新能源電力系統中的儲能技術分析

何歸弟，王強

（北京京能清潔能源電力股份有限公司西北分公司，寧夏銀川 750000）

隨著當今社會經濟的不斷發展，人們生產生活中對于能源的需求也越來越高，而能源危機以及環境污染等的這些問題也開始越來越受到人們的重視。為有效解決此類問題，電力行業正在對新能源電力系統技術進行不斷地研究與應用。只有將新能源電力系統儲能技術加以合理應用，才可以有效解決我國大規模能源匱乏問題，實現電力系統的安全穩定運行，讓電力系統中的電力質量實現進一步提升，在滿足社會實際電力需求的基礎上提升能源節約和環境保護效果，并為電力行業的發展創造更多的經濟效益。

一、新能源電力系統儲能技術的應用意義分析

就目前的新能源電力系統來看，其主要的新能源開發與應用都集中在了太陽能和風能等這些新能源轉化方面。相比較傳統的石化能源發電而言，通過太陽能和風能等這些新能源的合理應用，可以讓電力系統中的儲能技術實現科學更新，憑借著可再生、便利、清潔、環保等的諸多優勢，新能源更加適用于當今節能環保等可持續發展理念下的電力系統儲能技術中。首先，新能源電力系統儲能技術的應用可實現電力系統發電中化石原料的最大化節約，以此來達到非常優越的節能效果。其次，因為太陽能和風能等的這些新能源都屬于清潔能源，具體應用中并不會產生對自然環境具有危害的有毒有害物質，這樣便可達到良好的環保效果，讓電力系統的生產和運行實現環保性能的顯著提升[1]。最后，隨著新能源電力系統儲能技術的應用，社會對于新能源方面的相關技術也將會進行更加深入地研究，這對于電力系統中的新能源及其儲能技術發展將會起到非常積極的推動作用，并進一步帶動新能源電力系統的良好運行與發展，為電力行業帶來更大的經濟效益，以此來有效促進電力行業的良好發展。

二、儲能技術研究與發展的現狀

在能源緊張的當下，儲能技術自然成為各個國家重要研究的內容。相關學者也將研究重點放在提高能源使用率和提升儲能容量方面，這兩方面也成為該領域的主要發展趨勢。儲能技術應用較廣泛的領域是新能源電力系統方面，其應用能夠提升電網的穩定性。在技術應用方面，儲能技術主要依靠相關的介質實現能源的儲備。在存儲媒介的使用方面，受不同材料的影響，生產成本和存儲效率有所不同，比如鉛電池和鋰電池之間的差別，不僅存在成本和效率方面的問題，在安全性能上也存在較大差異。基于此，儲能技術在發展過程中逐漸呈現多元化，促使研發人員向著更加高效、更加安全以及更低成本方向研究。就現階段較成熟的儲能技術而言，電池和電容儲能是發展的大方向，在應用上也比較廣泛，已經擁有了較高的認可度。但是其在現實應用中也存在一定的問題，比如能源利用率較低，成本依然偏高等，這些也制約了儲能產品普及化發展。與此同時，也可以看出儲能技術在成本和能源利用方面存在較大的提升空間，還需要相關的研究人員進一步突破相關的技術難題。

三、儲能技術在新能源電力系統中的作用及存在的問題

儲能技術在新能源電力系統中起到的作用可以從以下幾個方面了解：首先，儲能技術提升了新能源系統的穩定性，能夠保證系統短時間內發生的用電量突變的問題。比如，當用戶需要較大的用電量時，會對電力系統提出較高的用電需求，讓電力系統處在不穩定的狀態。在這樣的情況下，儲能設備能夠為電力系統補充一定的電能，保證供電的正常進行。其次，儲能技術讓電力系統實現了靈活性，具備可人工控制的特性。比如在電力應用過程中，如果需要進行電能儲備以及用量提升時，用戶可以通過調整儲能設備儲存或釋放電能，發揮儲能技術的動態可控性，使新能源系統處在人工可調控的狀態下。最后，儲能技術在新能源供電方面提供了極大的便利性，為電力企業帶來了不小的經濟效益。

