面向電力設(shè)備能源存儲技術(shù)及其在調(diào)峰降谷中的應(yīng)用研究

浙江浙能臺州第二發(fā)電有限責(zé)任公司 裘曉璐

隨著全球能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護的要求不斷提高，可再生能源在電力系統(tǒng)中的比重逐漸增加。然而，可再生能源具有不穩(wěn)定性和不可預(yù)測性等特點，給電力系統(tǒng)帶來了較大的挑戰(zhàn)。為解決這些問題，能源存儲技術(shù)已成為電力系統(tǒng)調(diào)峰降谷的關(guān)鍵技術(shù)。本文將對電力設(shè)備的能源存儲技術(shù)及其在調(diào)峰降谷中的應(yīng)用進行研究，以期為推動電力設(shè)備儲能技術(shù)的發(fā)展和應(yīng)用提供參考。

1 能源存儲技術(shù)的概述

能源存儲技術(shù)是指將多余的能源轉(zhuǎn)化為其他形式并儲存起來，以便在需要時重新轉(zhuǎn)換回電能，如圖1所示。

圖1 儲能技術(shù)基本原理圖

目前，主要的能源存儲技術(shù)包括：蓄電池（如鋰離子電池、鈉硫電池等）、抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能以及超級電容器等[1]，見表1。

表1 各儲能技術(shù)對比

2 電力設(shè)備的能源存儲技術(shù)應(yīng)用

2.1 儲能技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)狀

在電力設(shè)備領(lǐng)域，能源存儲技術(shù)已經(jīng)發(fā)揮著越來越重要的作用。當(dāng)前，儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)的發(fā)電、輸電、配電以及用電環(huán)節(jié)具有廣泛的應(yīng)用。

在發(fā)電環(huán)節(jié)，能源存儲技術(shù)與可再生能源發(fā)電（如太陽能和風(fēng)能）相結(jié)合，有助于解決可再生能源的間歇性和不穩(wěn)定性問題。通過儲能系統(tǒng)，可在發(fā)電量較高時儲存多余的電能，而在發(fā)電量較低時釋放儲存的電能，從而提高整個發(fā)電系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性。

在輸電環(huán)節(jié)，能源存儲技術(shù)有助于電網(wǎng)的穩(wěn)定運行。通過在輸電線路附近設(shè)置儲能裝置，可以在電力需求高峰時向電網(wǎng)釋放儲存的能量，從而減輕輸電線路的負(fù)擔(dān)。同時，儲能技術(shù)還可以在電網(wǎng)發(fā)生故障時提供緊急備用電力，保證電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。

在配電環(huán)節(jié)，能源存儲技術(shù)可緩解電網(wǎng)負(fù)荷，提高配電系統(tǒng)的可靠性和效率。通過將儲能裝置部署在配電網(wǎng)中，可在電力需求高峰時向配電網(wǎng)提供電力支持，從而減小配電設(shè)備的負(fù)荷。此外，儲能技術(shù)還可幫助減少配電網(wǎng)中的電壓波動，提高電能質(zhì)量。

在用電環(huán)節(jié)，能源存儲技術(shù)可提高用電側(cè)的能源利用率。例如，在工業(yè)和商業(yè)用戶中，儲能系統(tǒng)可在電價較低的時段儲存電能，然后在電價較高的時段使用儲存的電能，從而降低用電成本。此外，儲能技術(shù)還可應(yīng)用于家庭和微電網(wǎng)等分布式能源系統(tǒng)中，實現(xiàn)能源的自給自足，提高能源利用效率。

總之，能源存儲技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用現(xiàn)狀表明，儲能技術(shù)在提高電力系統(tǒng)穩(wěn)定性、調(diào)整系統(tǒng)頻率、優(yōu)化負(fù)荷曲線、提高能源利用率等方面具有顯著優(yōu)勢。隨著科技的發(fā)展和應(yīng)用范圍的拓展，儲能技術(shù)將在電力系統(tǒng)中發(fā)揮更重要的作用。

2.2 儲能技術(shù)在電力設(shè)備中的優(yōu)勢和挑戰(zhàn)

