分布式儲能技術在配電網削峰填谷中的應用研究

【關鍵詞】分布式儲能技術；配電網；削峰填谷；應用研究

引言

分布式儲能系統(tǒng)具有靈活部署、快速響應、雙向調節(jié)的特點，在負荷低谷時儲存電能，在負荷高峰時釋放電能，實現(xiàn)了負荷的時空轉移，可以有效平衡電力供需，提高配電網運行效率和穩(wěn)定性[1]。因此，研究分布式儲能技術在配電網削峰填谷方面的作用具有重要的現(xiàn)實意義和理論意義。

一、分布式儲能技術與配電網削峰填谷概述

（一）分布式儲能技術內涵

分布式儲能技術指的是在用戶側或者靠近配電網的位置安裝的小規(guī)模儲能裝置，這些裝置既可以單獨工作，也可以通過通訊網絡與配電網展開互動。比較常見的分布式儲能手段包含電池儲能、超級電容儲能以及飛輪儲能等等。其中，電池儲能現(xiàn)在應用最廣，鋰電池的能量密度比較高，壽命也比較長，慢慢變成分布式儲能方面的主流品種；鉛酸電池因為成本較低、技術成熟等原因，在一些比較看重成本的地方還有一定的使用范圍。超級電容儲能具備功率密度大、充放電速度較快、循環(huán)使用壽命較長等特性，適合用于短時間內高功率輸出的場合，例如電動汽車的迅速啟動和制動能量回收等場景。飛輪儲能依靠高速轉動的飛輪將電能變成機械能儲存起來，但能量密度比較低，現(xiàn)在主要用于不間斷電源等領域。

（二）配電網削峰填谷的重要性

配電網削峰填谷的根本目的在于通過調節(jié)電力的供需關系，使電網的負荷曲線變得較為平緩，削減峰谷差異，其達成有著諸多重要的意義。從電網運行角度而言，削峰填谷能夠減輕電網設備的負荷壓力，延長設備的使用壽命，縮減設備的維修費用和降低故障發(fā)生率[2]。而且，均衡的負荷有益于提升電網的電壓穩(wěn)定度與頻率穩(wěn)定度，縮減電壓起伏和頻率誤差給用戶設備帶來的影響，保證電力供應的品質和可靠程度。從能源利用角度來說，削峰填谷能提升電力資源的利用效率，防止在用電高峰時發(fā)電設備超負荷運轉造成能源浪費，也能避免在用電低谷時發(fā)電設備出力不夠引發(fā)能源閑置。削峰填谷有益于推動可再生能源的利用，減輕可再生能源間歇性、波動性給電網帶來的壓力，促使能源結構朝著可優(yōu)化、可持續(xù)方向發(fā)展。

（三）配電網削峰填谷的現(xiàn)狀與挑戰(zhàn)

盡管削峰填谷對配電網的運營發(fā)展意義重大，但在現(xiàn)實應用過程中依舊遭遇很多難題。一方面，傳統(tǒng)削峰填谷手段本身有局限性，發(fā)電側調度調節(jié)要受到發(fā)電機組自身特性制約，無法實現(xiàn)快速準確地調節(jié)負荷。例如，大型火電機組開停機需花較多時間，調節(jié)速度較慢，無法立刻回應負荷突然轉變；而水電機組，調節(jié)速度雖快，但是它的調節(jié)能力受到水汽情況季節(jié)變化影響。另一方面，需求側管理的推進也遇到很多困難，由于用戶對待分時電價的反應并不靈敏，用電習慣比較頑固，缺少有效的激勵機制等因素，所以需求側管理的結果常不盡人意。隨著可再生能源在配電網中大規(guī)模接入，其間歇性和波動性給削峰填谷帶來新的挑戰(zhàn)。可再生能源的發(fā)電功率受自然條件影響較大，如太陽能發(fā)電晚上無法發(fā)電，風力發(fā)電受風速變化影響不穩(wěn)定等，這就導致電網負荷預測更加困難。

