變電站儲能配置方案設計及其經濟性分析

王建國

摘 要：新時期，隨著我國工業化的快速發展，整個社會對電能的需求迅速增加。與此同時，經濟全球化的發展使得整個生態環境越來越差，能源危機越來越嚴重。為此，各國都在大力開發利用新能源，表現出光伏發電廠、風電場和核電站等新能源電力企業的數量不斷增加、規模不斷擴大。在當前新能源電力系統中，儲能技術的應用至關重要，對這類電力系統的整體結構優化和穩定運行起著至關重要的作用。因此，本文根據變電站儲能配置方案設計的發展現狀，介紹了不同類型的儲能技術及其具體應用，并對其進行經濟性分析，以供參考

關鍵詞：變電站儲能配置方案設計;發展趨勢;經濟性分析

一、儲能配置的現狀和發展趨勢

近年來，我國工業化進程不斷加快，對電能的需求持續快速增長，整個社會對電能供應的依賴程度也不斷提高，對電能供應質量提出了更高的要求。同時，面對我國主要火電發電形式高能耗、高污染等環境保護問題，在開發建設新能源發電體系的同時，充分認識儲能技術應用在新能源電力系統資源調控、保障電網穩定安全運行中的重要作用，發揮儲能轉化作用。控制電力系統管道能耗，有效改造可再生能源，確保電力系統穩定安全運行，促進新能源電力系統可持續發展。因此，近年來，中國儲能產業技術發展迅速，呈現出快速增長的趨勢，并逐步向商業化方向發展。在此過程中，中國還出臺了一系列政策，支持儲能市場的快速發展和發展，促進中國能源市場的合理轉型升級。儲能技術作為中國的核心技術之一，有助于推動我國新能源產業的發展和世界能源制造格局的改變。

二、變電站儲能配置方案設計中儲能技術的類別

（一）蓄蓄電池儲能

這種儲能方法采用了化學儲能的原理。常用的是鉛酸蓄電池。通過多組蓄蓄電池的聯合應用，可以滿足更高儲能容量的需求，成本較低，但顯示出使用壽命短的缺點。但是，由于太陽能發電和風能發電受季節和氣候的影響，仍然需要使用蓄電池進行能量儲存。

（二）抽水儲能

目前這種蓄能方式的應用比較成熟，就是將水庫建在流域的上下游位置，通過抽水設備的應用，在負荷低谷時將水從下游水庫抽到上游水庫加以儲存，在負荷高峰時則使用水輪發電機利用上游水庫中的水進行發電。此種儲能方式的能量轉換效率通常在70～75%左右，但是容易受到地勢的影響，并具有動態調節響應遲緩的問題，難以大規模應用。如果抽水蓄能電站的選址與用電區域較遠，還會在輸電過程中造成大量能源的損耗。

（三）飛輪儲能

此種儲能方式所用原理時通過旋轉體產生的動能對電能加以儲存和轉化，也就是說，通過點擊驅動飛輪旋轉，在達到規定程度時可以實現電能和飛輪動能之間的轉換。比如在需要電能時則利用旋轉的飛輪帶動發電機發電。此飛輪通常在真空環境下運行，以最大限度地減少風阻力和摩擦造成的能量損失。不受環境因素影響，使用壽命長。通常在使用過程中不需要維護，但由于存儲能量密度低，空間要求大，安全性難以保證，通常與蓄電池一起使用。

（四）壓縮空氣儲能

目前，這種儲能方法已經得到了大規模的發展和應用。其原理是利用空氣壓縮機在電網負荷低谷時將過盛的電能加以儲存，在負荷高峰時期則釋放壓縮空氣，這種儲能模式響應速度更快，效率更高，使用壽命更長。一般轉化率在75%左右，具有良好的發展潛力。但這種儲能技術在應用中容易受到地形環境等因素的影響，對地質構造要求較高。

三、變電站儲能配置方案設計優勢

（一）提高供電穩定性

現代變電站配電系統在運行過程中需要承擔大量的壓力負荷，對電能的需求逐漸增加。另外，可再生能源發電本身普遍具有非線性特性，非常容易受到諧波干擾，容易對電網產生巨大的影響。因此，目前提高設備供電的穩定系數已成為變電站儲能配置方案設計重要內容。在正常的電力結構下，在電力系統的高峰負荷期間，發電系統的基本容量是非常有限的。同時，受線路傳輸的限制，很容易在某一位置產生電力傳輸問題，甚至導致部分電力負荷失去應有的電力供應。