在新能源電能的開發和使用上，由于受自然環境等因素的影響，導致其存在一定的穩定性，這種不穩定性給電能系統的運行造成不利影響。比如如果保護電網的設施達不到相應的標準，那么當新能源介入時，會對電力系統造成一定的破壞。這種影響經常出現在太陽能以及風能這些新能源電力系統中，其發電功率受到陽光強弱和風力強弱的影響，存在較大的波動性，直接導致供電系統處在不穩定狀態中，如果不在這方面采取有效的規避風險措施，必然會導致電力系統中的各個環節存在問題，比如用戶不能持續用電等。

四、新能源電力系統儲能技術的具體應用分析

隨著當今社會經濟與科學技術的協同發展，新能源發電已經成為電力行業重點關注的一項內容。而在新能源電力系統中，因為發電方式與傳統發電方式不同，發電過程中更容易受到外部因素影響，所以電能輸出和供應的穩定性控制要求也就更高一些。在這樣的情況下，通過良好的儲能技術應用，便可將多余的電能儲存起來，以便電力系統用電高峰或者是系統出現故障的情況下能夠繼續供電，以此來保障供電效果，滿足用戶實際應用需求。以下是對新能源電力系統中的幾種典型儲能技術進行闡述：

（一）相變儲能技術的應用

在新能源形式的電力系統中，相變儲能技術通常被應用到一些相變材料中。在相變材料吸熱的過程中，便可進行能量的儲存；而在相變材料的放熱過程中，便可進行能量的釋放，且釋放出的能量密度很高。就新能源電力系統而言，目前所應用的相變儲能技術主要有熔融鹽儲熱儲能技術、冰儲冷儲能技術和電儲熱儲能技術等的很多儲熱形式。其中，熔融鹽儲熱儲能技術的主要原理就是將無機鹽加熱到熔融狀態，然后通過熱循環法進行傳熱和儲熱，該技術不僅傳熱效果非常好，且有著低腐蝕特征。冰儲冷儲能技術的主要原理是借助于一些儲冷介質進行能量調節，讓供電高峰時段的運行壓力得以適當降低。電儲熱儲能技術的主要原理是借助于水或者是金屬儲熱的形式進行介質提供，以此來為熱能儲存和釋放提供足夠便利，該技術可顯著提升能源傳輸效率。

(二）壓縮空氣儲能技術的應用

壓縮空氣儲能技術屬于一種可大規模開發和應用的新能源儲能方式。在電網處于負荷低谷的情況下，可通過空氣壓縮機對過剩的電能進行儲存；而在電網負荷處于高峰期的情況下，可通過空氣壓縮機將儲存的電能釋放出來，其動能可以對燃氣輪機發電起到良好的推動作用。此項新能源儲能技術不僅有著非常快的響應速度，其能量釋放效率也非常高，且使用壽命長。另外，該技術也有著較高的能源轉化效率，通常情況下，其能源轉化效率可以達到75%左右[2]。憑借著這些優勢，使得壓縮空氣儲能技術在當今多種新能源電力系統儲能技術中成為一種最具發展潛力的技術。在當今，壓縮空氣儲能技術在新能源電力系統中通常被用于電力調峰或者是備用電源。但是由于地形環境因素會對其應用效果造成一定程度的制約，所以在具體應用中，該技術對于地質結構也就有著比較高的要求。

（三）抽水儲能技術的應用

就目前的新能源大規模儲能技術形式來看，最成熟的一種儲能形式就是抽水儲能，在該方式的應用中，需要同時在上下游進行水庫配建。在電力負荷處在低谷狀態時，借助于抽水儲能方面的設備進行抽水，讓下游水庫中的水被輸送到上游水庫進行儲能；而在電力負荷處于高峰狀態時，便可通過上游水庫抽水的方式來進行發電。這種儲能技術有著很高的能量轉換效率，一般可達到70%～75%之間。因為抽水儲能技術在具體應用中會受到動態調節緩慢、建設周期以及地勢選址等的影響。在當今，世界范圍內的抽水電站裝機總容量大約是9 000萬KW，在總體裝機容量中的占比僅僅可以達到3%。所以其大規模的應用和推廣還需要進一步研究。

