新能源電力系統中的儲能技術探討

趙玉娟

摘 要：對于新能源電力系統而言，儲能技術能夠將隨機性的自然能源轉變為可控的電力資源，從而成為未來能源發展的關鍵技術環節。隨著科學技術的發展，儲能技術將突破技術瓶頸，為新能源電力系統提供穩定的儲能需求，從而推動全球能源結構轉型，實現能源供應的綠色化。本文對新能源電力系統中的儲能技術進行了探討。

關鍵詞：新能源 電力系統 儲能技術 應用

儲能技術在新能源的利用方面已經逐漸成為主要的發展研究技術，而這項技術也會繼續改變以往傳統的發電生產模式。儲能技術也在提高設備的生產效率，處理電力系統中一些故障等方面發揮著非常重要的作用。針對現代電力系統的相關現狀，對儲能技術進行更深入的研究和開發，加強儲能技術在現代電力系統的應用都有著非常積極的進步意義。

一、新能源電力系統中儲能技術的分析

（一）電磁場儲能技術

電磁場儲能技術又可細分為：超導磁儲能系統、超級電容器儲能系統和熔融鹽續熱儲能系統。這三者系統不同于常見的儲能系統，目前對其的實用技術仍然不成熟，存在很多技術性的問題需要解決，且由于成本、自然因素等各方面的限制，對其的應用研究也受到制約，不如機械儲能技術應用的廣泛。要使電磁場儲能技術能夠大量的投入電力系統的運行需要大量人力財力的堆積，目前來說比較困難

（二）飛輪儲能技術

飛輪儲能技術主要實現方式為在真空環境中利用電動機帶動高速旋轉的飛輪，使得電能轉化成機械能的一種技術。在真空環境中設備摩擦損耗低，風阻小壽命長，但是在現實生活中環境的搭建以及系統安全保障方面價格不菲，無法大面積普及于小型場合。但在目前較為發達的美、日、澳等國普及程度較廣，它可以針對電網中的故障問題靈活有效的進行處理，保障電力系統安全、穩定、可靠的運行。

（三）抽水儲能技術

抽水儲能技術則是利用水資源的重力勢能進行存儲轉化，在電網低負荷時將水資源從低水池抽入于高水池，將電能轉化成重力勢能，而在電網高負荷時釋放高水池的蓄水利用重力勢能進行發電。整個儲能過程可以簡化成能量的轉化：電能轉化為勢能，而勢能又轉化成電能，通過往復循環實現電力系統中的能量儲存。一般情況下抽水儲能的釋放時間為幾個小時到幾天不等，綜合利用率高，在電力系統調峰填谷的情況下應用程度高。這種儲能技術有效利用自然能源，緩解高峰用電壓力。但是該技術對于電力系統基礎設施的建設要求較高，需要合理設計解決儲水問題，并且還要保障與實際需求量吻合的抽水量。

（四）壓縮空氣儲能技術

壓縮空氣儲能技術利用報廢礦井、沉降的海底儲氣罐、山洞或者新建儲氣井等環境在電網低負荷情況下將電能轉化為壓縮的空氣勢能，而在電網高負荷情況下利用壓縮的空氣勢能發電轉化為電能的一種儲能技術，同樣主要應用于電力系統的調峰填谷情況下。因為壓縮的空氣具有較強的勢能，因此該技術對于空氣壓縮設備的要求十分嚴苛，所以在使用前期對于儲能設備需要進行全方位的安全檢查，避免安全隱患，杜絕事故發生。

（五）超級電容器儲能技術

超級電容器儲能技術是依據電化學雙層理論研發總結的技術，主要依據于吸附電解質溶液中異性離子，在電極表面生成雙層電荷而實現充電目的。該技術中的核心元件為電極，整個裝置實現儲能技術絕大部分依賴于電極分離吸附離子的能力，面積越大的存儲電荷分離出密度更高的電荷也就形成了更大容量的電容。該技術具備壽命長、功率大、節能環保的特性，因此通常應用于時間短、功率大，負載平滑和電能質量峰值功率的場合。

二、新能源電力系統中儲能技術的應用

（一）風能電力系統中儲能技術的合理運用

系統瞬時功率平衡水平對于新能源電力系統的穩定運行具有重要作用，儲能技術的運用，能夠充分滿足有功功率及無功功率需求，從而實現對系統這一水平的優化，以保證其穩定運行。例如風能電力系統中的電壓穩定性問題，可以采用超導儲能技術。這一技術的運用能夠針對系統中的風速擾動及聯絡線短路問題進行解決。據仿真表明，運用超導儲能技術后，出現網絡故障后，依然能夠實現風電場的穩定，在風速擾動的情況下，也可以實現風電場平滑輸出。該技術主要運用在并網型風力發電系統中，通過對SMES模型等的構建，以及對最優反饋矩陣的計算，能夠發現，在儲能技術運用下，輸出電壓的穩定性得到了巨大的改善。再例如風能電力系統中的頻率穩定性問題，也可以通過儲能技術進行解決。這一問題的解決，主要集中在平滑風電輸出功率方面。據仿真證明，飛輪儲能系統在這一部分運用中能夠發揮巨大的作用，可以通過其充放電操作，實現這一問題的有效解決。同時，SMES裝置的運用，也能夠按照系統負荷變動對處理進行適當的調整，以維護風能電力系統中頻率的穩定性，改善系統旋轉備用不足情況。風電出力缺乏可控性是影響風能電力系統穩定的根本原因，儲能技術的運用，具有平滑風電出力的功能，能夠提升風能的可調度性。在平抑風電出力波動中，可以運用串并聯型超級電容器儲能系統的電路拓撲，具仿真表明，串并聯補償能夠有效平滑風電出力，抑制電壓暫降，對風能的不確定性進行改善，從而增強風電場的穩定性。同時，也可以在基于全功率變頻器的永磁同步風電機組的直流母線上并聯飛輪儲能裝置。通過這一技術的運用，實現模糊控制，能夠達到穩定風電機組輸出功率的目的。

（二）光伏并網中儲能技術的合理運用

在光伏并網中，主要存在的問題也是系統瞬時功率的平衡水平問題，通過儲能技術的運用，能夠對這一問題進行有效解決。在儲能技術的實際運用中，可以通過無源式并聯儲能方案的應用，在光伏系統負載功率等脈動形勢下，平滑蓄電池充放電電流。這一方法主要適用于獨立光伏系統。同時，在這一系統中，也可以運用混合儲能系統，對系統瞬時功率進行平衡。在具體操作中，需要將功率密度較高的超級電容、能量密度較大的磷酸鐵鋰電池進行組合，并對控制結構及方式進行合理設置，以便其效用得以充分發揮。據仿真證明，這種混合儲能系統的運用，在維護系統運行穩定性中，能夠起到十分明顯的作用。超級電容器蓄電池混合儲能在新能源電力系統中具有巨大的開發潛力，是未來儲能技術研究的重要趨勢。

總而言之，儲能技術在電力系統中的應用不僅僅實現了電能的儲存，同時解決的傳統電能即發即用的特點，還有效解決了傳統輸電系統中高峰輸電的問題。國家電力單位，在實際工程中應用新能源時，仍需要不斷深入研究蓄能技術，保證新能源電力系統運行的穩定性，從而推動電力企業健康可持續發展。

參考文獻

[1] 馬媛，劉長渤，馮煒煒.新能源利用與儲能方式討論[J].山東工業技術.2018（16）

[2] 楊超.儲能技術在電力系統中的應用[J].通信電源技術.2018（03）