統(tǒng)的PSS，通過發(fā)動(dòng)機(jī)附加磁進(jìn)行控制，就會(huì)得到很好的效果，然而，對于在工作過程中可能會(huì)出現(xiàn)在其中區(qū)域間多模式低頻振蕩問題的大型復(fù)雜互聯(lián)電力系統(tǒng)來說，使用傳統(tǒng)的PSS，通過發(fā)動(dòng)機(jī)附加磁進(jìn)行控制的這種辦法，得到的效果就不盡如人意，不能夠使控制效果達(dá)到滿意的原因，是由于PSS?需要通過發(fā)電機(jī)組的勵(lì)磁控制起到效果，然而在某條輸電線路上的最有效的控制點(diǎn)與最有效控制部位之間的距離過大，所以達(dá)不到滿意的效果。機(jī)組間的振蕩由于傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中引起的，由于來自于任何細(xì)小的擾亂而引起的動(dòng)態(tài)不平衡功率，然而，只要響應(yīng)速度夠快且裝置容量夠大的儲(chǔ)能裝置，就可以以主動(dòng)制被動(dòng)，從而實(shí)現(xiàn)任何情況下系統(tǒng)功率的完全平衡。在系統(tǒng)中，如果發(fā)電機(jī)的勵(lì)磁系統(tǒng)能夠不和這種電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制裝置共同作用，就能夠更加方便地運(yùn)用最有效的部位。這種控制裝置所產(chǎn)生的控制量可直接作用于導(dǎo)致系統(tǒng)振蕩的源頭，儲(chǔ)能技術(shù)在大型互聯(lián)電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制中的應(yīng)用，進(jìn)一步加快了社會(huì)走向現(xiàn)代化科技水平的步伐。

2、應(yīng)用于脈沖功率系統(tǒng)。儲(chǔ)能技術(shù)在脈沖功率系統(tǒng)中的應(yīng)用，也是儲(chǔ)能技術(shù)在電氣工程領(lǐng)域中的典型應(yīng)用。負(fù)載、儲(chǔ)能單元、開關(guān)、低功能率能源以及波形調(diào)制，組成了脈沖功率系統(tǒng)，而儲(chǔ)能單元、開關(guān)、低功能率能源以及波形調(diào)制均是脈沖率源。脈沖功率源的發(fā)展趨勢是要求做到讓輸出功率高、功率密度高、儲(chǔ)能密度高以及重復(fù)頻率高。將儲(chǔ)能期間的重量、體積等減小，對于脈沖功率系統(tǒng)來說具有十分重大的意義。為了使得小型化高功率存儲(chǔ)得以實(shí)現(xiàn)，就要使用研究新型的儲(chǔ)能方式與技術(shù)，以及將傳統(tǒng)儲(chǔ)能器件與不同的儲(chǔ)能設(shè)備相結(jié)合起來的辦法，慣性儲(chǔ)能型、靜電儲(chǔ)能型和電感儲(chǔ)能型等儲(chǔ)能器，都是目前投入使用的儲(chǔ)能器。

四、改善電能存儲(chǔ)技術(shù)方向

1、發(fā)展電力電子技術(shù)。在電力行業(yè)的發(fā)展過程中，各種能量形式能否真正地進(jìn)行有效的轉(zhuǎn)換和發(fā)展，會(huì)直接對我國儲(chǔ)能技術(shù)產(chǎn)生影響。因此對于快速、大容量同時(shí)成本又比較低的能量轉(zhuǎn)換問題進(jìn)行解決，就是一項(xiàng)非常重要的問題。在這個(gè)基礎(chǔ)上，我們發(fā)展電力中的電能存儲(chǔ)技術(shù)，將使電力行業(yè)得到更有效的進(jìn)步和提升。

2、對于各種儲(chǔ)能技術(shù)的有效利用。由于每項(xiàng)儲(chǔ)能技術(shù)的特點(diǎn)不同，因此在優(yōu)點(diǎn)和缺點(diǎn)上都會(huì)有很多不同。在實(shí)際生產(chǎn)建設(shè)過程中，我們也不可能只采用一種儲(chǔ)能技術(shù)對工作進(jìn)行開展和完成。在這個(gè)基礎(chǔ)上就要對各種技術(shù)進(jìn)行適當(dāng)?shù)陌l(fā)揮和利用，根據(jù)實(shí)際生產(chǎn)和應(yīng)用的具體要求，要對儲(chǔ)能技術(shù)中的優(yōu)勢進(jìn)行有效利用，對不足的地方進(jìn)行改善。

3、尋找新的應(yīng)用領(lǐng)域。在發(fā)展的過程中，在對儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行完善和發(fā)展的過程中，也要適當(dāng)?shù)亻_發(fā)和研究新的儲(chǔ)能技術(shù)，保證技術(shù)不斷地提升和進(jìn)步。在對原有的技術(shù)和應(yīng)用領(lǐng)域進(jìn)行改善的時(shí)候，要及時(shí)地對原有的問題進(jìn)行改善，避免出現(xiàn)局限性。同時(shí)要想讓儲(chǔ)能技術(shù)在應(yīng)用的過程中向著更全面的方向發(fā)展，在進(jìn)行服務(wù)的過程中就要不斷開發(fā)新的應(yīng)用行業(yè)和領(lǐng)域，使儲(chǔ)能技術(shù)在今后的發(fā)展過程中得到更好的進(jìn)步和應(yīng)用。

作為我國最重要的基礎(chǔ)產(chǎn)業(yè)之一，電能無時(shí)無刻都在影響著人們的生活和社會(huì)的發(fā)展。通過對儲(chǔ)能技術(shù)在中國電氣行業(yè)和工程中的應(yīng)用進(jìn)行分析，不僅對儲(chǔ)能技術(shù)的重要性進(jìn)行了有效突出，同時(shí)還對今后怎樣提升電能存儲(chǔ)方式和方法提出了一定的建議，對電能的發(fā)展有著很大的幫助。希望通過研究和分析，能對今后中國電力行業(yè)的發(fā)展起到更大的幫助作用，全面促進(jìn)中國社會(huì)發(fā)展和現(xiàn)代化水平的進(jìn)一步提升。

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