多重應(yīng)用場景下的新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)

裴淼

國華（江西）新能源有限責(zé)任公司 江西 南昌 330006

傳統(tǒng)的儲能系統(tǒng)，整體類型較為單一，并且儲能方式?jīng)]有得到有效創(chuàng)新，電化學(xué)儲能就成為了最為重要的儲能形式之一。但現(xiàn)階段，我國儲能技術(shù)得到了全面的發(fā)展，電力系統(tǒng)中逐漸融入了類型差異化的儲能系統(tǒng)，并且在電力系統(tǒng)當(dāng)中起到了重要作用。現(xiàn)階段，新能源與可再生能源成為電力系統(tǒng)的主要能源動(dòng)力，在儲存技術(shù)中，技術(shù)的路線較為單一，所以在多重場景應(yīng)用中存在問題，所以工作人員必須全面分析儲能技術(shù)優(yōu)勢，為新能源系統(tǒng)提供技術(shù)保障，使我國電力系統(tǒng)發(fā)展能夠全面順應(yīng)時(shí)代潮流。

1 儲能技術(shù)的重要意義

1.1 符合新的電力能源結(jié)構(gòu)變革

“雙碳”主要包含了碳達(dá)峰以及碳中和兩部分內(nèi)容，“雙碳”目標(biāo)的普及，推動(dòng)著我國新能源發(fā)展結(jié)構(gòu)的整體變化。為了全面滿足“雙碳”的現(xiàn)實(shí)目標(biāo)，傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)主要以化石能源作為核心體系，并且該體系將在未來被新能源所替代，比如生活中常見的風(fēng)力、潮汐、光電、地?zé)岬鹊龋履茉吹陌l(fā)展對于可持續(xù)發(fā)展理念的落實(shí)具有重要影響，也是推動(dòng)國家綠色發(fā)展的基礎(chǔ)與保障。新能源具有兩大特點(diǎn)，即為隨機(jī)性以及波動(dòng)性，所以在新能源發(fā)展過程中，勢必面臨著一定挑戰(zhàn)，只有針對新能源特點(diǎn)進(jìn)行全面分析，保障可能技術(shù)能夠全面滿足新時(shí)期電力能源結(jié)構(gòu)變革，才能夠確保可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹落實(shí)，使其成為推動(dòng)電力行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的重要保障[1]。儲能技術(shù)是電力系統(tǒng)創(chuàng)新中需要重點(diǎn)考慮的技術(shù)類型之一，技術(shù)人員需要針對電力系統(tǒng)具體情況進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定性分析，儲能作為彈性資源，針對供電過程中存在的部分問題能夠進(jìn)行有效解決，比如新能源系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大導(dǎo)致穩(wěn)定性存在隱患問題，對于電力系統(tǒng)而言，儲能技術(shù)的應(yīng)用也是拓展新能源吸納容量的重要手段。

1.2 電力系統(tǒng)容量資源的進(jìn)一步限制

隨著社會的發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)τ陔娏Y源需求量日益擴(kuò)大，電力負(fù)荷也隨之加重，所以電力系統(tǒng)面臨著一系列問題，只有有效擴(kuò)展實(shí)際需求，才能夠保障電力輸送、變電、配電等環(huán)節(jié)的安全性與穩(wěn)定性，全面提升電力資源品質(zhì)。隨著國家的現(xiàn)代化建設(shè)，土地資源越發(fā)緊張，所以相關(guān)建設(shè)征收實(shí)際操作越發(fā)困難，并且對于環(huán)境也提出了更高的要求，因此諸多矛盾在該背景下充分顯現(xiàn)，比如傳統(tǒng)電力系統(tǒng)過分依賴線路、變電站等等內(nèi)容擴(kuò)大電容量，導(dǎo)致矛盾升級，所存在的實(shí)際差距也不斷提升。儲能系統(tǒng)具有可調(diào)節(jié)性，屬于十分靈活的資源類型，并且對于改善負(fù)荷峰值具有十分重要的作用，不僅能夠有效減少電容量與負(fù)荷之間存在的矛盾差異性，還能夠全面保障電力資源輸送過程中的整體品質(zhì)。所以技術(shù)人員必須全面保障儲能的負(fù)荷性能，確保電力資源容量以及技術(shù)應(yīng)用效率的穩(wěn)步提升。

