淺談電力儲能技術及其在現代電力系統中的應用

陳妃森

湛江中粵能源有限公司 廣東 湛江 524099

在新的技術背景下,現代電力系統的建設水平不斷提升,目前智能電網的應用越來越普遍,能源互聯網也在高速發展,儲能技術在電力系統中的發揮的作用越來越重要,因此在這一形勢下,一定要對電力儲能技術進行深入研究。運用電力儲能技術之后,可以實現蓄電和放電智能化,電力儲能技術將會在配電、輸電、用電、發電等各個環節中發揮重要作用,同時電力儲能技術勢必會促進現代電力系統的發展和進步。

1 電力儲能技術

1.1 超導磁儲能 超導磁儲能具有以下幾方面特點：首先,超導磁儲能技術能夠實現能量無損耗長期儲存,能量返回效率能夠達到90%以上。其次,超導磁儲能技術能夠快速釋放能量,在幾毫秒時間內就可以釋放能量。再次,運用超導磁儲能技術之后,電網的有功功率、無功功率、頻率以及電壓將會更加容易調控。

1.2 超級電容器 超級電容器與普通電容器最主要的區別就在于,超級電容器中的電解質、電極等部分都是通過特殊材料制備而成,因此超級電容器的儲存容量、介電常數等參數都明顯優于普通電容器,并且超級電容器的耐壓性能也相對更強。在實際運作過程中,超級電容器內部不會產生化學變化,充電與放電具有可逆性,正常情況下超級電容器的最大充放電次數能夠達到幾十萬次。

1.3 電化學儲能 電化學儲能主要是指一鋰電池和鉛蓄電池為主的各種二次電池儲能。電池儲能技術近些年來取得了良好的發展,該技術的發展潛力十分可觀,電池儲能最大的優勢就在于配置靈活,可以根據實際需求的不同,對能量和功率實施調整,同時電池儲能技術還具有控制精度高、響應速度快、帶電損耗低等優點,一般情況下電池儲能設施的建造規模在k W-MW之間,比較適用于小容量場合。

以南方某電廠為例,新增AGC儲能輔助調頻系統屬于技術改造類項目,在#1、#2發電機組側安裝建設一套21MW/10.5MWh電化學儲能系統,采用磷酸鐵鋰電池技術。該系統將聯合發電機組開展電網AGC調頻業務,聯合調頻時儲能輔助調頻裝置最大出力可按儲能選型功率輸出。本工程儲能輔助調頻裝置采用一拖二方式,即設置一整套儲能系統,分別接入#1、#2機組,根據調頻市場負荷需求快速滿足電網負荷需求,補充的煤電調頻速度及響應速度慢的不足,儲能輔助調頻裝置可以在#1、#2機組間切換進行輔助調頻服務。

1.4 其它電力儲能技術 壓縮空氣儲能：壓縮空氣儲能技術容量能夠達到幾百MW,并且壓縮空氣儲能技術還具有資本損耗較少、儲存時間較長等優勢。飛輪儲能：飛輪系統可以分為兩種類型,一種是采用機械軸承的低速飛輪,另一種則是使用磁懸浮軸承的高速飛輪,飛輪儲能技術可以通過調節飛輪轉速,實現電網與儲能設備之間的能量交換,低速飛輪自放電率比較高。抽水蓄能：抽水蓄能電站的容量可以達到幾百MW,甚至能夠達到幾千MW。

2 電力儲能技術的應用

2.1 能量管理 近些年以來,電力負荷峰谷差呈現出了逐漸擴大的趨勢,因此給電力調度和發電都帶來了很大的困難,如果新增發電、輸電、配電設施,那么會花費巨大的建設成本,而且還需要面臨各方面的約束和限制,對于上述問題,可以使用大規模儲能系統來解決,通過高效的儲能系統,就可以起到削峰填谷的作用,有效降低電力系統的負荷峰谷差。

2.2 增強系統穩定性 保證系統穩定性是電力系統運行的重要前提,電力系統在運行過程中,會受到各種各樣的影響,例如設備故障、雷電以及負荷突變等等,這些因素都可能使電力系統的穩定性受到干擾,導致電壓失穩、功角震蕩、系統頻率偏移等問題。應用電力儲能技術之后,就可以有效增強電力系統的穩定性,可以將儲能設備安裝在發電機端,或者也可以安裝在電力系統中重要的節點位置,當電力系統受到干擾的時候,可以通過控制儲能系統充放電時間、控制儲能系統有功功率、無功功率交換等措施,來及時解決系統振蕩問題。

2.3 提高對新能源的接納能力 太陽能發電以及風力發電并網之后,會對電力系統的穩定運行造成威脅,由于太陽能發電以及風力發電都具有波動性、隨機性,因此電力系統的穩定運行會受到一定的干擾。在應用電力儲能技術之后,就可以有效解決這一問題,儲能裝置可以對新能源發電系統進行緩沖,進而防止新能源發電系統對電網造成嚴重沖擊,以提高電力系統對新能源技術的接納能力。

2.4 提供調頻服務 儲能技術的應用,能夠為電力系統起到輔助作用,使用儲能技術為電網提供調頻服務之后,電網的收益會大大提升,電力儲能技術具有快速響應的特點,因此在調頻方面比傳統調頻技術更具有優勢,應用電力儲能技術之后,調頻服務的效率和精度將會大大提高。

2.5 改善電能質量 在電力系統的運行過程中,電壓暫降等問題會嚴重影響電能質量,而電力儲能技術的應用,可以有效改善電能的質量,由于儲能技術對電力系統的動態變化可以快速響應,并且能夠進行無功控制以及有功調節,還可以減少電壓波動以及閃變等現象,改善功率因素,消除電壓暫升以及暫降,這樣一來,就可以有效改善電能質量。

3 總結

電力儲能技術的發展,在很大程度上推動了現代電力技術的進步,同時也促進了能源結構的創新。電力儲能技術的規模化應用,主要是將集中式儲能與分布式儲能相互融合,在電力儲能技術的發展和應用過程中,還需要妥善解決諸多問題,本文在此分析了電力儲能技術在現代電力系統中的應用,希望本文內容及觀點能夠為相關工作提供思路。