儲能技術在電力系統調峰中的應用研究

黃瑞文

摘要：現在人們對生活水平的提高，在整個電網在運行過程中，用戶在不同時段對電能需求量是不同的。根據不同的用電需求，及時補充或削減電量是現有電力系統調峰的重要調節措施。傳統的電量調節主要依靠減少或增加供給側發電量來滿足用電需求。此種方法，對于供給側的發電機組而言會帶來較大損害?；诖耍疚奶岢隽死脙δ芗夹g以儲能電站的方式來參與電力系統調峰的新措施。該儲能技術的應用，可以有效改善發電機組不正常運行的態勢，進而保障整個電網的長時間穩定運行。

關鍵詞：電網;電能需求;電力系統調峰;儲能技術

引言

目前，人類所使用的大部分能源都是以不同形式儲存下來的太陽能。煤炭、石油、天然氣等化石能源是太陽能在數十億年時間里所累積的產物，而水能、風能等可再生能源則是太陽能以年為單位累積的產物。自然界中的能源供給通常是不均衡的，由地理位置、季節氣候等自然條件決定。能源的需求同樣不均衡，且時常與能源的供給完全不匹配。因此，在能源供給和需求之間迫切需要一種裝置，以實現能量在空間和時間上的轉移，這就是儲能。

1儲能技術簡介

儲能是指將能量從一種形式轉換為另一種形式后進行的能量存儲。例如，使用電能參與氫氣的制取，將電能轉換為氫能源后實現了能量的存儲，在有一定需求時，再將氫能轉化為其他形式的能量，這就是儲能的一種具體表現。目前儲能技術主要包括兩種方式，一種是機械儲能，另一種是電磁儲能。機械儲能主要包括抽水儲能與壓縮氣體兩種形式。抽水儲能主要是在水力發電中，將過剩的電能帶動相應水泵動作，將水從低處運往高處，待電能不足的情況下，開啟水閘，利用水的重力勢能將機械能再轉化為電能。壓縮空氣儲能也是利用多余電能，將電能轉化為相應的機械能，對氣體進行壓縮。在電能供應不足情況下，釋放壓縮氣體帶動汽輪機進行發電。電磁儲能主要利用儲能電子設備進行電能的存儲，主要包括電池儲能技術與電容儲能技術兩種。電池儲能技術主要使用的是鉛酸電池、鋰電子電池等電子元器件將電能轉化為化學能，實現電池的充電過程，在停電或者電力供應不上時，利用電池對外進行供電，滿足緊急用電的需求。電容充電的本質與電池充電的類似，都是將電能轉化為化學能的一種表現形式。儲能技術的日益豐富，也為電力系統的平穩運行提供了強有力的保障。

2儲能技術的分類

按照不同的分類方法，儲能技術可進行如下分類。

2.1按照儲能原理分類

儲能可分為機械能儲能、電化學儲能、電氣類儲能、熱儲能以及化學類儲能等。其中，機械能儲能主要包括抽水蓄能、壓縮空氣和飛輪儲能。電化學儲能主要包括鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池和鈉硫電池等電池儲能技術。電氣類儲能包括超導儲能和超級電容儲能。熱儲能主要指通過利用水等相變材料將電能轉變為熱能的儲能方式?；瘜W類儲能主要是指利用氫（H2）或合成天然氣（SNG）作為次級能量載體的儲能方式。

2.2按照儲能時間長短分類

儲能可分為：短時儲能，通常放電時間為數秒到數分鐘。中期儲能，通常放電時間為數分鐘到數小時。長期儲能，通常放電時間為數小時到數天。

2.3按照儲能功能分類

儲能可分為能量型儲能和功率型儲能。能量型儲能特點是比能量高，放電相對較慢，主要用于較大能量輸入和輸出的場合;功率型儲能特點是比功率高，以高放電率快速放電，主要用于瞬間高功率輸入和輸出的場合。