1.3 能夠滿足更高的用電質(zhì)量需求

現(xiàn)階段，國家對于電力行業(yè)以及電力資源相關(guān)工作擁有明確規(guī)定，改革委員會針對用電環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化倡導(dǎo)，所以在技術(shù)應(yīng)用過程中必須保障供電的整體安全性，確保電力資源品質(zhì)能夠滿足生活以及生產(chǎn)需求[2]。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展，精密制造業(yè)也得到了助力，一定程度上帶動(dòng)著電力行業(yè)的整體進(jìn)步，但隨之而來的問題是，各領(lǐng)域以及各行業(yè)對于電力資源品質(zhì)擁有了更高的追求，新能源儲備技術(shù)的有效應(yīng)用，不僅能夠推動(dòng)電力系統(tǒng)高效工作，還能夠全面保障供電可靠性，最大程度上減少電力輸送環(huán)節(jié)中可能存在的安全隱患問題，還能夠一定程度上保障用電效率與品質(zhì)，讓電力資源全面滿足不同的用電需求，推動(dòng)我國電力行業(yè)長久穩(wěn)定發(fā)展。

2 儲能技術(shù)的方式

2.1 飛輪儲能方式

飛輪儲能的原理是利用旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的動(dòng)能，經(jīng)過能量轉(zhuǎn)化，將動(dòng)能變?yōu)閮δ埽w輪儲能的電力資源釋放必須有動(dòng)能的參與，通過動(dòng)能將旋轉(zhuǎn)過程中釋放的能量進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換，在該環(huán)節(jié)中，技術(shù)人員需要注重飛輪速度，確保電極驅(qū)動(dòng)帶來的實(shí)際作用，保障飛輪儲能的有效應(yīng)用。想要發(fā)揮出飛輪儲能方式的實(shí)際作用，就必須針對環(huán)境進(jìn)行合理控制，真空環(huán)境對于風(fēng)力具有影響，并且還能夠有效降低動(dòng)能在轉(zhuǎn)換過程中的損耗，全面保障了飛輪儲能系統(tǒng)的速度與效率，極大程度上延長了系統(tǒng)的運(yùn)行時(shí)間。但飛輪儲能系統(tǒng)也存在一定缺陷，比如在系統(tǒng)維護(hù)過程中，電力企業(yè)需要投入大量資金進(jìn)行設(shè)備系統(tǒng)的維護(hù)，對于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化具有一定影響。

2.2 抽水儲能方式

現(xiàn)階段，抽水儲能方式在我國儲能技術(shù)中占有重要地位，與其他儲能技術(shù)方式相比，抽水儲能技術(shù)在我國應(yīng)用時(shí)間較長，整體技術(shù)應(yīng)用趨于成熟，技術(shù)人員對于抽水儲能方式的掌握更加全面，并且能夠保障抽水儲能工作的高效開展，我國許多地區(qū)已經(jīng)普及抽水儲能方式，效果顯著[3]。抽水儲能方式的有效運(yùn)用，需要工作人員在堤壩上游進(jìn)行水庫建設(shè)，并且還需要針對下游水庫進(jìn)行協(xié)調(diào)。當(dāng)電力負(fù)荷壓力低于標(biāo)準(zhǔn)水平時(shí)，工作人員需要利用抽水裝置進(jìn)行抽水工作，將下游水庫中的水資源調(diào)動(dòng)至上游水庫當(dāng)中，以此實(shí)現(xiàn)抽水儲能方式的有效開展。相反情況下，一旦電力負(fù)荷壓力高于標(biāo)準(zhǔn)時(shí)，工作人員就需要利用上游水庫進(jìn)行發(fā)電，在這種情況下的能量轉(zhuǎn)化效率較低，整體轉(zhuǎn)換概率通常只能達(dá)到75%左右，并且實(shí)際操作過程復(fù)雜，工作過程中還需要面臨一系列問題。總而言之，水庫的建設(shè)選址對于抽水儲能工作的開展具有直接影響，水庫的建設(shè)不是一日之功，所以想要確保抽水儲能方式的合理應(yīng)用，就必須重視水庫建設(shè)工作，并且該手段的操作過程較為復(fù)雜，水資源上下游調(diào)度難度較大，并且該方式不適用于全部地區(qū)，所以無法進(jìn)行大面積推廣使用。就現(xiàn)階段抽水儲能工作而言，工程選址以及電力輸送的環(huán)境要求較高，地形地貌也是影響電力資源生產(chǎn)傳輸?shù)闹匾蛩刂唬贿m宜的地形地貌直接導(dǎo)致著電力資源傳輸過程中的浪費(fèi)與消耗，不利于電力系統(tǒng)長久發(fā)展。