二、分布式儲能技術應用于配電網削峰填谷的原理與優(yōu)勢

（一）應用原理

分布式儲能系統(tǒng)在配電網削峰填谷的應用原理主要是依靠電能的儲存和釋放，如圖1所示。

在負荷低谷時段，當電網的發(fā)電功率大于用電功率時，分布式儲能系統(tǒng)就會利用充電過程把多余的電能儲存起來，此時儲能裝置充當用電負載的角色，從電網吸取電能，并將電能轉變成化學能或者機械能等形式加以儲存。在負荷高峰時段，當電網的發(fā)電功率不能滿足用電功率需求的時候，分布式儲能系統(tǒng)就會采用放電過程把儲存的電能釋放到電網當中，此時儲能裝置就成了一個電源，給電網供應電能，以此來填補電網的供電缺口。經過這樣的充放電過程的反復循環(huán)，分布式儲能系統(tǒng)便完成了負荷的時空轉移，將高峰時段的負荷轉移到了低谷時段，從而達到了削峰填谷的目的[3]。

（二）優(yōu)勢分析

1.靈活的充放電特性

分布式儲能系統(tǒng)具備較高的靈活性，其充放電功率及方向可根據配電網當前的負荷情況靈活調整。與傳統(tǒng)發(fā)電設備不同的是，儲能系統(tǒng)不用考慮機組的啟停時間以及調節(jié)速度上的限制，能夠較快地從充電狀態(tài)轉換為放電狀態(tài)，以應對不同的削峰填谷需求。當負荷突然大幅度增加時，儲能系統(tǒng)可以迅速放電，給電網補充電力；當負荷減少時，儲能系統(tǒng)又可以及時充電，把多余的電能儲存起來。

2.快速響應能力

分布式儲能系統(tǒng)對電網負荷的變化可以實現(xiàn)快速的反應，在電網負荷處于變化的情況下可以在幾毫秒的時間內完成充電和放電狀態(tài)的轉變，這使得儲能系統(tǒng)的使用能夠更好地應對電網的突發(fā)故障以及電網負荷的突然變化，進而保證電網的穩(wěn)定運行。比如當電網出現(xiàn)短路故障時，儲能系統(tǒng)可以對電網提供短路電流，防止電網由于電壓的不穩(wěn)定而導致電壓崩潰的情況；當可再生能源的發(fā)電功率突然下降時，系統(tǒng)可以對電網提供能量的補充，使得電網中的可再生能源發(fā)電量能夠滿足電網的需求[4]。

3.就近布置減少損耗

分布式儲能裝置大多設置在用戶側或者配電網附近，與傳統(tǒng)的集中式儲能相比，削減了電能在傳輸過程中的損耗。電能在長距離傳輸時會被電阻、電感等要素影響，引發(fā)一定數量的能量損失；但是分布式儲能系統(tǒng)就地設置，可以直接給用戶或者局部電網提供電能支撐，提升了能源利用效能。而且，就地設置減小了配電網對主電網的依賴，加強了配電網自身的運作能力，提升了配電網的可靠程度和抗災能力。

4.支持可再生能源消納

隨著可再生能源在配電網中的比重越來越高，其波動性和間歇性對電網造成了很大的困擾。而分布式儲能系統(tǒng)能夠與可再生能源發(fā)電系統(tǒng)配合使用，存儲可再生能源產生的多余電能，在可再生能源發(fā)電量不足時放出儲存的電能，從而提高了可再生能源的消納水平。如在太陽能發(fā)電系統(tǒng)中，當白天有光照時，儲能系統(tǒng)可以將多余的電能進行存儲；而在晚上或者陰雨天時，儲能系統(tǒng)可以將存儲的電能放出來，供給負載用電，達到平滑輸出的作用。