儲能技術(shù)在電力設(shè)備中具有顯著的優(yōu)勢，同時也面臨著一定的挑戰(zhàn)。從優(yōu)勢角度來看，儲能技術(shù)可顯著提高電力系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，通過在電力需求高峰時向電網(wǎng)提供電力支持，有助于穩(wěn)定電網(wǎng)頻率和電壓。此外，儲能技術(shù)還可在電網(wǎng)發(fā)生故障時提供緊急備用電力，確保電力系統(tǒng)的安全穩(wěn)定運行。通過在電力系統(tǒng)中部署儲能裝置，可以減輕電網(wǎng)負(fù)荷，從而延長電力設(shè)備的使用壽命。儲能技術(shù)還可以有效提高能源的利用率，通過解決可再生能源（如太陽能、風(fēng)能）的間歇性和不穩(wěn)定性問題，以及在用電側(cè)實現(xiàn)電能的峰谷錯峰消費，降低用電成本。最后，儲能技術(shù)與可再生能源相結(jié)合有助于減少對傳統(tǒng)化石燃料發(fā)電的依賴，從而降低溫室氣體排放和環(huán)境污染。

然而，在應(yīng)用儲能技術(shù)時，也需要關(guān)注其面臨的挑戰(zhàn)。首先，目前一些儲能技術(shù)（如鋰離子電池、飛輪儲能等）的成本相對較高，這可能限制了其在電力設(shè)備中的廣泛應(yīng)用。隨著技術(shù)的發(fā)展和規(guī)?；a(chǎn)，儲能技術(shù)的成本有望逐步降低。其次，儲能技術(shù)涉及多種技術(shù)領(lǐng)域，如電池化學(xué)、材料科學(xué)、控制系統(tǒng)等，這增加了技術(shù)研究和應(yīng)用的難度。因此，需要加大研究力度，提高儲能技術(shù)的成熟度和可靠性。此外，部分儲能技術(shù)（如鋰離子電池）在使用過程中存在一定的安全隱患，如熱失控、漏電等。在推廣應(yīng)用儲能技術(shù)時，需要加強安全監(jiān)管和技術(shù)創(chuàng)新，確保儲能系統(tǒng)的安全運行。最后，儲能設(shè)備的壽命受到循環(huán)次數(shù)、使用條件等因素的影響，需要不斷研究和改進技術(shù)，以提高儲能設(shè)備的耐用性和經(jīng)濟性。

3 能源存儲技術(shù)在電力調(diào)峰降谷中的應(yīng)用

3.1 能源存儲技術(shù)在電力調(diào)峰中的原理

能源存儲技術(shù)在電力調(diào)峰中的基本原理，是在電力需求低峰時將多余的電能存儲起來，然后在高峰時釋放出來。這樣，儲能系統(tǒng)可以幫助減少電力系統(tǒng)負(fù)荷波動，保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定[2]。

在電力系統(tǒng)中，電力需求隨時間的變化而波動，通常表現(xiàn)為早晚高峰和夜間低峰。在高峰時段，電力系統(tǒng)的負(fù)荷壓力較大，此時釋放儲能設(shè)備中的電能，有助于滿足高峰需求，降低系統(tǒng)負(fù)荷。在低峰時段，電力需求較低，此時可將多余的電能儲存在儲能設(shè)備中，以備高峰時段使用。

通過儲能技術(shù)實現(xiàn)電力調(diào)峰，有助于保持電網(wǎng)頻率穩(wěn)定。當(dāng)電力需求突然增加時，儲能設(shè)備可以迅速向電網(wǎng)供電，以避免頻率下降。相反，在電力需求突然降低時，儲能設(shè)備可以吸收多余的電能，防止頻率上升。這種快速響應(yīng)和靈活調(diào)節(jié)的特點使得儲能技術(shù)在電力調(diào)峰中具有重要作用[3]。表2展示了不同儲能技術(shù)在電力調(diào)峰中的一些相關(guān)參數(shù)。

表2 各儲能技術(shù)在電力調(diào)峰中的相關(guān)參數(shù)

3.2 能源存儲技術(shù)在電力調(diào)峰中的經(jīng)濟性評估

評估能源存儲技術(shù)在電力調(diào)峰中的經(jīng)濟性主要包括儲能系統(tǒng)的投資成本、運行維護成本以及節(jié)能減排效益等方面。不同儲能技術(shù)在這些方面的表現(xiàn)各有特點，通過對比不同儲能技術(shù)的成本效益，可為電力企業(yè)選擇最適合的儲能方案提供依據(jù)。