2.3 壓縮空氣儲能方式

壓縮空氣儲能方式的實(shí)際應(yīng)用，相較于其他技術(shù)而言局限性較小，所以在我國電力系統(tǒng)當(dāng)中具有良好的發(fā)展前景，能夠在一定范圍內(nèi)得到大規(guī)模推廣使用。壓縮空氣儲能方式的主要原理是將日常多余的電力資源進(jìn)行儲存，當(dāng)出現(xiàn)電力負(fù)荷過低的情況，工作人員就能夠利用壓縮空氣儲能技術(shù)實(shí)現(xiàn)空氣的壓縮，當(dāng)電力負(fù)荷過大時(shí)，工作人員就能夠?qū)⑻崆皟Υ娴膲嚎s空氣進(jìn)行示范，以此實(shí)現(xiàn)汽輪機(jī)的運(yùn)作，保障汽輪機(jī)能夠繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電工作，全面保障供電系統(tǒng)的正常運(yùn)行。壓縮空氣儲能方式特點(diǎn)諸多，不僅工作效率能夠得到有效提升，并且整體使用年限還能夠得到提高，且儲能效率快，通常轉(zhuǎn)化工作能夠?qū)崿F(xiàn)70%以上。但壓縮空氣儲能方式涉及諸多系統(tǒng)細(xì)節(jié)，并且工作人員還需要針對電力峰值進(jìn)行全面分析，除此之外還需要充分考慮當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境以及氣候變化問題。

2.4 電化學(xué)儲能方式

電化學(xué)儲能方式顧名思義，就是利用化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行儲能工作，儲能環(huán)節(jié)涉及諸多類型各異的電池，比如常見的鈉硫電池、鉛酸電池等等，不同電池的化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異性，在具體選擇上需要工作人員進(jìn)行全面分析。在不同類型的電池中，鉛酸電池是十分常見的電池種類之一，不僅在電化學(xué)儲能中得到了十分廣泛的應(yīng)用，并且儲能類型綜合性較強(qiáng)。電化學(xué)儲能方式的有效應(yīng)用，能夠極大程度上提高電容量，工作人員能夠利用串并聯(lián)等方式進(jìn)行電池排序組合。但就實(shí)際情況而言，電化學(xué)儲能方式的應(yīng)用也存在一定缺陷，比如電池使用壽命較短，一旦電池使用達(dá)到上限，廢棄電池很難進(jìn)行處理，十分容易造成環(huán)境污染等一系列問題，不利于可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹落實(shí)[4]。現(xiàn)階段，相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ陔娀瘜W(xué)儲能技術(shù)的研究項(xiàng)目越來越多，尤其是近幾年，電化學(xué)儲能技術(shù)的優(yōu)勢逐漸展現(xiàn)，不僅體積小、靈活性高，更方便進(jìn)行分布式開發(fā)，有效降低能源消耗的同時(shí)減小負(fù)荷峰值導(dǎo)致的一系列問題，所以在我國擁有較好的發(fā)展前景。