三、影響分布式儲能技術在配電網削峰填谷中應用效果的關鍵因素

（一）儲能設備選型

不同類型的儲能設備有著各自的性能特點，它們適用的場景也不盡相同。在選型時，要全面考量配電網的實際需求、成本因素、環(huán)境狀況等諸多要素。鋰離子電池具備能量密度高、充放電效率高、使用壽命長等優(yōu)點，比較適合用于那些對能量密度和充放電效率有較高要求的場合[5]，比如商業(yè)建筑、工業(yè)園區(qū)等削峰填谷的應用當中；而鉛酸電池的成本較低，技術成熟，但能量密度和循環(huán)壽命較差，因此比較適合用在對成本比較敏感的場景中。

（二）容量配置

合理的容量配置是分布式儲能系統(tǒng)能夠實現(xiàn)削峰填谷的基礎：容量過小無法容納足夠的電能，無法支撐在用電高峰時段的足夠電力，達不到削峰填谷的要求；容量過大，則造成浪費和提高成本，而且占用空間過大。容量需要結合配電網負荷特點、峰谷差、可再生能源接納情況等因素來考慮，在對歷史負荷數據進行分析和預測的基礎上，依據可再生能源發(fā)電的特點建立數學模型和優(yōu)化算法，得到滿足削峰填谷所需的最適容量。

（三）控制策略

控制策略直接決定分布式儲能系統(tǒng)的充放電效率以及削峰填谷的成效，常見的控制策略有時間序列控制策略、依據負荷預測的控制策略、依照經濟優(yōu)化的控制策略等等。基于時間序列的控制策略按照預先規(guī)定的時間表去控制儲能系統(tǒng)的充放電過程，這種方法十分簡單易于執(zhí)行，但是它無法按實際情況中的負荷變動實施靈活調節(jié)，削峰填谷的效果較為有限；依靠負荷預測的控制策略通過對過往負荷數值、氣象信息等諸多因素展開分析并預估未來的情況，進而預先規(guī)劃好儲能系統(tǒng)什么時候應當充電或放電，這樣可以很好地適應負荷實際發(fā)生的改變情況，提高削峰填谷的精準性；而基于經濟優(yōu)化的控制策略，則是在考慮電價、儲能系統(tǒng)成本等因素的基礎上，以實現(xiàn)經濟效益最大化為目標，對儲能系統(tǒng)的充放電策略進行優(yōu)化。在實際應用中，需要根據不同場景和需求選擇適合的控制策略，或結合多種控制策略來實現(xiàn)最好的削峰填谷效果。

（四）通信與協(xié)調控制

分布式儲能系統(tǒng)一般是由多個分散的儲能裝置組成，因此需要建立一個高效的通訊網絡來實現(xiàn)各個儲能裝置的信息交流與協(xié)調控制。通信網絡能夠實時獲取配電網當前的負荷信息、儲能裝置當前的運行狀態(tài)信息等，為儲能系統(tǒng)的控制策略實施提供數據支持[6]。協(xié)調控制是為了避免各個儲能裝置之間產生沖突和競爭，從而達到系統(tǒng)整體效益最大的目的：在多個儲能裝置同時充電或放電時，通過協(xié)調控制來合理分配各個儲能裝置的充放電功率，防止給電網帶來沖擊。

四、促進分布式儲能技術在配電網削峰填谷中有效應用的策略與建議

（一）政策支持與激勵機制

政府要出臺相關政策措施，促使分布式儲能技術在配電網中得到應用。一方面，給予儲能項目投資補貼、稅收優(yōu)惠等政策扶持，削減項目的投資費用，加強企業(yè)投資的積極性。例如，針對新建的分布式儲能項目給予一定的投資補貼，對于儲能設備的購置給予稅收減免等。另一方面，形成合理的電價機制，給參加削峰填谷的儲能用戶給予經濟補償，利用峰谷電價差、容量電價等政策，引領用戶在負荷低谷時充電，在負荷高峰時放電，提升用戶參加削峰填谷的積極主動性。政府還可以制定相關的標準和規(guī)范，加強對儲能項目的監(jiān)督，保證儲能項目的質量和安全。