在新型電網改革背景下，能源互聯網得到了快速發展，各種可再生能源憑借自身的技術優勢，在電力系統結構中占有很大的比重。但在現階段，風力發電、光伏發電等可再生能源發電方式存在明顯的波動性和不穩定性，對電力系統的穩定運行產生負面影響。在提高供電穩定性和可靠性的背景下，變電站儲能配置方案設計不僅可以利用其存儲的電能來供應部分電力負荷，還可以大大降低可再生能源對電力系統和結構的影響，并減少因負荷增加而出現電力短缺的可能性。對于配電網結構和線路運行，配置的儲能可以在設備斷電后提供應急電源，保證電力系統需求。

（二）可再生能源的消耗

由于變電站儲能方式的隨機性，容易對配電網的日常運行和控制造成嚴重影響。因此，變電站儲能方式的使用可以不斷提高變電站電源的接受度。針對這一情況，技術人員采用動態方案規劃等方式改善變電站儲能的基本負荷波動。在綜合考慮儲能電站影響因素后，對儲能基礎功率進行全面優化升級。對于變電站儲能應用而言，在提高可再生能源適用性的同時，變電站儲能配置方案設計技術也為可再生能源創造了更穩定、更安全的供電條件，完成了可再生能源的消費，為能源消費指標提供了技術支持和保障。但在現階段，變電站儲能配置方案設計的成本仍然較高，導致外觀對可再生能源的消耗和存儲進行探索。

四、變電站儲能配置方案設計經濟性分析

（一）獨立投資模式

從本質上講，獨立投資模式主要是指大型商業用戶自行配置的儲能系統，即用戶投資一次性買通系統設備。在這種模式下，用戶需要盡可能降低自身的功耗。與常規發電機組相比，儲能優勢相對顯著。優良的儲能模式可快速為電網提供調峰、應急供電等服務模式。對于電力市場的價格管理制度調整現狀來說，比如高峰電價、可中斷電價等，使用變電站儲能配置方案設計可以確保用戶可以設置自己的能量儲存模式，和相應的能量存儲設備管理和維護的用戶。在電力市場背景下，不同類型的用戶可以利用儲能系統進行電力交易和管理。這種模式既可以幫助用戶獲得應有的經濟利益，又可以降低電網的輸電壓力。因此獨立投資管理模式一般應用在儲能經濟投入效率較高的環境和場景。由于現階段變電站儲能配置方案設計系統所需要的經濟成本相對較高，加上我國電力高峰數值與低谷數值的差價十分有限，因此變電站儲能配置方案設計在使用過程中仍然需要依靠地方政府的經濟補助，

（二）共享模式

在獨立成本投資模式下，用戶需要長期投資，不利于儲能系統的宣傳推廣。在此基礎上，推出了共享模式。所謂共享模式，主要是指通過公共項目對資金進行融資運作，作為購買變電站儲能配置方案設計設備和系統的經濟基礎。因此，在共享模式運行過程中，設備可以租賃獨立使用、第三方運營等不同類型的管理模式，實現變電站儲能配置方案設計的高效利用。由于共享模式充分借鑒了共享經濟管理概念，僅僅通過簽訂文件協議就可以讓變電站儲能配置方案設計的使用者除了讓設備為自身服務以外，還可以將儲能設備通過不同方式共享至其他用戶，并且允許儲能設備接受統一的調整和管理。因此，面對現階段變電站儲能配置方案設計的高成本，共享管理模式成為值得推廣的技術模式之一并允許儲能設備接受統一的調整和管理。因此，面對現階段變電站儲能配置方案設計的高成本，共享管理模式成為現階段值得推廣的技術模式之一。由此可見，變電站儲能配置方案設計的使用是獨立投資、用戶共享等多種模式的共同存在。此外，現階段儲能成本不斷降低，儲能商業化程度將逐步提高。

結束語

本文對變電站儲能配置方案設計的優勢和運行方式進行了全面深入的探索和研究，詳細介紹了變電站儲能配置方案設計技術的特點和電力系統的連接方式。本文結合新電力改革背景，對于科學、系統、全面地理解變電站儲能配置方案設計的效益具有重要作用。最后，分析了變電站儲能配置方案設計的各種運行模式，為變電站儲能配置方案設計市場的規模化發展提供參考。

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