儲能技術在電氣工程領域中的應用

余丹

內容摘要 隨著世界范圍內科技進程的不斷躍升，人類對電能的需求程度逐漸上升。因此，在生產生活中電能的重要性逐漸凸顯。通過對傳統(tǒng)電力生產流程的分析，傳統(tǒng)的電氣生產過程中，電能的產生、傳輸、分配和使用幾乎同時進行，這種特性很大程度上影響著電力系統(tǒng)的規(guī)劃、建設、調度運行以及控制管理方式。目前，可以利用大容量儲能技術的應用打破電力供需實時平衡的限制。文章分析關儲能技術在電氣工程領域中的應用現(xiàn)狀，介紹電氣工程領域儲能技術，并提出提高電能存儲技術在電氣工程中的應用能力的方法，以供參考。

關鍵詞 電氣工程 儲能技術 應用研究 電能質量

1?引言

眾所周知，電力資源是推動社會發(fā)展，實現(xiàn)工業(yè)化生產主要動力之一，此外，電能除了在社會生產體系中扮演著重要的角色，也為日常的生活帶來了很多便利，離開電能，社會生產將會停止。由此可見，電力工程質量直接影響著國家經濟的發(fā)展以及社會生產力水平。為進一步推動電力資源的可持續(xù)穩(wěn)定化發(fā)展，需要對傳統(tǒng)的電力工程運行的模式進行相應的創(chuàng)新和改變。電氣工程是一門匯集生產、運輸、市場等知識為一體的綜合型學科。在發(fā)展過程中，勢必會出現(xiàn)很多問題，而進行儲能技術的研究能夠有效解決電能的生產與輸送等問題。由此可見，進行儲能技術現(xiàn)狀以及電氣工程領域應用現(xiàn)狀的研究具有一定的指導意義。

2 電氣工程領域中有關儲能技術的應用

儲能技術是現(xiàn)代化科學技術的產物，其在電氣工程領域也有十分廣泛的應用，主要包括以下幾方面。

2.1 儲能技術在穩(wěn)定和控制大型互聯(lián)電力系統(tǒng)中的應用

電力儲能技術是改變傳統(tǒng)電力發(fā)展思維方式的有效手段，在很大程度上促進了電力工程的現(xiàn)代化發(fā)展?，F(xiàn)代化的電力儲能技術通過抑制傳統(tǒng)電力系統(tǒng)中可能會發(fā)生的局部不穩(wěn)定問題促進電能穩(wěn)定和可控。通過對電力儲能技術的有效應用，可以通過區(qū)域之間的多種結合模式解決整體不穩(wěn)定的問題。

傳統(tǒng)電能系統(tǒng)運行過程中，機組之間會有一定程度的振蕩現(xiàn)象，而電力系統(tǒng)穩(wěn)定器（PSS）必須通過發(fā)電機組附加勵磁控制才能有效抑制系統(tǒng)發(fā)生局部振蕩，對于大型復雜互聯(lián)網電力系統(tǒng)中出現(xiàn)的區(qū)域間多模式低頻振蕩問題，常難以達到滿意的控制效果。在傳統(tǒng)的電氣系統(tǒng)中，任何微小擾動都會引起系統(tǒng)整體功率之間的動態(tài)不平衡導致機組間的振蕩。而只要儲能裝置容量足夠大，并且可以快速響應，就可以實現(xiàn)機組之間系統(tǒng)功率的平衡與協(xié)調。這是一種主動至穩(wěn)電系統(tǒng)的思路。儲能系統(tǒng)并不是一個孤立的裝置，它會影響電力系統(tǒng)的多個部件和過程，可以從整體角度對大型互聯(lián)電力系統(tǒng)進行控制，提高電力工程運行過程的穩(wěn)定性[1～3]。

