新能源电力系统中的储能技术探讨

任健铭

【摘要】：目前，人们生活水平越来越高，电器也越来越多，人们的用电量在逐渐地增大，从最初的照明用电到现在很多的家庭洗衣用电、做饭用电、甚至有的地方取暖也是用电。所以，用电的地方是越来越多，电力资源也越来越紧张，在一些用电的高峰时段如夏季的三伏天家家都用空调、农忙时节农村的浇地用电时，电力都呈现出紧张的趋势，有的时候不得不采用限电的措施来调整用电，给人们的生产生活带来很大的不方便。可是在电力企业电气设备的损耗对电力能源的影响很大，适应国家节能降耗及环境保护的要求，电力系统急需采取相应的节能措施来改善电力系统的用电供电，在节约能源的前提下来保证正常的生产生活的用电需求。

【关键词】：新能源；电力系统；储能技术

1、储能技术的意义和作用

传统化石能源的日渐匮乏以及生态环境的日益恶化，极大地促进了新能源技术的发展，气发电规模日益增长，在电力系统中承担着越来越重要的角色。以火电这样的传统发电模式为例，通常是按照电网用电的需求进行发电、输电、配电和用电的调度和调整；而以风能、太阳能等为基础的新能源技术发电更加依赖于自然资源条件。由于风能和太阳能具有波动性和间歇性，对此进行调节控制的难度更大，对并网后的电网安全运行带来更大的不利影响。但由于储能技术的应用可以在很大程度上解决新能源发电与生俱来的波动性和间歇性，使电网运行更加安全稳定，同时提高了能源利用的效率，让新能源发电成为具有经济和安全双重优势的能源形式。传统电网中发电和电网的负荷时刻处于动态的平衡，也即通常所说的“即发即用”，不存在储能的问题。

在引入新型的储能技术后，电力成为了可储存的商品，颠覆了过去遵循发电、输电、配电、用电同时进行的局面，供电和用电不再同时发生，电力的供需之间的实时平衡也不再那么重要，新的发电理念将促进电网的结构、规划设计、输配电调度等发生根本性的发展变革

2、新能源电力系统中的储能技术

2.1压缩空气储能

压缩空气储能技术是目前除抽水蓄能外唯一一种单体容量可以超过百MW的高效储能技术。压缩空气储能电站具有存储时间长、资本损耗较小、建设投资和发电成本均低于抽水蓄能电站的优势，并且可实现模块化组建。CAES主要用于峰谷电能回收调节、平衡负荷、频率调制、发电系统旋转备用等。特别适用于解决大规模集中新能源发电的平滑输出问题。近日由国家电网公司支持，清华大学研发了“非补燃压缩空气储能”技术。该技术的优点是系统配置灵活，系统效率可达70%以上；投资成本低；适用于大规模储能和分散式储能，不发电时可作调峰使用；碳排放为0；可以提供天然的冷、热、电三联供；可以在电网电压不足时提供自然支撑调压。该技术获得中美发明专利受理，已在安徽芜湖建成500kW的示范项目，并且连续18个月运行效果良好。中国可以大规模部署自主研发的该项储能技术。

2.2飞轮储能

在储能技术的应用领域，飞轮储能是一种较为常见的储能形式，主要动过电动机的电力资源供给，使飞轮保持在快速转动的过程中，并且将电力资源通过有效的转化进行储存，以此保证电能资源所转化成的动能可以有效的应用于其它能耗领域。飞轮储能系统的应用还必须使用圆柱体物质进行发电性能的维护，使飞轮可以在旋转的过程中更加有效的按照轴承技术的特点进行能量的有效储存，并且保证飞轮所储存的能量可以有效的应用于后续的维护工作领域。在进行飞轮设备后续技术性处理的过程中，飞轮所储存的能量更加便于直接应用于能耗领域，并且有效的降低飞轮设备的使用寿命。在进行飞轮设备符合性因素研究的过程中，飞轮可以将功率密度进行合理的调节，并且使飞轮的能量密度保持在较低的水平，使后续的飞轮储能工作可以通过储能时间的调整实现电网系统的合理控制，保证全部的储能工作可以有效的结合电网系统的吸引力特点加以技术设计，并且保证电压资源处在较为稳定的运行状态。

2.3压缩空气储能电站

该类型的储能站最初是在德国建立的，投入使用后效率提升了70%，将剩余能源经过处理再次投入使用，这样的环境下所进行的发电工程建设能够节省大量的投入资金，并在基层中形成严谨的能源再利用体系。储能是针对热量部分进行的，如果不采用压缩空气技术，剩余的能量会被直接排除，造成能源浪费的同时还会影响到环境。德国最初建立的空气压缩储能装置至今已经运行使用了7000多次，技术方面十分完善，其他国家在运用技术时充分借鉴了建设经验。我国发电站中采用压缩空气储能几率比较大，对于一些常见的技术问题，也起到了预防作用。

2.4电化学储能

电化学储能是通过化学反应将化学能和电能进行相互转换进行能量存储的技术。在电化学储能中，电池是能量转换的主要载体。电池发展至今，其种类众多，内部材料和工作原理千差万别，但内部的核心结构却是大体相同，都是由正极、负极、隔膜、电解质组成。电势较高的一极为正极，电势较低的一极为负极。在电池充电的过程中，正极发生氧化，失去电子；负极发生还原，得到电子。在电池内部形成负极向正极的电流，在电池外部电路形成正极向负极的电流。

电化学储能作为目前广泛关注的一种储能形式，其特点在于能够根据不同应用需求自由灵活的配置，一般不受地理因素的限制，适合大规模用于实际的电能存储中。电化学储能的缺点在于电池的使用寿命较短、使用成本较高，也是实际应用中亟待解决的问题。目前着重发展研究的是锂离子电池、全钒液流电池、钠硫电池、铅酸电池、镍氢电池、钠氯化镍电池、锂硫电池等。针对大规模储能而开发的钠硫电池和全钒液流电池有了进一步的发展，目前广泛应用于电动汽车中的锂离子电池（如锂硫电池和锂空气电池）也有望在未来大规模应用于电力系统的储能技术中。近期有麻省理工学院研究团队提出了液态金属电池这一新型化学储能技术，该电池具有成本低、寿命长、效率高、储能密度大等诸多优点，得到了国际上的广泛关注，也有望应用于电网系统的储能中。

结语

提升电力系统的储能性能，能够很大程度上促进电力系统应用质量的提高，因此，在进行电力系统储能研究的过程中，对储能技术的发展情况和应用策略进行科学完整的制定，能够很大程度上提升系统的储能工作质量。

【参考文献】：

[1]叶季蕾，薛金花，王伟，吴福保，杨波.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].中国电力，2014（03）：1-3.

[2]方家琨.超导磁储能技术在电力系统稳定控制中的应用研究[D].华中科技大学，2012（01）：15-17.