研討新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)

夏鵬程　魯倫　張鵬

【摘要】隨我國社會經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，電力行業(yè)的發(fā)展速度也在不斷提高，而我國現(xiàn)階段科學(xué)技術(shù)的發(fā)展水平也在不斷提高，同時逐漸促使新能源儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中得到廣泛推廣和應(yīng)用。但依照相關(guān)調(diào)查數(shù)據(jù)顯示，新能源電力系統(tǒng)的儲能技術(shù)其自身的作用和價值和較高，并且能夠在電力系統(tǒng)運(yùn)行中充分發(fā)揮其自身的優(yōu)勢。因此，本文主要針對新能源電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)進(jìn)行分析和研究，并提出科學(xué)合理的建議。

【關(guān)鍵詞】新能源;電力系統(tǒng);儲能技術(shù)

1儲能技術(shù)分類

能，使其具備了儲存的效果。根據(jù)轉(zhuǎn)化方式展開分類，主要分為：電池儲能、相變儲能、機(jī)械儲能以及電化學(xué)儲能。其中，機(jī)械儲能涵蓋了飛輪儲能、抽水儲能、壓縮空氣儲能等;電化學(xué)儲能涵蓋了液流儲能、鈉硫儲能、鉛酸儲能等。相變儲能指的是儲熱的物質(zhì)出現(xiàn)相變，會放出或是吸收大量的熱能，在冬季可以蓄冷，到了夏季可以蓄熱，目前在建筑節(jié)能以及空調(diào)系統(tǒng)中有非常深入的應(yīng)用。而電池儲能涵蓋了超導(dǎo)儲能、超級電容儲能等形式。

2新能源電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的作用

新能源電力系統(tǒng)主要是依靠風(fēng)力、太陽能等自然的方式進(jìn)行發(fā)電，但不同于傳統(tǒng)的火力發(fā)電與水力發(fā)電技術(shù)。新能源發(fā)電技術(shù)的應(yīng)用和發(fā)展還沒有成熟的技術(shù)應(yīng)用缺陷，穩(wěn)定性和連續(xù)性無法保證通過儲能技術(shù)降低無限電能損耗，提高和提高能量轉(zhuǎn)換效率新能源系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性將進(jìn)一步推動新能源系統(tǒng)的發(fā)展。同時，儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)中的應(yīng)用也降低了峰值電力負(fù)荷，提高了電力系統(tǒng)相關(guān)設(shè)備的效率，避免了因過載而損壞電力設(shè)備，并使電力系統(tǒng)失效它可以減少。有可能提高電源的質(zhì)量和效率，并滿足日益增長的電力和能源需求。

3新能源電力系統(tǒng)中儲能技術(shù)的分析

3.1物理儲能技術(shù)分析

顧名思義，物理儲能是指通過物理的方式進(jìn)行能源的存儲和釋放，主要分析以下三個技術(shù)方面，第一是抽水儲能技術(shù)，在電力系統(tǒng)需求低谷的階段，通過水資源的存儲來儲存能源，通過建立存儲池來存儲水資源技術(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)大容量的儲存，其發(fā)電變率較快，技術(shù)應(yīng)用的費(fèi)用較低，但是容易受到自然條件的影響。抽水儲能在調(diào)整系統(tǒng)調(diào)峰和調(diào)頻中應(yīng)用廣泛，在實(shí)際的電力系統(tǒng)應(yīng)用中，承擔(dān)著動態(tài)和靜態(tài)發(fā)電調(diào)節(jié)的功能。第二是壓縮空氣儲能技術(shù)，其包含兩個能量轉(zhuǎn)化過程，即能量的儲存和釋放，電能存儲時風(fēng)電機(jī)組的輸出功率較大，壓縮機(jī)將空氣進(jìn)行壓縮存儲，當(dāng)風(fēng)電機(jī)組輸出功率較低時，借助存儲的高壓空氣進(jìn)行發(fā)電補(bǔ)充，提高風(fēng)電機(jī)組發(fā)電的穩(wěn)定性。壓縮空氣儲能的能源轉(zhuǎn)化率為75%左右，對于風(fēng)力發(fā)電系統(tǒng)的儲能調(diào)整意義重大，同時其能夠有效調(diào)整發(fā)電波動頻率，實(shí)現(xiàn)平抑風(fēng)場功率波動的目的。第三是飛輪儲能技術(shù)，將電能存儲與高速旋轉(zhuǎn)的飛輪體中，從而應(yīng)用于系統(tǒng)穩(wěn)定控制和電力峰谷調(diào)節(jié)。