3儲能技術在電力系統調峰中的應用

3.1應用于發電系統

電池儲能技術目前主要應用于大規模的風力發電、太陽能發電等領域，運用特定的運行模式、設定固定的計算目標來進行容量配置問題，根據實際應用的工作統計，平滑風電在瞬間的儲能系統容量是普通風電的25%，這樣計算下來可以看出，平滑風電按小時計算的傳輸功率相對穩定，容量相比風電系統也相對較高。因此可以看出，大規模的風發電廠及光發電廠應用的儲能系統容量一般都超過規定標準，儲存時間相對減少，這就大大提高了儲存電能的應用率。目前電池儲能技術常用升壓轉換器進行應用，普遍適應于大于35kv的電路中。

3.2應用于運輸電能

目前我國的電池儲能系統能夠最大效率的應用已有的電網資源，不斷提高輸電的運行效率及運行能力，這樣能夠大大降低了運輸的經濟成本，還能夠提升電網的安全運行，有效控制了使用的頻率及實現無控制操作。電池儲能技術能夠將電力進行有效的存儲，將額外的浪費降至最低，這樣能夠確保電力在運輸過程中更好地應用。

3.3應用于變電系統

電化學儲能系統可用于電力系統的發、輸、配、用等環節，具有削峰填谷，參與電網輔助服務（調頻、調壓等）、需求響應及作為備用電源等功能。在實際運行的過程中，電池儲能應用通過削弱峰處、填補低谷的方式進行，能夠確保電力的儲存容量，節約了儲存的時間，將其控制在大約6小時，大大提高了運行的穩定性及安全性。目前，受場地因素限制，單獨的儲能裝備對大電網調峰調頻的能力有限，在主網側的應用場景集中考慮在變電站內配置儲能設備。

3.4能源控制應用

很多的儲能技術在研發的過程中需要投入大量的研究成本，所以一個儲能技術能否在研發之后得到社會的廣泛認可和應用其最為基本的限制因素就是儲能技術的使用成本。有關部門對于當前儲能技術的投資成本做出了比較詳細的報告分析，最后發現在相同成本下經濟效益比較高的幾種技術主要為壓縮空氣技術和抽水蓄能技術。在大規模的生產背景下，這兩種技術在保證工程質量的同時可以為使用者創造更高的經濟效益，所以在不久的未來這兩種方式將會得到更加廣泛的應用。

4電力系統儲能技術發展

儲能技術在研發的過程中需要投入大量的研究成本，所以一個儲能技術能否在研發之后得到社會的廣泛認可和應用其最為基本的限制因素就是儲能技術的使用成本。有關部門對于當前儲能技術的投資成本做出了比較詳細的報告分析，最后發現在相同成本下經濟效益比較高的幾種技術主要為壓縮空氣技術和抽水蓄能技術。在大規模的生產背景下，這兩種技術在保證工程質量的同時可以為使用者創造更高的經濟效益，所以在不久的未來這兩種方式將會得到更加廣泛的應用。儲能技術中最不經濟的方式是電池儲能技術，這種方式在使用的過程中，在完成相同工作量的情況下，造成的能源浪費是最高的。盡管科技在不斷的發展，很多的科研人員也在嘗試著將這種方式的生產成本降低到最小，但是實際的使用成本還是要高于其他的發電方式，在未來這種技術最終會被淘汰。

結束語

從世界范圍看，現階段儲能仍處于發展的初期階段，但近年來我國儲能行業已呈現出多頭并進的良好態勢：如傳統的抽水蓄能等儲能應用規模持續擴大;超導儲能和超級電容等電氣類儲能，鉛酸電池、鋰離子電池、液流電池等電化學類儲能和壓縮空氣儲能等技術不斷優化升級;儲熱、氫儲能等也取得了不小的進展。相關政策的不斷出臺和實施，儲能技術和工藝將得到快速提升，儲能成本也將大幅下降。在不遠的未來，規?；瘍δ芡耆軌蚶米陨硇軐崿F巨大的經濟價值，走上可持續發展的道路。

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