現代儲能技術在智能配電網中的應用

【摘要】近年來，隨著我國經濟的迅速發展，對電能質量的要求日益增高。儲能技術是智能電網建設的重要組成部分，滲透于電力系統的輸電、變電、配電等各個環節。文章主要結合筆者的工作實踐，介紹了現代配電網中存在的問題，從而針對儲能系統智能配電網中的應用情況進行了研究，提出了自己的看法。

【關鍵詞】智能配電網儲能技術問題應用

智能電網的發展是未來電網發展趨勢，目前我國根據國情和需求對智能電網有著不同的定義和側重點，隨著我國經濟高速發展，太陽能、風能等新興電能不斷興起，電網的安全穩定運行將會受到更大的挑戰。電網引入儲能技術可以提高電網的穩定性和供電質量，提高資源的利用率，增加國家的經濟效益。同時，由于大量不同的電能儲存設備接入到電網中，對維持電網安全穩定運行的技術又有了更高的要求。

一、現代配電網中存在的問題

電能質量的安全性和可靠性是對電力系統的基本要求。也是未來電網發展的目標。但伴隨著科學技術的發展，新的用電設備的大量使用以及新興能源企業的興起，電力系統的運行存在許多問題：

（1）大量非線性負載的接入。隨著科學技術的發展和不斷進步，導致電力電子裝置和整流裝置等非線性設備大量使用，將會產生大量的諧波污染，復雜大電網受到擾動后的安全穩定性問題日益突出。

（2）風能、太陽能的接入，導致電網功率、電壓不斷波動。清潔能源和可再生能源是未來發展的主要方向，新興能源的發展給電網帶來了巨大的挑戰，由于新能源的介入，使電力傳輸系統逐漸由傳統單向潮流向雙向潮流轉變。由于新能源發電具有隨機性和間歇性輸出的功率不確定，使配電系統的功率不斷波動，至使配電網功率與電壓不穩定。

（3）電力負荷峰谷差較大。隨著人們生活水平的提高，各種家用電器已經走進了千家萬戶，電力負荷的峰谷差也會隨之增大。這種差值將會導致發電機組的頻繁啟停，機組頻繁啟停不僅增加能耗，而且影響機組壽命，使電力設備發電效率下降。

綜上分析，為了解決新形勢下人們對電能質量的安全、可靠性的新要求，隨著電能存儲技術的發展，超導儲能及超導技術在電力系統中的應用是很有前景的。隨著儲能系統技術在電網中的應用，電網的兼容性、安全性和可靠性將會有更多保證。

二、超導儲能系統的組成概述

儲能系統是利用超導線圈將電磁能直接儲存起來，需要時再將電磁能返回電網或其他負載的一種電力設施。其系統主要由：超導線圈、低溫裝置、制冷裝置、交流裝置和測控系統組成。

儲能系統存儲的是電磁能，在應用時無需能源形式的轉換，因此其響應速度是其他儲能裝置無法比擬的，另外超導磁體電阻為零，故其平均傳輸的電流密度要比常規磁體要高，可產生強磁場且有較大的能量存儲密度。所以功率密度大和響應速度快是超導儲能最大的優勢。

三、儲能技術在現代配電網中的應用

（1）功率快速補償以改善電能質量。由于電力技術的發展，長時間電力中斷事故發生幾率較小，而瞬態電力故障如電壓驟降/升、閃變等瞬間斷電日漸突出，對許多電能質量要求高的工業用戶危害極大，造成產品的次品率上升。由于超導儲能系統具有響應速度快、功率密度大的優勢，它對瞬態電能質量故障問題能起到很好的改善作用。

