新能源發電系統中儲能技術現狀與分析

李云

國電電力山西新能源開發有限公司 山西大同 037000

飛速發展的儲能技術為解決以上問題提供了可行性。儲能技術可以在電力系統的發、輸、配、用各環節發揮相應作用，增加電力輸送環節的柔性特性，使電能具備時間和空間轉移能力，對于保障電網安全、改善電能質量、提高可再生能源比例、提高能源利用效率具有重要意義。

1 儲能技術簡介

1.1 自然界的儲能

當前全球所有的能源都離不開太陽能的支持，人們在使用能源的過程其實也是對太陽能與風能的一種轉化應用。不管是煤炭資源、石油資源還是林木資源都是經過太陽的照射或者自然界生物生長獲得的能源。因此太陽能是目前應用的重點能源，也是未來發展的一種趨勢與方向。只有增加對太陽能的研發才可以獲得更多的高效能源，為社會的發展提供有力的支持[1]。

1.2 電力系統中儲能技術的應用

目前我國的高新技術發展水平不斷的提高，這也是促進電力系統穩定運行的關鍵。很多儲能技術都是通過人工儲能的方法進行，將電力系統的能量進行轉化，并且實現儲存的效果。這樣的儲存方式需要達到一定的要求與儲存標準，然后通過時間的轉化之后獲得需要的電力能源。這一儲能技術的使用具有清潔的、便利的作用，還可以促使電力系統運行效率的提高。在進行儲存技術發展的過程中，還要對一些化石能源進行節約使用。之后再通過太陽能、風能、地熱能等清潔能源進行全面的應用，逐漸地實現儲能系統中創新技術的合理利用。最后，還要利用高新的生產技術為出現的間歇性能源與特殊性能源進行充分的挖掘，從而促進儲能技術全面、高效地合理應用。

2 現狀及優缺點

目前，在新能源収電系統中常見的儲能技術主要有化學儲能技術、磁場儲能技術、電場儲能技術以及機械儲能技術等。其中，化學儲能技術以鋰離子電池、鉛酸蓄電池為主，液流、鈉硫、鎳氫電池等技術的研究也取得了極大的突破。磁場儲能技術主要是指超導儲能。電場儲能技術主要包括電解電容儲能和超級電容儲能。機械儲能技術則以抽水蓄能、壓縮空氣儲能和飛輪儲能等為代表。我國在抽水蓄能這一傳統儲能技術中，擁有較大優勢，按照總裝機容量來看，我國以32.0GW位列全球第一，日本和美國次之。但我國在新型儲能技術領域，和其他収達國家相比，起步較晚，目前仍處于積極探索和建設示范工程的刜級階段。根據美國能源部于2016年8月16日更新的全球儲能數據顯示，我國儲能項目累計裝機總容量達到32.1GW，其中抽水蓄能裝機容量就高達32.0GW，電化學儲能和熱儲能裝機容量均為0.05GW，其余儲能項目數據未統計。從上述數據中，可以看出我國在新型儲能技術方面的劣勢[2]。

為改善這一問題，我國政府部門也制訂了一系列的優惠政策，包括降低稅收、提高補貼、減少審批流程、鼓勵科研立項等措施，尤其是在“十三五”規劃的百大工程項目中，就有多個與儲能技術相關的項目。

3 新能源發電系統中儲能技術的應用

3.1 電化學儲能技術

電化學儲能電池種類繁多，應基于具體應用場景和功能需求，根據各電池技術的特點及對優缺點進行綜合比較來選擇適當的技術。供選擇的主要技術特征包括：能量密度、功率密度、響應時間（ms，s，min）、儲能效率（充放電效率）、設備壽命（或充放電次數、循環壽命，年）、技術成熟度、自放電、經濟因素（投資成本、運行和維護費用）、安全和環境方面等。從目前電化學儲能技術在我國的應用看，鋰離子電池和鉛酸電池占絕對比重，其余液流電池、鈉硫電池有小部分使用。從應用領域分析，鋰離子電池主要應用于可再生能源并網儲能、輔助服務領域。自2018年以來，大批電網側、發電側電化學儲能項目陸續建成并投運。磷酸鐵鋰電池具有良好的結構穩定和熱穩定特性，高溫循環性能優異，經過改進的電池容量可達165mAh/g，因此應用廣泛，但是磷酸鐵鋰生產技術要求高，批量生產一致性差；錳酸鋰電池高溫容量衰減嚴重，充放電過程結構不穩定，影響其廣泛使用；鈷酸鋰電池因為抗過充電安全性能差，限制了使用場合；三元材料集中了復合型材料各自的優點，組合性能優于單個化合物，在充放電過程中可保持穩定的層狀結構，容量更高，但其能量密度相對增大，帶來熱失控問題，給應用帶來安全隱患；鈦酸鋰電池電子導電性差、價格高，無法實現大規模應用。

3.2 電網側儲能

前電網側儲能項目、儲能技術仍以磷酸鐵鋰電池為主。在儲能電站實際應用中，容量密度和功率密度都要得到進一步提升[3]。

儲能技術種類較多，物理、化學儲能技術都有各自優缺點，電化學儲能不同電池的成本、荷電狀態等屬性都不相同，導致投資的差異較大、儲能效果不相同。政府對儲能補貼沒有統一的衡量標準。目前大規?；碾娀瘜W儲能接入，對電力系統的影響、對電網的適應能力以及電網對其一些功率控制的要求、如何參與電網的輔助服務、如何進行控制以及接入后儲能電站如何優化調度等問題，都暫時沒有找到答案。行業還急需一批相對易于執行的標準指導未來推廣與運營。

4 結語

目前，國內外學者已提出多種合理可行的儲能技術，其中大多數技術也已運用到了工程實踐之中，但仍暴露出了不少問題。隨著新能源収電的規模不斷擴大，為保證電網或負載的正常運行，大力研究與収展儲能技術是勢在必行的方向[4]。