在投資成本方面，大型儲能項目如抽水蓄能和壓縮空氣儲能的初期投資成本相對較高，但由于其規(guī)模經(jīng)濟效應(yīng)和較低的單位能量成本，使得在長期運行中具有良好的經(jīng)濟性。而蓄電池和超級電容器等分布式儲能技術(shù)的投資成本，隨著技術(shù)的發(fā)展和產(chǎn)能的擴大逐漸降低，使其在電力調(diào)峰中的經(jīng)濟性不斷提高。

運行維護成本方面，抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等技術(shù)具有較長的壽命和較低的維護成本，有利于降低整體運行成本。而蓄電池等化學(xué)儲能技術(shù)由于其化學(xué)反應(yīng)的特性，可能導(dǎo)致較高的維護成本和較短的使用壽命。

在節(jié)能減排效益方面，各類儲能技術(shù)在電力調(diào)峰中都能有效地減少電力系統(tǒng)的負(fù)荷波動，提高可再生能源的利用率，從而實現(xiàn)節(jié)能減排。其中，蓄電池等分布式儲能技術(shù)在充分利用分布式可再生能源方面具有明顯優(yōu)勢，有助于降低碳排放。

綜合考慮各類能源存儲技術(shù)在電力調(diào)峰中的經(jīng)濟性優(yōu)勢，電力企業(yè)可以根據(jù)實際需求和項目特點選擇最適合的儲能方案。同時，隨著能源存儲技術(shù)的不斷發(fā)展和成本降低，其在電力調(diào)峰中的經(jīng)濟性將得到進一步提升。

4 能源存儲技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用前景

4.1 儲能技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用前景

隨著能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護需求的不斷提高，能源存儲技術(shù)在電力設(shè)備中的應(yīng)用前景顯得尤為廣闊。在未來的發(fā)展中，儲能技術(shù)將在分布式發(fā)電、微電網(wǎng)、智能電網(wǎng)等領(lǐng)域得到更廣泛的應(yīng)用，成為電力系統(tǒng)的重要支撐技術(shù)。

在分布式發(fā)電方面，尤其是太陽能、風(fēng)能等可再生能源的廣泛應(yīng)用，儲能技術(shù)將發(fā)揮關(guān)鍵作用，通過解決分布式發(fā)電的不穩(wěn)定性和不連續(xù)性問題，提高能源利用效率，降低對電網(wǎng)的負(fù)擔(dān)。此外，儲能技術(shù)在微電網(wǎng)中的應(yīng)用可提高系統(tǒng)的穩(wěn)定性和可靠性，確保在不同負(fù)荷條件下電力供應(yīng)的穩(wěn)定。

智能電網(wǎng)是未來電力系統(tǒng)的發(fā)展方向，其核心在于實現(xiàn)電力系統(tǒng)的高效、環(huán)保、安全和可持續(xù)發(fā)展。儲能技術(shù)將在智能電網(wǎng)中發(fā)揮關(guān)鍵作用，例如平滑可再生能源的波動、提供輔助服務(wù)和應(yīng)對突發(fā)事件等。同時，隨著電動汽車的普及，充電基礎(chǔ)設(shè)施建設(shè)將成為一個重要領(lǐng)域。儲能技術(shù)在充電設(shè)備中的應(yīng)用可以減輕充電對電網(wǎng)的沖擊，緩解供電壓力，提高充電設(shè)備的運行效率[4]。

4.2 儲能技術(shù)在電力設(shè)備中的未來研究方向

提高儲能技術(shù)的性能和效率：通過不斷研究和創(chuàng)新，提高儲能技術(shù)的性能、效率和安全性，降低成本，使其在電力系統(tǒng)中的應(yīng)用更具競爭力。系統(tǒng)集成與優(yōu)化：研究不同儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的綜合應(yīng)用，實現(xiàn)儲能系統(tǒng)的最優(yōu)配置和調(diào)度，提高系統(tǒng)的整體性能。與可再生能源的深度融合：研究儲能技術(shù)與風(fēng)能、太陽能等可再生能源的深度融合，實現(xiàn)可再生能源的高比例接入和高效利用。

5 結(jié)語

能源存儲技術(shù)在電力設(shè)備中具有顯著的優(yōu)勢和廣闊的應(yīng)用前景。通過不斷研究和創(chuàng)新，能源存儲技術(shù)將為電力系統(tǒng)的穩(wěn)定、高效運行提供有力支持，促進能源轉(zhuǎn)型和環(huán)境保護目標(biāo)的實現(xiàn)。