2.5 超級電容儲能方式

超級電容儲能方式就是利用電化學(xué)雙電層理論，針對電容儲能進(jìn)行了深度剖析，屬于新型儲能手段之一，在我國應(yīng)用時(shí)間較短。超級電容儲能方式的有效應(yīng)用，能夠?yàn)殡娏ο到y(tǒng)提供脈沖功率，當(dāng)電擊表面達(dá)到理想狀態(tài)時(shí)，極化反應(yīng)就會返回實(shí)際作用，電解質(zhì)中的異性離子會被電荷所吸引，從而投入到工作狀態(tài)當(dāng)中。在超級電容儲能方式的應(yīng)用中，異性電子與電極會產(chǎn)生一定關(guān)系，電子始終吸附于電極表面，從而達(dá)到一種雙層電容狀態(tài)。在具體應(yīng)用過程中，超級電容儲能技術(shù)通常被運(yùn)用于時(shí)間較短的高峰值、高功率場景下，不僅能夠有效穩(wěn)定電荷負(fù)載，還能夠起到降低電壓、防止干擾的實(shí)際作用。

2.6 超導(dǎo)儲能方式

超導(dǎo)儲能方式就是利用超導(dǎo)體組成線圈，通過磁場作用進(jìn)行能力的儲存，這樣一個(gè)能力轉(zhuǎn)化過程就是超導(dǎo)儲存方式的表現(xiàn)。超導(dǎo)儲存方式的應(yīng)用，能夠在功率傳輸?shù)倪^程中針對能量進(jìn)行不斷轉(zhuǎn)化，整體包含容積較大，所以轉(zhuǎn)化速度較快，并且還能實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償，全面保障了能量轉(zhuǎn)換過程中的利用率。科學(xué)有效的超導(dǎo)儲存方式的應(yīng)用，不僅能夠針對頻率進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，還能夠全面實(shí)現(xiàn)功率補(bǔ)償作用，有效保障了高功率運(yùn)行過程中的穩(wěn)定性，全面保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

3 儲能技術(shù)定位

儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，能夠全面實(shí)現(xiàn)電能之間的有效轉(zhuǎn)化，還能夠?qū)㈦娏Y源進(jìn)行有效儲存，不僅能夠全面解決新能源應(yīng)用過程中存在的隨機(jī)性已經(jīng)波動(dòng)性問題，還能夠平衡新能源與電力系統(tǒng)之間的功率矛盾問題。儲能系統(tǒng)屬于靈活調(diào)節(jié)資源，所以在儲能技術(shù)應(yīng)用過程中，工作人員需要控制好功率尺度的調(diào)節(jié)，并且需要針對電力系統(tǒng)與新能源存在的矛盾沖突進(jìn)行合理分析，確保儲能系統(tǒng)的電力存儲能力，全面滿足電力系統(tǒng)運(yùn)行的實(shí)際需求。技術(shù)人員需要針對不同類型的儲能技術(shù)進(jìn)行科學(xué)選擇以及合理分析，并且還需要針對儲能技術(shù)的不同類型進(jìn)行充分考量，其中包含技術(shù)的核心參數(shù)、指標(biāo)等內(nèi)容，細(xì)節(jié)方面需要考慮到功率問題、續(xù)航時(shí)間、轉(zhuǎn)化效率等內(nèi)容。工作人員想要全面掌握以上內(nèi)容，就需要進(jìn)行多重應(yīng)用場景模擬，以下針對具體模擬狀況進(jìn)行系統(tǒng)分析。首先是在傳統(tǒng)的儲能工藝路線中，具體內(nèi)容包含飛輪以及超級電容儲能設(shè)備，這種情況下需要要求設(shè)備擁有較快的反應(yīng)能力，為電力系統(tǒng)運(yùn)行提供額外的調(diào)頻，保障新能源電力系統(tǒng)運(yùn)行中的穩(wěn)定性。在具體的場景應(yīng)用中，為了有效解決新能源中存在的功率波動(dòng)問題，全面保障配電設(shè)備的整體效率，必須重視存儲設(shè)備反應(yīng)速度問題，讓設(shè)備能夠更好地處理電荷與電力資源轉(zhuǎn)換。現(xiàn)階段，最具有代表性的就是鋰電池化學(xué)反應(yīng)的使用。技術(shù)人員需要針對大型電網(wǎng)充氣峰值、負(fù)荷調(diào)節(jié)等內(nèi)容進(jìn)行全面分析，保障大功率、大容量、長存儲時(shí)間，為多重應(yīng)用場景的有效使用提供基礎(chǔ)保障。新能源電力系統(tǒng)的儲能技術(shù)有效應(yīng)用需要儲能系統(tǒng)具有較高的吞吐量、良好的使用壽命以及良好的資源環(huán)境特點(diǎn)，因此結(jié)合現(xiàn)有的儲能技術(shù)路線，提出電化學(xué)儲能和超容量相結(jié)合的組合儲能的應(yīng)用方案，滿足大功率、大功率需求是必要的。

