儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)的應(yīng)用研究

易志宇

摘要：隨著我國經(jīng)濟(jì)實力的快速提升，我國迎來了高速發(fā)展的全新時代，國內(nèi)高速發(fā)展的經(jīng)濟(jì)使得各行業(yè)對能源的需求量激增，火力發(fā)電等傳統(tǒng)發(fā)電方式為國家的可持續(xù)發(fā)展帶來了較大壓力，新能源電力系統(tǒng)的研究與應(yīng)用成為電力行業(yè)發(fā)展的重要方式。為了實現(xiàn)對風(fēng)能、太陽能等新能源的高效應(yīng)用，儲能技術(shù)成為電力企業(yè)的重點研究技術(shù)內(nèi)容，相關(guān)企業(yè)希望通過高效的儲能轉(zhuǎn)化技術(shù)為電力系統(tǒng)的可靠運行提供支持，推動新能源在電力系統(tǒng)中的可靠應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：儲能技術(shù);新能源;電力系統(tǒng);應(yīng)用

1儲能技術(shù)

1.1飛輪儲能

在飛輪儲能系統(tǒng)中，電能將加速一個放在真空外殼內(nèi)的轉(zhuǎn)子（達(dá)幾萬轉(zhuǎn)/每分鐘），即由固體材料制成的大質(zhì)量圓柱體，從而將電能以動能形式儲存起來（利用大轉(zhuǎn)輪所儲存的慣性能量）。當(dāng)需要釋放電能時，便利用這些動能來發(fā)電。飛輪儲能一般運行在真空環(huán)境下，這樣可以最大程度降低風(fēng)阻及摩擦帶來的損耗。飛輪儲能的優(yōu)點是壽命長、效率高、穩(wěn)定性好、較少需要維護(hù)、有較高的功率密度及響應(yīng)速度快。缺點是能量密度低，只可持續(xù)幾秒至幾分鐘。當(dāng)前一般應(yīng)用在蓄電池系統(tǒng)中進(jìn)行補充。

1.2物理儲能

物理儲能包括壓縮空氣、飛輪以及抽水儲能幾種類型，能夠以物理能的形式存儲電能，在實際應(yīng)用時，電力企業(yè)通常可以結(jié)合發(fā)電類型、環(huán)境現(xiàn)狀等合理選擇儲能方式，實現(xiàn)對能源的高效應(yīng)用。抽水儲能雖然儲能容量較高，但是該技術(shù)容易受環(huán)境限制，在環(huán)境位置不合適的情況下往往會消耗更多的應(yīng)用成本，該技術(shù)在風(fēng)力資源豐富的西北地區(qū)缺少應(yīng)用的環(huán)境基礎(chǔ);飛輪儲能主要是將電能存儲為機(jī)械能，雖然具有較高的功率密度，但是缺少足夠的能源存儲量，在磁懸浮、材料相關(guān)技術(shù)的限制下，該技術(shù)難以實現(xiàn)大規(guī)模應(yīng)用;壓縮空氣儲能與抽水儲能類似，對環(huán)境要求高，通常需要在密封良好的空間內(nèi)使用，其建設(shè)快且造價低，但是在儲能效率方面存在欠缺。

1.3超導(dǎo)儲能

超導(dǎo)儲能系統(tǒng)是由用超導(dǎo)材料制成的、放在一個低溫容器中的線圈、功率調(diào)節(jié)系統(tǒng)和低溫制冷系統(tǒng)等組成。能量以超導(dǎo)線圈中循環(huán)流動的直流電流方式儲存在磁場之中。由于該儲能方式直接將電能儲存在磁場當(dāng)中，沒有能量形式的轉(zhuǎn)換，因此功率密度很高，能量的充放電速度非?？欤憫?yīng)速度與轉(zhuǎn)換效率也較高。但是由于其材料價格昂貴，維護(hù)較為復(fù)雜，且需要維持低溫環(huán)境等原因，當(dāng)前階段在電力系統(tǒng)中應(yīng)用較少。

2儲能技術(shù)在新能源電力系統(tǒng)的應(yīng)用研究

2.1儲能技術(shù)在太陽能電力系統(tǒng)中的應(yīng)用

太陽能發(fā)電產(chǎn)生的電能需要通過光伏并網(wǎng)的方式為電網(wǎng)輸送電能，為了避免新能源電能造成電網(wǎng)波動等問題，電力企業(yè)需要積極研究高效的儲能技術(shù)，盡可能提升儲能設(shè)備的穩(wěn)定性和瞬時功率傳輸水平，確保電能輸送過程的平滑性，確保光伏并網(wǎng)的順利進(jìn)行。為了提升技術(shù)應(yīng)用效果，電力企業(yè)可以將信息化、智能化計算機(jī)技術(shù)與儲能技術(shù)融合應(yīng)用，通過智能系統(tǒng)對技術(shù)應(yīng)用過程進(jìn)行自動化控制，規(guī)避設(shè)備并網(wǎng)運行隱患。在太陽能電力系統(tǒng)應(yīng)用儲能技術(shù)時，電力企業(yè)需要根據(jù)光熱、光伏等不同的系統(tǒng)運行模式選擇適宜的儲能技術(shù)方案，合理應(yīng)用相變儲能、電化學(xué)儲能等方式實現(xiàn)對太陽能的高效應(yīng)用。