（四）蓄電池儲能技術的應用

蓄電池儲能的主要原理是通過化學方法來進行儲能，其主要的材料包括鉛酸電池、離子電池、液流電池以及鈉硫電池等。其中，液流電池在新能源電力系統大規模儲能中有著較大的發展潛力，但就目前來看，鉛酸電池的應用卻最為廣泛。對于此類新能源電力系統的儲能電池而言，在具體應用中，可以按照實際需求將其設計為蓄電池組，以此來實現蓄電池容量的合理提升，且其應用成本比較低。伴隨著新能源電力系統的發展，各種的新型蓄電池也開始得到了科學開發與應用，比如，在風力發電和太陽能光伏發電等這些新能源電力系統的應用中，因為氣候、環境等各種因素都會對其發電效果產生一定程度的影響，發電功率也具有隨機性，基于此，為有效保障此類新能源電力系統的供電效果，滿足用戶實際應用需求，就需要借助于蓄電池儲能技術來進行電能儲存，以此來保障新能源電力系統中電能的良好穩定供應。

五、儲能技術在新能源電力系統中的具體應用分析

（一）在風能電力系統的應用

在新能源形式的電力系統中，最具代表性的一種能源便是風能，目前，風能已經在新能源電力系統中得到了比較普遍的應用。通過儲能技術的合理應用，可有效提升新能源電力系統中的風能應用效果，以此來全面提升系統的工作效率及其穩定性。借助于儲能技術，可以對風能形式的電力系統運行提供良好的有功功率以及無功功率優化改進，讓系統運行始終保持穩定。在當今，一種叫作超導儲能的技術已經在風能形式的電力系統中得以科學應用，借助于該技術，可以讓風能電力系統中的電壓不穩定問題得以有效解決，并進一步改善風速擾動以及聯絡線改善對系統運行的不利影響，實現系統供電效果的良好保障。在該技術應用前，應按照風能形式電力系統實際應用需求來進行仿真模型的科學設計，通過大量應用仿真結果顯示，即使是風能形式的電力系統出現故障，超導儲能技術仍然能夠使其穩定性得到良好保障，即使是在風速擾動情況下，電力系統內的風場也將會持續保持穩定的輸出狀態[3]。通過這樣的方式，便可有效改善風能形式下的電力系統輸出狀態。

就風能形式的電力系統而言，具體應用中的頻率穩定性問題也需要解決。基于此，可通過新能源儲能技術來對其進行處理。在具體的充電和放電過程中，應按照風能形式電力系統中負荷的實際動態變化情況來適當調節整個電力系統的負荷，讓系統頻率始終維持在穩定狀態[4-5]。

（二）在光伏并網系統的應用

在當今的新能源電力系統中，光伏并網屬于一種全新的應用模式。但是在這一電力系統并網模式的具體應用中，瞬時功率不夠穩定是一項有待解決的問題。通過大量的實踐和研究發現，借助于新能源儲能技術，剛好可以讓光伏并網系統中功率不穩定的問題得以有效解決。借助于無源并聯形式的儲能方法，讓新能源儲能技術在負載功率位置發揮出充分作用，以此來實現系統脈沖的科學限制，讓電池在正常的充電和放電過程中始終保持平滑穩定的電流[6]。

具體應用中，新能源儲能技術通常僅僅在一些獨立形式的光伏并網系統中應用，也可以同時對不同儲能系統加以共同混合應用，這樣便可讓光伏并網系統內的瞬時功率保持在穩定、平衡狀態。

六、結束語

綜上所述，在新能源電力系統的應用與發展中，科學的儲能技術應用是保障電力供應效果的關鍵。因此，在對新能源電力系統進行應用研究的過程中，技術人員一定要加強儲能技術的研究，借助于相應的儲能材料、設備和技術等來實現新能源電力系統中多余電能的有效儲存，以便用電高峰或者是系統故障情況下為用戶提供穩定的電能供應[7]。這樣才可以有效保障新能源電力系統的應用效果，在實現發電節能環保的同時有效滿足當今社會對于電能的實際需求，促進資源、環境與社會經濟之間的協調可持續發展。