储能技术及其在新能源电力系统的应用

摘 要：能源需求和环境恶化是全球性问题，开发使用新能源是共同趋势。新能源使用具有随机性，间歇性，新能源电力系统就需要储存技术来维持它的稳定性与连续性。本文介绍了目前各种电力储存技术的优缺点及其应用领域，然后针对新能源电力系统，指出优化储能技术是有待深入研究的课题。

关键词：电力系统；新能源；储能技术

0引言

随着社会不断发展，能源需求不断增加，能源供需矛盾和环境压力日益凸显出来，我们需要着力发展新能源以弥补传统能源的欠缺。目前，我国的能源结构也在不断的优化。传统能源和新能源发电已经形成并存的局面，这也让智能电网变得复杂起来。因为像火电、水电等传统发电一般具有可靠的调控性能，而相较之下，新能源发电就充满了不可确定性。随着季节气候变化，随着季节气候的变化，这些能源可吸收量必然会受到影响，它们向电网种输送的电能就会产生波动。电力生产过程是连续的，生产，传输，分配和消费是一脉相承的，这就要求生产与消费几乎是同时完成的，一旦有供不应求或供过于求的情况出现时，就会对系统的稳定性造成影响。而储能技术就是在系统中增加了一个存储电能的环节，使原来的系统变得“灵活”起来，即刚性系统转变为柔性系统。并且从经济效益上来说，储能技术也为企业带来了可观的利润。目前我国的储能技术发展良好，发展前景可观。储能技术作为新能源电网安全经济运行的核心技术，世界各国也在极力研发，这也是各国在新能源发电领域竞争的核心技术。

1储能技术在新能源电力系统的作用

①在发电方面有着稳压、稳流以及削峰填谷的作用。②在输电方面，它可以延缓输电设备投资，改善电能的质量，提高系统的稳定性。③在配电方面，储能技术的应用，能缓解高峰电荷需求，延缓网络升级扩容；应对故障方面，可以保证供电的稳定性。④在用电这一环节，可以辅助分布式发电的接入，改善电能质量，维护用电安全与稳定。

2各种储能技术类型及其特点

2.1物理储能

物理储能及是以物理的方式将电能转化为其他形式的能量存储起来，在用电高峰时，再将能量释放出来。这种方法环保无污染，利用天然资源即可实现储能。

2.1.1抽水储能

在这种模式下，上、下游均设置有水库，当处在负荷低谷或丰水季节时，储存设备当作电动机使用，将下游水库中的水运往上游水库中储存起来；当处在用电高峰或枯水季节时，储能设备当作发电机使用，这时上游水库中的水就可以用来发电。抽水储能的特点是运行灵活，储存能量大，成本低，但是受水文和地质的约束，地理位置要求较高。它可以用于削峰填谷，电网调频调相，以及作为备用电源。

2.1.2压缩空气储能

负荷低谷时，利用电能将空气压缩并贮存在水库、地下洞穴等；用电高峰时，将空气加热升温膨胀通入燃气轮机，带动发电机发电。压缩空气储能技术的特点是节省燃料，成本低，容量大，但是场地要求较高。这种储能技术通常用于削峰填谷和调频调相。

2.1.3飞轮储能

负荷低谷时，电动机带动飞轮高速运转，将电能转化为机械能；用电高峰时，飞轮带动发电机发电，将机械能转化为电能输送到电网中。飞轮储能的特点是寿命长，安全性能好，但是它的能量密度低，成本较高。这种储能方式一般用于电能峰谷调节，电能质量调节等。

2.2电化学储能

电化学储能的方式主要是利用电池实现电能和化学能的相互转换以达到存储电能的目的。

2.2.1铅蓄电池

铅蓄电池采用稀 作为电解液， 和 作为电池的正负极。工作原理是，放电时，正极的 与稀 反应生成 和 ，负极的 和稀 反应生成 ；充电时，正极的 反应生成 ，负极的 反应生成 。这种储能电池储能容量大，成本低，但是能量密度低，充电速度慢，并且伴随着重金属污染。它可以用于电力系统调峰，也可以用于新能源汽车中。

2.2.2锂离子电池

在充电时，锂原子失去电子生成锂离子，锂离子通过电解质向负极（碳素材料）转移，然后结合外部电子再还原成锂原子；放电时，他的反应历程和充电时相反。锂离子电池能量密度高，转化效率高，但是成本高。目前，锂离子电池储能容量较小，它可以应用于数码产品中，也可以进入新能源汽车，电动车等领域。

2.2.3钠硫电池

钠硫电池的电解质（陶瓷管）是固态，电极（正极是熔融 ，负极是液态 和 熔盐）是熔融液态。放电时， 通过陶瓷管，电子通过外部电路流动产生电压；充电时， 释放 ，再通过陶瓷管重新还原成 。钠硫电池作为一种特殊化学电源，它的能量密度高，寿命长，充放电效率高，可用于削峰填谷，以及大容量储能电站中等。

2.2.4液流电池

液流电池又称为氧化还原液流电池，它的电解液由离子交换膜隔开，进而形成电池的正负极。电池工作时，电解液中的活性物质离子在各自的，反应室中往返流动，并发生氧化还原反应进而完成电能的储存与释放。这种电池容量高，寿命长，安全性能好，但是其体积相对较大，通常适合大容量存储。

2.3电磁储能

电磁储能是利用电磁场，将电能以电磁能的形式存储在其中的储能技术，主要包括超导磁储能和超级电容器储能。

2.3.1超导磁储能

超导磁储能利用特殊超導材料制成的环形电感线圈存储磁场能量。储能时，电流在线圈中可以无损耗的循环流动进而将能量储存在直流电产生的磁场中。这种储能技术容量高，效率高，无污染，通常用于改善电能质量，维护电力系统的稳定性。

2.3.2超级电容器

超级电容器的核心就是利用双层原理存储电能整个充放电过程具有良好的可逆性，几乎不发生化学反应。这种储能装置效率高，寿命长，但是其能量密度低，通常用于，电力削峰填谷，调频以及改善电能的质量。

3结论

本文综述了目前已有的电力储存方式的原理、特点及其应用领域。我们发现这些储能技术各有其优缺点，仅靠某一种储能技术很难满足新能源电力系统的储存要求。我们必须加大对储能技术的研究与应用，以实现一种容量大，效率高，速度快，成本低的一种新型储能技术，使新能源电力系统能够稳定、高效的运行，这是各国在储能技术方面竞争的核心，是有待深入研究的课题。

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作者简介：

孙乐乐，出生年月：1999 6.4，性别：男，民族：汉，籍贯（精确到市）：安徽省六安市，当前职务：学生，学历：本科，研究方向：电力系统自动化