储能技术在新能源领域中的应用研究

2021-11-28谢秋

中国科技纵横 2021年21期

谢秋

（山东鲁电国际贸易有限公司，山东济南 250199）

0.引言

新能源虽然对环境污染小但受气候环境影响大，应用效能难以持续平稳问题是直接影响其快速发展的主要因素。储能技术是解决新能源发电量和电能消耗供需矛盾的关键技术。本文对储能技术进行分析，探讨如何在新能源领域加快储能技术应用，提出了应用的有效对策和建议，旨在找到储能技术在新能源领域应用的路径方向，促进新能源快速进入社会生活的方方面面。

1.新能源技术种类及特点

第一，太阳能。对太阳内部连续核聚变产生的能量进行利用，是一种取之不尽用之不竭的清洁能源。太阳能发电原理是利用光照产生电动势之后输出电能，实现光能向电能转化，也被称之为光伏发电。太阳能发电不受能源限制，只要有光照就可以发电，但会因光照强度或者天气气候造成间歇发电；发电过程不需要消耗额外能源和燃料，对大气环境不会带来污染；发电装置结构简单不需要人值守和管理维护。

第二，风能。风力发电产生的电能，是利用风产生的能量吹动风轮，在风轮机械转动驱动下让发电机产生电能。风能也是可以再生的清洁能源，其发电不需要消耗燃料驱动，不会产生环境污染，发电装置建设周期较短，是目前世界上技术最成熟、商用程度最高的新能源。

第三，生物质能。利用绿色植物把太阳能转换为化学能，再存储在生物内部的一种能量，产生能量的资源非常丰富，如城市垃圾、农林废弃物、沼气等发电都是生物质能发电。我国生物质能发电起步较晚，技术不够成熟。

第四，地热。是将地球内部蕴含的热能利用装置转化为机械能、电能的技术。发电原理和火力发电原理相同。

第五，潮汐发电。主要是利用海水涨落造成的水位差来发电，和传统水力发电原理相同，缺点是会受到海洋潮汐的影响间歇发电。

2.新能源储能技术

2.1 新能源储能技术的重要性

目前，很多新能源发电技术难以得到广泛应用的主要原因是，风能、太阳能和潮汐发电中的海洋能都会受到气候和天气的间歇变化影响，发电功率不够持续平稳，难以满足电力系统供需一致、平稳持续供电的需要。这种电能消耗和发电量不对等、不平衡的状态，很容易引发电能质量下降，造成电力系统电压不稳定，甚至出现停电事故。新能源储能技术是解决这一难题的关键技术。储能技术的工作原理是，在新能源电力比较充足时，将多余电力利用储能技术储存起来，在新能源受到外界环境变化影响，出现发电机组停运或者发电能力不足时，释放储能设备中的电能，以促进电力系统供需一致，保证电力系统的安全稳定持续可靠运行[1]。

2.2 新能源储能技术的种类

（1）抽水储能技术。该技术主要是配置在处于上下游的两个水库中。在电力系统负荷要求低时，利用电动机将下游水库的水抽到上游水库进行保存，以便电力负荷增加时，抽水储能设备将上游水库存储的水进行发电，满足电力系统需要。（2）飞轮储能技术。该技术的工作原理是利用电能驱动飞轮以高速旋转的过程将电能转化存储为飞轮的动能。在有电能需要时，飞轮降低速度，电动机发电将飞轮动能转化为电能输入到电力系统，这种利用飞轮的加减速来实现充放电的装置是飞轮储能技术的主要设备。（3）压缩空气储能技术。该技术主要是利用对空气的重启压缩和排序碰撞两个循环过程实现对电能的发电和放电。在夜间电力系统负荷低时，利用多余电能驱动空气压缩机，把高压空气储存到储气洞。在电力系统负荷增加时，存储的压缩空气会在燃料燃烧作用下膨胀做功发电后输入电力系统使用。（4）电池储能技术。目前主流电池储能技术应用在电动车等设备上已经比较成熟，常见的有两种类型。其中钒液流电池，是利用化学能和电能进行转化的储能技术，通过不同阶态的钒离子来存储化学能，利用电解质溶液产生的电化学反应，采用双电极板收集、传递产生的电流[2]。钠硫电池是新型蓄电池的一种，其电解质为固体，电极为熔融液态，正极活性物质为硫化物和多硫化钠熔盐，该蓄电池的储能密度和充电效率较高，电池使用寿面高达15年，能连续实现充放电6000次以上，具有良好的应用价值。五是超导磁储能技术。该技术是利用超导体的原理，将线圈放到超低温环境，在-273℃左右线圈电阻会接近到零成为超导体。超导体线圈如果能始终处于超导状态，线圈内存储的能量就能实现无损耗存储，而且没有时间限制进行长期保存。闭合超导线圈在输入电流后因为没有电阻会永久进行没有损耗的循环流动、长时间流动。将这种技术储存的电流输入电力系统就是超导磁储能转化为电能。

3.储能技术在新能源领域的应用研究

3.1 储能技术应用方向研究

（1）利用储能技术实现能源应急，保证供电质量和电力系统的可靠性。电力系统的平稳连续运行是其可靠性的关键。但现实中突发的停电事件难以完全避免。这就会让一些需要连续供电的通信、医院和消防等工作受到直接影响，特别是在外界环境突发事件影响下，如出现暴雨、冰冻等自然灾害时。储能技术存储电能输入到电力系统，为应急救援提供电能，保证电网及时修复，能有效减少停电带来的重要影响，减少停电造成的人身和财产损失。因此储能技术要朝着高质量的无功控制和无级调节有功功率控制方向发展，通过解决系能源因各种因素造成的功率不平衡问题，增加电子储能技术的应用空间，为供电系统和供电质量提供有力保障。

（2）利用储能技术的分布系统，实现复合储能系统的经济稳定性能。新能源储能技术的单一应用难以满足电力系统对发电功率、能量密度、储能效率等方面的指标要求，将多种储能技术组合起来进行优势互补的负复合储能技术，才能提高储能技术稳定性，实现最大的经济价值。如通过把储能效率较高的飞轮储能、超导储能技术和能量密度较高的电池储能技术结合起来应用，能有效降低储能的成本费用，提高储能的质量，为电力系统供应更为经济、效率高的电能[3]。

3.2 储能技术应用挑战分析

新能源储能技术的应用，不仅需要国家出台专业政策加以应用支持，更需要不断深化研究，解决储能技术的绿色、高效等问题，加快新能源配套产业建设，才能让储能技术应用进入良性发展轨道。要围绕储能提高储能技术的经济性，在降低储能技术的投资成本方面进行深入研究，建立全国一体化的储能投资回报体系，降低储能系统的运行和管理成本，增强资本对储能领域的投资信心和积极性。要加快储能产业的规模化建设，进一步规范国内现有的风能发电和光伏发电产业技术标准和管理规范，为大规模推广应用奠定基础；为储能技术可靠性研究提供良好工作环境，促进储能设备的规模化生产，缩短设备定型周期[4]。