（2）抑制電網的低頻振蕩。在現代電力系統中，隨著電網互聯、單機容量的增加，系統出現增幅性低頻振蕩的可能性越來越大。近年來，我國的東北、華中、廣東、香港互聯網中也相繼出現了低頻振蕩現象。這種低頻振蕩是發電機轉子由于相應有功負荷的變化而搖擺時，正阻尼不足引起的。當系統中接入容量足夠大的儲能系統后，在電網中各機組受擾動的暫態過程中，可瞬時向電網提供有功功率補償，使各機組保持同步運行。

（3）減少負荷峰谷差，提高配電線路負載能力。2011年1月1日，發改委、電監會等六部委最新聯合印發并正式實施的《電力需求側管理辦法》中提到“推動并完善峰谷電價制，鼓勵電網低谷儲能”，由此看來國家對負荷峰谷差給電網帶來的影響已經有了足夠的重視。若將超導儲能系統接入配電網中，不僅可以調節峰谷差，同時也可以提高配電線路的負載能力，延長輸配電線路的使用壽命，減少電力公司因改擴建輸配電線路的投入資金，帶來的經濟效益是顯而易見的。

（4）延緩配網升級，降低成本。當某一線路負荷超過其容量時，則需要對配電網進行升級或者增建，傳統的措施包括升級或者增建變電站變壓器、輸配電線路等。傳統的電網規劃或電網升級擴建成本很高，尤其是在擁擠的城市區域，由于用地緊張，更加劇了電力建設的資金投入和實施難度。

在儲能技術不斷成熟以及裝置成本持續降低的前提下，面對負荷增長將要超過配電線路負載能力時，電力公司可考慮在以下幾種情況下應用儲能系統：（1）過負荷情況較少出現并且過負荷只是發生在某天的幾個小時內；（2）負荷增長緩慢；（3）配電網升級資金昂貴，小容量的儲能可以延緩相對較大的投資，“杠桿”作用明顯；（4）傳統的升級方法行不通，比如無線路走廊，考慮環境和美觀因素等不能鋪設線路等情況下，利用安裝在過負荷節點的較小容量的儲能裝置來延緩輸配電網升級所帶來的較大的資金投入，延緩配網升級。

四、儲能系統在智能電網中的應用

智能電網的出現就是解決新能源發電的接入問題。世界上各個國家都在積極研究并嘗試應用新能源進行發電，但是隨著新能源發電并入電網，傳輸系統由單向潮流向雙向潮流轉變，再加上新能源發電的不穩定性，將導致配電系統節點電壓波動不止，甚至偏移極限范圍。

隨著智能電網技術的發展，新能源并網發電成為可能。新能源發電主要指風能、太陽能、潮汐能等，受地理環境的影響很大，具有明顯的間歇性和不連續性。這種不連續性將會使得發電系統輸出的功率不穩定，快速頻繁的功率變化將會導致節點電壓不斷波動，甚至導致無功調節裝置頻繁動作。導致電能質量下降和降低系統裝置的使用壽命。

當在配電網中加入儲能系統裝置后，因為儲能系統裝置具有非常快捷的功率調節功能，可以補償電壓跌落、調節電力系統因數等功能。當含有儲能系統裝置的新能源發電系統正常工作時，可為系統提供有功、無功的補償，以平滑節點電壓的波動。同時可以吸收多余電能，系統電能不足時可以為系統提供功率支撐。當配電網端發生故障時，可以抑制發電機端電壓的跌落，提高供電的可靠性。儲能系統裝置的接入不僅提高了資源利用率，也提高了電網的兼容性和可靠性，為智能電網的發展起到了推動作用。

五、結束語

總之，儲能技術的應用，將很好地提高系統的可靠性，提高電能質量，緩解電量的供需不平衡。不同儲能形式有各自的特點、優勢和適用環境，應用時需綜合考慮經濟性和技術性。隨著儲能技術向大容量，低成本發展，技術日益成熟，將會在未來電網中得到廣泛應用，但是，儲能技術的規模化應用，對電網安全運行過程中存在著一些影響，需要深入研究與控制，維護電網的安全性及穩定性。

參考文獻

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