2.2負(fù)荷響應(yīng)

電力系統(tǒng)實際運行過程中，為了能夠保證電網(wǎng)運行的有效性，盡量減少意外事故出現(xiàn)的概率，通常會對一些大功率的負(fù)荷進(jìn)行自動化的調(diào)整，在負(fù)荷較高的狀態(tài)下不同部分的電網(wǎng)通常會交替運行，這樣就能夠保證高峰時段電網(wǎng)的運行能夠滿足人們的實際需求，確保供電的穩(wěn)定性。電力用戶在使用光伏儲能系統(tǒng)的時候，能夠最大限度地保證用戶電能供應(yīng)的穩(wěn)定性，然而，在這一過程中，相關(guān)工作人員也應(yīng)該重點關(guān)注儲能電站以及電網(wǎng)之間在負(fù)荷響應(yīng)系統(tǒng)中的連接問題，需要保證至少有一條通信線路能夠正常運行，使用這樣的方式才能夠最大限度地避免高功率設(shè)備，真正滿足負(fù)荷的響應(yīng)需求。在新能源系統(tǒng)中使用負(fù)荷響應(yīng)技術(shù)，通過對不同電網(wǎng)的有效選擇進(jìn)行交替應(yīng)用，才能夠降低系統(tǒng)運行過程中出現(xiàn)故障的概率，利用符合響應(yīng)技術(shù)能夠?qū)Ω吖β守?fù)荷進(jìn)行相應(yīng)的調(diào)整，確保在臨界值范圍以內(nèi)進(jìn)行穩(wěn)定工作，保證電能供應(yīng)質(zhì)量的前提下，還能夠盡量減少調(diào)整供電量時，對電網(wǎng)的穩(wěn)定運行產(chǎn)生的不利影響，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行，最大限度地保證電能供應(yīng)的穩(wěn)定性。

2.3風(fēng)光系統(tǒng)和化學(xué)儲能電站聯(lián)運

在新能源系統(tǒng)處于用電低谷時間，無法維持滿負(fù)荷工作狀態(tài)，為降低設(shè)備損耗，減少實地運維成本，不需要主動進(jìn)行聯(lián)運。而達(dá)到用電平衡時間段，風(fēng)光系統(tǒng)為不滿發(fā)的情況，此時啟動的聯(lián)運模式是：儲能電站借助低谷時期獲得的電量，支持風(fēng)光系統(tǒng)處于平衡狀態(tài)的用電及運維需要。在儲能電站自身容量超過風(fēng)光系統(tǒng)的輸出電量，也有其他管理方式。例如，儲能電站在用電低谷時獲取的冗余電量，支持各類系統(tǒng)在此時段運維。而儲能電站處于用電平衡時段獲得的儲能，同樣可支持系統(tǒng)此時段運維。在用電高峰時段購進(jìn)的電能，支持風(fēng)光系統(tǒng)處于用電平衡時期的運維。

2.4改善電能質(zhì)量

由于受到天氣、溫度、組件傾角等因素的影響，新能源系統(tǒng)的輸出功率會有所變化，造成了發(fā)電量的不穩(wěn)定，使發(fā)電量預(yù)測的難度增加，對饋入電網(wǎng)的諧波產(chǎn)生影響。并且，隨著太陽光照強(qiáng)度的變化，光伏發(fā)電功率會對電網(wǎng)潮流中的負(fù)荷特性產(chǎn)生一定的影響。新能源系統(tǒng)并入電網(wǎng)之后，會對電網(wǎng)潮流的方向、現(xiàn)有電網(wǎng)調(diào)度、規(guī)劃運行方式等產(chǎn)生影響，加大對電網(wǎng)調(diào)度及控制的難度。當(dāng)大量新能源系統(tǒng)接入電網(wǎng)后，將加劇電壓波動，引起電壓調(diào)節(jié)裝置的頻繁動作，使電網(wǎng)的電能質(zhì)量下降。當(dāng)儲能接入光伏發(fā)電系統(tǒng)后，由相應(yīng)的能量轉(zhuǎn)換系統(tǒng)控制儲能裝置的充放電，可以達(dá)到對電網(wǎng)調(diào)峰的目的，使新能源系統(tǒng)的發(fā)電量得到有效控制。

結(jié)語

在新能源系統(tǒng)中，儲能技術(shù)的應(yīng)用會涉及各個方面，企業(yè)也應(yīng)該順應(yīng)時代快速發(fā)展的需求，充分應(yīng)用先進(jìn)的互聯(lián)網(wǎng)技術(shù)，妥善處理儲能技術(shù)的應(yīng)用條件以及具體的影響因素，盡量排除外界環(huán)境產(chǎn)生的影響，切實提高企業(yè)的儲能管理水平，通過有效的激勵機(jī)制，建立更加安全、可靠的新能源系統(tǒng)，為人們提供更加穩(wěn)定的電能。

參考文獻(xiàn)

[1]新形勢下開展電力系統(tǒng)黨建工作的策略[J].魏漢炎.中外企業(yè)家.2017（12）.