（二）技術創(chuàng)新與標準制定

加大分布式儲能技術的研發(fā)投入，能夠推動儲能設備的性能提升、成本下降。因此，要研發(fā)新的儲能材料和技術，提升儲能設備的能量密度和充放電效率；同時，可以研究固態(tài)電池、鈉離子電池等新型電池技術，尋找超級電容、飛輪儲能等儲能技術的新用途；也要加強儲能系統(tǒng)的智能化控制技術研究，提高儲能系統(tǒng)的自動化程度和可靠性。此外，可以利用人工智能、大數據等技術手段對系統(tǒng)進行實時監(jiān)測、故障診斷和優(yōu)化控制，制定統(tǒng)一的分布式儲能技術標準和規(guī)范，保證儲能設備的質量和安全。

（三）市場機制建設

建立完整的分布式儲能參與電力市場的交易機制，可以讓儲能用戶參與到電力市場的調峰、調頻、備用等輔助服務市場中去，從而獲取經濟利益。通過市場的力量來促使儲能資源的合理分布，達成良好的應用狀態(tài)，進而提高電力系統(tǒng)的運行效率。比如，建立起儲能用戶、發(fā)電企業(yè)和電網企業(yè)的電力交易平臺，可以開展電能的雙向交易：儲能用戶按照市場電價變動的情況，自行調配自身的充放電策略，在電價處于低位時多充電，在電價較高時放電，從而得到相應的經濟利益。而且通過市場競爭，可以加強儲能企業(yè)的競爭態(tài)勢，激發(fā)其創(chuàng)新能力，推動服務質量更上一層樓。

（四）人才培養(yǎng)與交流合作

加大對分布式儲能方面人才的培養(yǎng)力度，提升從業(yè)人員的技術水平和業(yè)務素質。高校與科研機構要設立相關專業(yè)和課程，打造一支既懂電力又懂儲能技術的復合型人才團隊，開設課程包含電力系統(tǒng)分析、儲能技術原理、控制理論等內容；企業(yè)也要加強對員工的培訓力度，定期舉辦技術交流和培訓活動，讓員工隨時知曉行業(yè)的最新技術和動向；還要強化企業(yè)、高校、科研機構之間的相互合作，推動“產學研用”相互結合。

結語

分布式儲能技術在配電網削峰填谷中有很大的應用優(yōu)勢和應用空間。展望未來，隨著技術和政策不斷完善，分布式儲能技術在配電網削峰填谷的作用會越來越重大。在此進程中，分布式儲能技術能對形成安全、高效、干凈的現(xiàn)代電力系統(tǒng)貢獻自己的力量，是實現(xiàn)能源轉換和持續(xù)發(fā)展的關鍵因素。

參考文獻：

[1] 杜立，杜永勤，邰佳磊.基于飛蛾撲火算法的分布式儲能選址定容優(yōu)化方法研究[J].機電信息，2025（14）：1418.

[2] 武文江，趙大為.基于分布式光伏發(fā)電與儲能技術協(xié)同發(fā)展的優(yōu)化研究[J].電力設備管理，2025（05）：8284.

[3] 王寧.分布式能源系統(tǒng)中的釩液流電池儲能技術研究[J].電工技術，2025（05）：3436.

[4] 張傳青.分布式儲能技術在光伏電站中的應用與優(yōu)化研究[J].光源與照明，2025（02）：142144.

[5] 田野，王珊珊，姚旭，等.配電網通信與分布式儲能技術協(xié)同應用的意義與發(fā)展[J].儲能科學與技術，2025，14（01）：190192.

[6] 陳俊羽，王志偉.分布式儲能技術在市政道路照明領域的應用展望分析[J].中國照明電器，2024（12）：106110.