新能源電力系統中的儲能技術研究

藥煒+張凱

【摘要】：隨著化石燃料的枯竭以及人們對霧霾問題的關注，可再生能源逐漸步入人們視野，可將其作為解決當前環境問題的可靠方法與減少碳排放的有效途徑。但由于可再生能源發電具有波動性，隨著可再生能源發電所占比重的提升，也將給現有的電網系統帶來挑戰。使用儲能技術能夠作為解決利用可再生能源生產電力接入電網的有效方法。簡要介紹了幾種儲能技術的特點及其應用現狀，分析了儲能裝置在可再生能源發電廠的作用及優點，最后總結了儲能系統在可再生能源中的應用模式。

【關鍵詞】：儲能技術；電力系統；新能源

引言

近年來，我國在全國范圍內進行電網改造和升級，對工業企業進行節電改造，對全國居民的生活節能節電給予補貼，標志著我國電力工業已經進入需求側管理時代。電力儲能技術的引入將有效削減負荷峰谷差，降低供電成本，有效實現需求側管理。同時，規模儲能技術的廣泛應用將大大增強電網對大規模可再生能源的接納能力，實現間歇式可再生能源發電的可預測、可控制、可調度，促進傳統電網的升級與變革，實現發電和用電之間在時間和空間上的解耦，徹底改變現有電力系統的建設模式，促進電力系統從外延擴張型向內涵增效型的轉變，提高供電可靠性和電能質量。

1、儲能技術的分類概述

電能可轉化為化學能、機械能、電池能等形式達到儲存的目的。按不同的轉化方式進行分類，可分為電化學儲能、機械儲能、相變儲能以及電池儲能。而機械儲能主要包括了壓縮空氣儲能、抽水儲能以及飛輪儲能等；電化學儲能主要包括了鋰離子儲能、鉛酸儲能、鈉硫儲能、鎳鎘儲能以及液流儲能等；相變儲能主要是指儲熱的物質發生了相變進而放出或吸收天熱能量，在夏季可以蓄熱，冬季可以蓄冷，主要應用于冷空調系統、建筑節能以及熱電相變蓄熱裝置等；電池儲能主要包括了超級電容儲能、超導儲能以及高能密度電容儲能等儲能形式。如表1所示，是新能源電力系統中的儲能技術比較。

2、新能源電力系統中儲能技術具有的作用

2.1儲能系統在不同供電場所的應用

（1）電力調頻調壓系統。針對于鋼廠等大量短周期大負荷接入，導致局部電網頻率和電壓大幅波動，造成電網不穩定，影響其他用電設備穩定性。故此種情況考慮再電網側加入儲能系統，可以滿足對電網一次調頻和調壓的快速響應要求。此種類型儲能系統只需滿足短時大功率調節要求，可采用超級電容或其他功率型電池進行短時儲能；（2）新能源發電側儲能系統。由于新能源發電具有間歇性、波動性和難預測性的特點，大規模的接入勢必導致電網調節困難，因此會造成大量的棄光棄風問題，在新能源發電側增加儲能系統可以很好的解決這些問題，把消耗不掉的電量儲存起來，在發電不足或用電高峰時放出，可以使發電趨于平滑、穩定；（3）商用儲能系統。對于企業、工廠、商業寫字樓、充電站等用電量大，負載波動大，或具有峰谷電價差等場所，可以通過儲能系統來削峰填谷，穩定電網供電或賺取電價差。且在電網停電情況下可快速切換到離網供電模式，實現系統應急供電，保證重要負載的持續供電。

2.2靈活儲能技術

近年來，我國大力發展可再生能源和分布式發電，鼓勵新能源電源并網、利用。未來家庭光伏發電電池儲能、社區儲能、分布式發電及微電網、電動汽車等，因其靈活性將得到廣泛應用。將來，供應側以新能源為主，用能側則是清潔、靈活的使用方式。電動汽車作為一種非常重要的靈活負荷和一種儲能設施，可以向一些小微電網、微電網、商業區域輸電，參與局部的電網平衡；可以為新能源大規模地進入能源系統，并網消納，提供負荷。電動汽車儲能電池接入全球能源互聯網，通過合理安排充電時間，輔助電網調峰，實現低谷充電、高峰放電。

2.3電網頻率調節

調頻是維護電網安全運行的關鍵技術，為保證電力系統安全穩定運行，要求調頻機組能快速、精確地響應調度指令。大型火電調頻機組持續運行導致發電機組負荷率下降和環境污染等問題。儲能技術參與調頻服務的最大優勢是其具有快速和精確的響應能力，單位功率的調節效率較高。儲能技術非常適合解決短時電力供應和需求之間的不平衡問題，為電網提供調頻服務，其調頻響應速度遠快于常規火電機組。根據美國電力市場的調頻電源比較分析，儲能調頻效果是水電機組的1.7倍，是燃氣機組的2.5倍，是燃煤機組的20倍以上。具有快速調節能力的儲能技術能夠更有效地提供調頻服務。

2.4ES系列儲能變流器在光伏發電系統中的應用

ES系列產品是專門用于電池儲能系統的大功率并網雙向變流器，具有削峰填谷和平抑新能源發電出力波動等功能，有利于電力設備降低供電成本，促進可再生資源的應用。雙向儲能變流器具有自動同步并網功能，對于電網沒有沖擊，并且在設計時候具有一體化的特點，安裝方便，還可以實現觸摸屏顯示。例如在2010年底，索英電氣東莞松山湖工業區1MW/2MWH儲能示范項目提供的1MW儲能變流器和監控系統，不僅保證了電力儲能設備的穩定性，還使得供電更加的高效，基于此可以將雙向儲能變流器應用到光伏發電系統中，能夠實現光伏發電的穩定性和高效性。

結語

隨著霧霾等各種環境問題的出現，可再生能源也逐漸受到了各方的重視。其中，在利用可再生能源的過程中最為關鍵的是儲能技術，其影響可再生能源的“發—輸—配—用”電的每一環節，不僅能夠降低用電高峰期的供電需求，而且增加現在電網系統的運行能力和設備的使用率；同時其也能夠保證電網的安全與穩定，進而提升供電品質和用電能力，這均能實現經濟社會安全而穩定的需求?，F在，儲能技術種類繁多且各具特色，但其也存在著缺陷，如化學電池的充電量較少，還會破壞環境；而抽水儲能與壓縮空氣等形式儲存能量，需要進行轉化，使得其效率較低，并且這些形式的儲能需要大量的建設成本。因此，從現在的發展出發，要想使儲能裝置得到最好的發展，更好地服務于可再生能源發電站使電力系統穩定運行，應采取配置多種儲能裝置相結合的技術，彼此間協調控制、綜合規劃。這也是現今需要深入研究的地方。

【參考文獻】：

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