3.2化學(xué)儲能技術(shù)分析

化學(xué)儲能技術(shù)是指利用化學(xué)反應(yīng)進(jìn)行能量的存儲和釋放，化學(xué)儲能的主要通過電池儲能系統(tǒng)完成，電池正負(fù)極通過氧化還原反應(yīng)進(jìn)行電能和化學(xué)能的轉(zhuǎn)變，這是當(dāng)前成熟可靠的儲能技術(shù)?；瘜W(xué)儲能借助各種儲能電池實(shí)現(xiàn)能量存儲，當(dāng)前常用的有鋰電池、鈉硫電池、液流電池以及金屬空氣電池等，鋰電池具有較強(qiáng)的能量轉(zhuǎn)化效率，其存儲能量密度大，通過單體電池和充放電系統(tǒng)組成，可以通過串聯(lián)和并聯(lián)來提高存儲容量，對于配合新能源應(yīng)用及提供備用儲能功率應(yīng)用效果明顯。液流電池的工作原理是通過分開的正負(fù)電解質(zhì)循環(huán)發(fā)電，其電池配置較為靈活，能夠提供規(guī)?；膬δ芎头烹姡瑹o需進(jìn)行電池保護(hù)，對于新能源系統(tǒng)具有很強(qiáng)的實(shí)用性，同時液流電池的能量轉(zhuǎn)化率較高，工作安全穩(wěn)定，但是也留材料昂貴是制約其發(fā)展的技術(shù)瓶頸。金屬空氣電池是新型的綠色材料電池，其結(jié)構(gòu)包括氧氣組成的正極，活性金屬的陰極以及堿性電解液，通過發(fā)生電化學(xué)法應(yīng)來產(chǎn)生電能，金屬空氣電池的儲能性能優(yōu)越，其電池比能是鉛酸電池的8倍-10倍，同時其原材料綠色環(huán)保，在新能源電力系統(tǒng)中有很強(qiáng)的應(yīng)用前景。

3.3電磁儲能技術(shù)分析

電池儲能技術(shù)能夠?qū)㈦娔苻D(zhuǎn)化成電磁能儲存在磁場中，當(dāng)前在新能源電力系統(tǒng)中常用兩種能量存儲方式，即超導(dǎo)電磁儲能和超級電容器儲能兩種方式，前者的工作原理是利用超導(dǎo)體制成的線圈存儲磁場能量，其能量轉(zhuǎn)換的響應(yīng)速度較快，電能轉(zhuǎn)化效率較高，功率輸送過程無需能量形式的轉(zhuǎn)換，從而實(shí)現(xiàn)了電力系統(tǒng)實(shí)時大容量能量交換和功率補(bǔ)償，從電力系統(tǒng)儲能技術(shù)角度分析，超導(dǎo)電磁儲能能夠滿足電網(wǎng)輸電穩(wěn)定性，提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性，增強(qiáng)了系統(tǒng)功率輸送能力。超級電容儲能是一種新型的儲能裝置，相對于傳統(tǒng)的電容儲能，這種儲能技術(shù)的容量較大，電能能力密度較大，同時其工作溫度范圍和壽命較長，具有很高的比功率，對于環(huán)境不會產(chǎn)生污染。超級電容器的工作原理是通過電極和電解質(zhì)形成雙界面來存儲能量，電極與電解液接觸會產(chǎn)生穩(wěn)定的雙層電荷，電容器相當(dāng)于電解質(zhì)中的兩個非活性多孔板，當(dāng)電壓加載到多孔板上，電解質(zhì)的離子會產(chǎn)生定向的移動，從而形成雙電層電容器。

3.4相變儲能技術(shù)分析

相變儲能是指利用相變材料來存儲能量，相變材料是一種特殊的物質(zhì)，在維持溫度不變的前提下，改變物質(zhì)的相態(tài)能夠提供潛熱物質(zhì)，通過相變的轉(zhuǎn)變來吸收或者釋放大量的潛熱，相變材料的溫度范圍和物理狀態(tài)較為特殊，不同材料的相變潛熱不同，具有高相變潛熱的材料在新能源電力系統(tǒng)中具有重要的應(yīng)用價值。當(dāng)前相變材料主要包含了三種物質(zhì)，即無機(jī)PCM、有機(jī)PCM和復(fù)合PCM三類，PCM材料包含結(jié)晶鹽和金屬，而有機(jī)類PCM材料則包含石蠟、醋酸和其他有機(jī)物。當(dāng)前復(fù)合相變材料是未來儲能技術(shù)發(fā)展的關(guān)鍵，這類材料能夠改善單一相變材料的缺點(diǎn)，改善其潛熱性能，同時具有較強(qiáng)的相變穩(wěn)定性，復(fù)合相變材料在未來儲能技術(shù)中扮演著重要角色。

4儲能技術(shù)的未來發(fā)展方向

從儲能技術(shù)的分布上來分析，鋰電池是各個行業(yè)應(yīng)用最為廣泛的儲能技術(shù)，電力輸配系統(tǒng)中鈉硫電池的應(yīng)用廣泛，同時液流電池在可再生能源網(wǎng)中占據(jù)了較大的比例。當(dāng)前各個領(lǐng)域的儲能技術(shù)取得了較大的突破，壓縮空氣技術(shù)實(shí)現(xiàn)了1.5MW的超臨界儲能系統(tǒng)，在電網(wǎng)系統(tǒng)中開辟了應(yīng)用空間。未來太陽能和風(fēng)能發(fā)電裝機(jī)容量增長快速，預(yù)計在2025年太陽能裝機(jī)容量將達(dá)到1500GW，儲能技術(shù)作為能量并網(wǎng)的關(guān)鍵技術(shù)，擁有廣闊的發(fā)展空間，同時家庭儲能技術(shù)將在新能源電力系統(tǒng)中發(fā)揮著重要作用，在未來家庭儲能技術(shù)將進(jìn)入大規(guī)模的發(fā)展階段。

結(jié)語

綜上所述，新能源電力系統(tǒng)，提高了對儲能技術(shù)的重視度，利用儲能技術(shù)的大容量與快速響應(yīng)能力，保證新能源電力系統(tǒng)的有效發(fā)展。電力企業(yè)在運(yùn)用新能源的過程中，作為工作人員還需要加強(qiáng)儲能技術(shù)的研究和運(yùn)用，這樣才可以確保新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行的穩(wěn)定性，進(jìn)而促使我國電力事業(yè)可持續(xù)發(fā)展。

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