2.2 儲能技術在脈沖功率系統(tǒng)中的應用

現(xiàn)有技術的一個典型應用是在脈沖功率系統(tǒng)中發(fā)揮作用。脈沖率源并不是一個單一系統(tǒng)，由許多不同的系統(tǒng)部件組成，如負載儲能單元和波形調制等。從長遠來看，脈沖功率系統(tǒng)會逐漸朝著高傳輸功率和高儲能密度以及高傳輸密度方向不斷發(fā)展。將該技術應用于整體電能系統(tǒng)，不僅可以促進以上目標的實現(xiàn)，還可以減小系統(tǒng)的體積。為了將現(xiàn)行的儲能技術和傳統(tǒng)的電力儲存技術相結合，還需要進行進一步的儲能設備研究與升級，研究出更多種類的，適應于不同系統(tǒng)，并且更加具有適應性的電力儲能設備。電力儲能設備具備的特點可以在真正意義上促進電力整體系統(tǒng)轉型升級，使整體系統(tǒng)具有更加高效的運作效果。

3 電氣工程領域儲能技術介紹

總體來看，電氣工程領域現(xiàn)有的儲能技術種類種類較多，可以從不同角度對現(xiàn)有儲能技術進行系統(tǒng)分析。

3.1 電氣工程領域儲能技術之蓄電池儲能技術

蓄電池儲能技術已經在實際電氣工程中得到了應用。一個高效的蓄電池可以在運行過程中成功輸出脈沖功率，以上提到的脈沖功率可以在30 s內完成高效的輸出，使電力系統(tǒng)的調節(jié)功能得到提高。同時，這種蓄電池儲能技術經濟性較強，并且可以對電池質量進行十分有效的調整與優(yōu)化，促進電氣工程整體效率的提高，在實際應用中受到了歡迎與青睞。

3.2 電氣工程領域儲能技術之抽水儲能技術

抽水儲能技術是電力工程領域儲能技術的又一應用，抽水蓄能電站可按不同情況分為不同的類型，無論是何種容量的抽水儲能設備電站，其內部儲存能量的釋放效率都是比較高的，綜合效率在70%～85%，儲能量的釋放時間大約在幾小時到幾天。抽水儲能技術不僅在釋放時間上具有優(yōu)勢，并且應用范圍較廣，已經在抽水儲能方面得到了很好的應用與發(fā)揮，在調借峰值和延長生產時間方面有很大貢獻[4]。

3.3 電氣工程領域儲能技術之超級電容器儲能技術

超級電容器儲能技術是另一個十分重要的儲能技術，在電器功能領域的應用較多。毋庸置疑，超級電容器因為其表面積、耐壓能力等方面的優(yōu)越性，往往具有比傳統(tǒng)的電容器更加優(yōu)越的容電能力，應用前景更廣。超級電容器具有優(yōu)越的特性，它可以在面對瞬間干擾和電器起伏的情況下平穩(wěn)運行，正常提供儲存的電能，使電能系統(tǒng)正常、穩(wěn)定地工作。以上特點使超級電容器儲能技術在商業(yè)領域逐漸受到重視，并且人們正在嘗試著使超級電容器儲能技術在更多領域得到更加廣泛的應用。

3.4 電氣工程領域儲能技術之飛輪儲能技術

飛輪儲能系統(tǒng)是由特定支撐機構和一定質量和形狀的塊組成的結合系統(tǒng)。其中的軸承支撐一般為磁懸浮軸承支撐，因為這種技術可以十分有效地降低這一電能系統(tǒng)的使用摩擦和固定損耗，從而在實際應用中達到提高使用效率，延長使用壽命的目的。這一系統(tǒng)主要在真空環(huán)境中運行，因為真空環(huán)境具有比較小程度的損耗，可以有效減少使用損耗與損失，這樣電力系統(tǒng)運行過程中的效率就可以得到有效的保證。飛輪儲能技術使用過程中會與電動機進行連接，然后通過一定方式對飛輪速度進行合理調節(jié)，這樣就可以進行電能儲能裝置和電網功率之間的有效轉換，實現(xiàn)更高效率的電力系統(tǒng)運作。

4 提高電能存儲技術在電氣工程中的應用能力的方法

隨著電力應用技術的逐漸深入，人們對電氣工程中儲能技術的要求越來越高，如何在現(xiàn)有和待開發(fā)科學技術支持下研制出大容量的、高穩(wěn)定性的存儲技術越來越得到人們的重視，成為電力領域研究熱點。經過系統(tǒng)研究，研究人員指出可以從以下方面對電力儲能技術的能力進行提高。