4 多重應(yīng)用場景下新能源電力系統(tǒng)的儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)作為接收波動(dòng)特征的能源類型，在儲能過程中必須有效分解浮動(dòng)上下的功率值，并且還需要保障存儲的能源能夠全面滿足電能一系列工作的實(shí)際需求，除此之外，技術(shù)人員還需要確保儲能技術(shù)能夠被用于多重場景當(dāng)中，所以必須針對儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分析，設(shè)計(jì)出擁有超級電容的鋰電池儲能技術(shù)，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運(yùn)行提供全面的保障，確保大功率、高性能的技術(shù)應(yīng)用模式。創(chuàng)新型的儲能技術(shù)設(shè)計(jì)，其中包含著鋰電池以及超級電容兩大部分，為了全面保障電池的整體協(xié)調(diào)性，設(shè)計(jì)人員需要針對結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)進(jìn)行科學(xué)分析，將涉及重點(diǎn)置于分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)當(dāng)中，以此保障技術(shù)創(chuàng)新的科學(xué)性以及有效性[5]。想要將新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)有效應(yīng)用于多重場景當(dāng)中，就必須考慮到能量轉(zhuǎn)換這一關(guān)鍵性問題，所以在設(shè)計(jì)過程中，設(shè)計(jì)人員能夠?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)化過程分為新能源電機(jī)、儲能、釋放三大階段。技術(shù)人員需要針對能量守恒定律進(jìn)行思考，并根據(jù)電力系統(tǒng)的具體能量轉(zhuǎn)化情況進(jìn)行針對性分析，確保新能源電機(jī)能夠?yàn)槎鄨鼍跋碌男履茉措娏ο到y(tǒng)儲能技術(shù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)設(shè)備保障。其次，技術(shù)人員還需要針對多重場景的不同需求進(jìn)行全面分析，針對壓縮電能進(jìn)行最大份額的有效計(jì)算，確保儲能技術(shù)能夠在多重場景中起到實(shí)際作用。最后，設(shè)計(jì)人員需要針對儲能裝置的能量釋放給予重視，科學(xué)合理利用高壓空氣，確保電能的有效釋放。通過三大階段的整體創(chuàng)新，全面保障新能源電力系統(tǒng)能源之間的有效轉(zhuǎn)換，保障技術(shù)應(yīng)用效果。

5 結(jié)束語

綜上所述，我國新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)在多重場景應(yīng)用中還存在部分問題，技術(shù)人員需要全面掌握儲能技術(shù)的實(shí)際意義，并針對現(xiàn)階段常見的儲能方式進(jìn)行全面分析，確保儲能方式的合理選擇，保障技術(shù)應(yīng)用的有效性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計(jì)人員需要全面分析儲能技術(shù)的具體定位，并有效加強(qiáng)新能源電力系統(tǒng)的儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)，為電力系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運(yùn)行提供堅(jiān)實(shí)保障，全面推動(dòng)我國新能源市場的整體發(fā)展，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展理念的全面落實(shí)。