新能源電力系統中的儲能技術探討

任健銘

【摘要】：目前，人們生活水平越來越高，電器也越來越多，人們的用電量在逐漸地增大，從最初的照明用電到現在很多的家庭洗衣用電、做飯用電、甚至有的地方取暖也是用電。所以，用電的地方是越來越多，電力資源也越來越緊張，在一些用電的高峰時段如夏季的三伏天家家都用空調、農忙時節農村的澆地用電時，電力都呈現出緊張的趨勢，有的時候不得不采用限電的措施來調整用電，給人們的生產生活帶來很大的不方便。可是在電力企業電氣設備的損耗對電力能源的影響很大，適應國家節能降耗及環境保護的要求，電力系統急需采取相應的節能措施來改善電力系統的用電供電，在節約能源的前提下來保證正常的生產生活的用電需求。

【關鍵詞】：新能源；電力系統；儲能技術

1、儲能技術的意義和作用

傳統化石能源的日漸匱乏以及生態環境的日益惡化，極大地促進了新能源技術的發展，氣發電規模日益增長，在電力系統中承擔著越來越重要的角色。以火電這樣的傳統發電模式為例，通常是按照電網用電的需求進行發電、輸電、配電和用電的調度和調整；而以風能、太陽能等為基礎的新能源技術發電更加依賴于自然資源條件。由于風能和太陽能具有波動性和間歇性，對此進行調節控制的難度更大，對并網后的電網安全運行帶來更大的不利影響。但由于儲能技術的應用可以在很大程度上解決新能源發電與生俱來的波動性和間歇性，使電網運行更加安全穩定，同時提高了能源利用的效率，讓新能源發電成為具有經濟和安全雙重優勢的能源形式。傳統電網中發電和電網的負荷時刻處于動態的平衡，也即通常所說的“即發即用”，不存在儲能的問題。

在引入新型的儲能技術后，電力成為了可儲存的商品，顛覆了過去遵循發電、輸電、配電、用電同時進行的局面，供電和用電不再同時發生，電力的供需之間的實時平衡也不再那么重要，新的發電理念將促進電網的結構、規劃設計、輸配電調度等發生根本性的發展變革

2、新能源電力系統中的儲能技術

2.1壓縮空氣儲能

壓縮空氣儲能技術是目前除抽水蓄能外唯一一種單體容量可以超過百MW的高效儲能技術。壓縮空氣儲能電站具有存儲時間長、資本損耗較小、建設投資和發電成本均低于抽水蓄能電站的優勢，并且可實現模塊化組建。CAES主要用于峰谷電能回收調節、平衡負荷、頻率調制、發電系統旋轉備用等。特別適用于解決大規模集中新能源發電的平滑輸出問題。近日由國家電網公司支持，清華大學研發了“非補燃壓縮空氣儲能”技術。該技術的優點是系統配置靈活，系統效率可達70%以上；投資成本低；適用于大規模儲能和分散式儲能，不發電時可作調峰使用；碳排放為0；可以提供天然的冷、熱、電三聯供；可以在電網電壓不足時提供自然支撐調壓。該技術獲得中美發明專利受理，已在安徽蕪湖建成500kW的示范項目，并且連續18個月運行效果良好。中國可以大規模部署自主研發的該項儲能技術。

2.2飛輪儲能

在儲能技術的應用領域，飛輪儲能是一種較為常見的儲能形式，主要動過電動機的電力資源供給，使飛輪保持在快速轉動的過程中，并且將電力資源通過有效的轉化進行儲存，以此保證電能資源所轉化成的動能可以有效的應用于其它能耗領域。飛輪儲能系統的應用還必須使用圓柱體物質進行發電性能的維護，使飛輪可以在旋轉的過程中更加有效的按照軸承技術的特點進行能量的有效儲存，并且保證飛輪所儲存的能量可以有效的應用于后續的維護工作領域。在進行飛輪設備后續技術性處理的過程中，飛輪所儲存的能量更加便于直接應用于能耗領域，并且有效的降低飛輪設備的使用壽命。在進行飛輪設備符合性因素研究的過程中，飛輪可以將功率密度進行合理的調節，并且使飛輪的能量密度保持在較低的水平，使后續的飛輪儲能工作可以通過儲能時間的調整實現電網系統的合理控制，保證全部的儲能工作可以有效的結合電網系統的吸引力特點加以技術設計，并且保證電壓資源處在較為穩定的運行狀態。

2.3壓縮空氣儲能電站

該類型的儲能站最初是在德國建立的，投入使用后效率提升了70%，將剩余能源經過處理再次投入使用，這樣的環境下所進行的發電工程建設能夠節省大量的投入資金，并在基層中形成嚴謹的能源再利用體系。儲能是針對熱量部分進行的，如果不采用壓縮空氣技術，剩余的能量會被直接排除，造成能源浪費的同時還會影響到環境。德國最初建立的空氣壓縮儲能裝置至今已經運行使用了7000多次，技術方面十分完善，其他國家在運用技術時充分借鑒了建設經驗。我國發電站中采用壓縮空氣儲能幾率比較大，對于一些常見的技術問題，也起到了預防作用。

2.4電化學儲能

電化學儲能是通過化學反應將化學能和電能進行相互轉換進行能量存儲的技術。在電化學儲能中，電池是能量轉換的主要載體。電池發展至今，其種類眾多，內部材料和工作原理千差萬別，但內部的核心結構卻是大體相同，都是由正極、負極、隔膜、電解質組成。電勢較高的一極為正極，電勢較低的一極為負極。在電池充電的過程中，正極發生氧化，失去電子；負極發生還原，得到電子。在電池內部形成負極向正極的電流，在電池外部電路形成正極向負極的電流。

電化學儲能作為目前廣泛關注的一種儲能形式，其特點在于能夠根據不同應用需求自由靈活的配置，一般不受地理因素的限制，適合大規模用于實際的電能存儲中。電化學儲能的缺點在于電池的使用壽命較短、使用成本較高，也是實際應用中亟待解決的問題。目前著重發展研究的是鋰離子電池、全釩液流電池、鈉硫電池、鉛酸電池、鎳氫電池、鈉氯化鎳電池、鋰硫電池等。針對大規模儲能而開發的鈉硫電池和全釩液流電池有了進一步的發展，目前廣泛應用于電動汽車中的鋰離子電池（如鋰硫電池和鋰空氣電池）也有望在未來大規模應用于電力系統的儲能技術中。近期有麻省理工學院研究團隊提出了液態金屬電池這一新型化學儲能技術，該電池具有成本低、壽命長、效率高、儲能密度大等諸多優點，得到了國際上的廣泛關注，也有望應用于電網系統的儲能中。

結語

提升電力系統的儲能性能，能夠很大程度上促進電力系統應用質量的提高，因此，在進行電力系統儲能研究的過程中，對儲能技術的發展情況和應用策略進行科學完整的制定，能夠很大程度上提升系統的儲能工作質量。

【參考文獻】：

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