4.1 大力研發(fā)相關電力技術

儲能技術能否得到高效應用，在很大程度上會受到電力中各種能量交換的影響，因此，要著重研發(fā)相關電子電力技術，不斷降低這種電力轉換之間的直接和間接成本，促進轉換能力和轉換速率的提升，不斷改善傳輸現(xiàn)狀，促進電子電力技術在儲能方面發(fā)揮更大的作用。電力技術的良好開發(fā)，不僅可以促進轉換，還可以通過多種方式促進電氣領域的儲能技術朝著更加高效、實用性更強的方向發(fā)展[5]。

4.2 有效利用電氣工程領域的各種儲能技術

在電能生產過程中，存在著多種儲能技術，這些儲能技術應用于不同的領域，也用于各自的優(yōu)缺點。在電力的生產過程中，僅使用一種技術就解決所有電力儲能問題和其他電力問題是不現(xiàn)實的。與此同時，在電力相關活動中結合各種電力儲能技術的優(yōu)點進行更加高效的生產并不是不可實現(xiàn)的，這些技術的結合可以實現(xiàn)優(yōu)勢互補的目的，更加合理和穩(wěn)定的滿足實際生產服務需求。做到對各種儲能技術的有效結合，不斷通過調整，達到電力系統(tǒng)工程運行的動態(tài)平衡，可以有效促進電力支撐下的生產發(fā)展，促進電力現(xiàn)代化水平的不斷提高。

4.3 加強對儲能技術時空強度分布的研究

要充分發(fā)揮儲能技術的作用，不斷滿足生產需求，提高生產效率，需要對儲能技術的時空分布進行深入的研究。進行此類電能研究，可以幫助人們更加高效和穩(wěn)定地處理電氣工程中的問題，發(fā)掘電力工程運行規(guī)律。同時，為了使電能儲存技術得到更大范圍的運用，有必要對時空強度分布進行研究，擴大視野，發(fā)現(xiàn)新的使用方式和運用方法，更加科學地進行電力生產運行，對峰值動態(tài)進行有效調整，提高電力管理水平。

4.4 發(fā)掘儲能技術電氣工程中新的應用領域

儲能技術是一個有長遠發(fā)展前景的技術，不應僅局限于現(xiàn)有的電力發(fā)展格局。要結合未來電力工程的發(fā)展方向和電力儲能技術不的發(fā)展進程，對儲能技術新的應用領域進行探索。同時，儲能技術也要不斷克服其局限性，使其適應性更強，滿足各個行業(yè)的電力需求，尤其是對電力需求量大而且十分重要的發(fā)展行業(yè)，如農業(yè)行業(yè)，國防建設等。無論是日常行業(yè)利用還是重要機密領域運行，儲能技術對于現(xiàn)代科技發(fā)展來說都是十分有利的促進工具。

5 結語

綜上所述，電力技術正在各行各業(yè)得到廣泛的運用。在這個過程中，儲能技術逐漸成為電氣工程中的重要組成部分。儲能技術有多種作用，并且包含很多類型，如抽水儲能技術、超級電容器儲能技術等。為了提高儲能技術在電氣工程中的使用效率，研究者提出了不同的改進方式與發(fā)展策略。儲能技術是一個寶藏，有必要促進儲能技術在不同行業(yè)領域的深入利用，同時，為儲能技術的深入開發(fā)做好準備工作，為儲能技術應用做好規(guī)劃，也是有效促進儲能技術發(fā)展的重要有效方式。相信儲能技術在未來一定可以促進我國生產領域的巨大飛躍，促進電能儲存技術支撐下的生產力水平的不斷發(fā)展。

（作者系康新（中國）設計股份有限公司 助理工程師）

【參考文獻】

[1]李沖，鄭源，周發(fā)州，等，儲能技術在獨立風光互補發(fā)電系統(tǒng)中的應用及展望[J]小南京工程學院學報（自然科學版），2011（4）：21-27.

[2]張雪莉，劉其輝，李建寧，等.儲能技術的發(fā)展及其在電力系統(tǒng)中的應用[J].電氣應用，2012（12）：50-57.

[3]楊萱.芻議儲能技術在電氣工程領域中的應用[J]建筑工程技術與設計，2015（18）：1641.

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[5]程時杰，李剛，孫海順，等.儲能技術在電氣工程領域中的應用與展望[J].電網與清潔能源，2011（25）：220.