新能源电力系统中的储能技术分析

何归弟，王强

（北京京能清洁能源电力股份有限公司西北分公司，宁夏银川 750000）

随着当今社会经济的不断发展，人们生产生活中对于能源的需求也越来越高，而能源危机以及环境污染等的这些问题也开始越来越受到人们的重视。为有效解决此类问题，电力行业正在对新能源电力系统技术进行不断地研究与应用。只有将新能源电力系统储能技术加以合理应用，才可以有效解决我国大规模能源匮乏问题，实现电力系统的安全稳定运行，让电力系统中的电力质量实现进一步提升，在满足社会实际电力需求的基础上提升能源节约和环境保护效果，并为电力行业的发展创造更多的经济效益。

一、新能源电力系统储能技术的应用意义分析

就目前的新能源电力系统来看，其主要的新能源开发与应用都集中在了太阳能和风能等这些新能源转化方面。相比较传统的石化能源发电而言，通过太阳能和风能等这些新能源的合理应用，可以让电力系统中的储能技术实现科学更新，凭借着可再生、便利、清洁、环保等的诸多优势，新能源更加适用于当今节能环保等可持续发展理念下的电力系统储能技术中。首先，新能源电力系统储能技术的应用可实现电力系统发电中化石原料的最大化节约，以此来达到非常优越的节能效果。其次，因为太阳能和风能等的这些新能源都属于清洁能源，具体应用中并不会产生对自然环境具有危害的有毒有害物质，这样便可达到良好的环保效果，让电力系统的生产和运行实现环保性能的显著提升[1]。最后，随着新能源电力系统储能技术的应用，社会对于新能源方面的相关技术也将会进行更加深入地研究，这对于电力系统中的新能源及其储能技术发展将会起到非常积极的推动作用，并进一步带动新能源电力系统的良好运行与发展，为电力行业带来更大的经济效益，以此来有效促进电力行业的良好发展。

二、储能技术研究与发展的现状

在能源紧张的当下，储能技术自然成为各个国家重要研究的内容。相关学者也将研究重点放在提高能源使用率和提升储能容量方面，这两方面也成为该领域的主要发展趋势。储能技术应用较广泛的领域是新能源电力系统方面，其应用能够提升电网的稳定性。在技术应用方面，储能技术主要依靠相关的介质实现能源的储备。在存储媒介的使用方面，受不同材料的影响，生产成本和存储效率有所不同，比如铅电池和锂电池之间的差别，不仅存在成本和效率方面的问题，在安全性能上也存在较大差异。基于此，储能技术在发展过程中逐渐呈现多元化，促使研发人员向着更加高效、更加安全以及更低成本方向研究。就现阶段较成熟的储能技术而言，电池和电容储能是发展的大方向，在应用上也比较广泛，已经拥有了较高的认可度。但是其在现实应用中也存在一定的问题，比如能源利用率较低，成本依然偏高等，这些也制约了储能产品普及化发展。与此同时，也可以看出储能技术在成本和能源利用方面存在较大的提升空间，还需要相关的研究人员进一步突破相关的技术难题。

三、储能技术在新能源电力系统中的作用及存在的问题

储能技术在新能源电力系统中起到的作用可以从以下几个方面了解：首先，储能技术提升了新能源系统的稳定性，能够保证系统短时间内发生的用电量突变的问题。比如，当用户需要较大的用电量时，会对电力系统提出较高的用电需求，让电力系统处在不稳定的状态。在这样的情况下，储能设备能够为电力系统补充一定的电能，保证供电的正常进行。其次，储能技术让电力系统实现了灵活性，具备可人工控制的特性。比如在电力应用过程中，如果需要进行电能储备以及用量提升时，用户可以通过调整储能设备储存或释放电能，发挥储能技术的动态可控性，使新能源系统处在人工可调控的状态下。最后，储能技术在新能源供电方面提供了极大的便利性，为电力企业带来了不小的经济效益。

在新能源电能的开发和使用上，由于受自然环境等因素的影响，导致其存在一定的稳定性，这种不稳定性给电能系统的运行造成不利影响。比如如果保护电网的设施达不到相应的标准，那么当新能源介入时，会对电力系统造成一定的破坏。这种影响经常出现在太阳能以及风能这些新能源电力系统中，其发电功率受到阳光强弱和风力强弱的影响，存在较大的波动性，直接导致供电系统处在不稳定状态中，如果不在这方面采取有效的规避风险措施，必然会导致电力系统中的各个环节存在问题，比如用户不能持续用电等。

四、新能源电力系统储能技术的具体应用分析

随着当今社会经济与科学技术的协同发展，新能源发电已经成为电力行业重点关注的一项内容。而在新能源电力系统中，因为发电方式与传统发电方式不同，发电过程中更容易受到外部因素影响，所以电能输出和供应的稳定性控制要求也就更高一些。在这样的情况下，通过良好的储能技术应用，便可将多余的电能储存起来，以便电力系统用电高峰或者是系统出现故障的情况下能够继续供电，以此来保障供电效果，满足用户实际应用需求。以下是对新能源电力系统中的几种典型储能技术进行阐述：

（一）相变储能技术的应用

在新能源形式的电力系统中，相变储能技术通常被应用到一些相变材料中。在相变材料吸热的过程中，便可进行能量的储存；而在相变材料的放热过程中，便可进行能量的释放，且释放出的能量密度很高。就新能源电力系统而言，目前所应用的相变储能技术主要有熔融盐储热储能技术、冰储冷储能技术和电储热储能技术等的很多储热形式。其中，熔融盐储热储能技术的主要原理就是将无机盐加热到熔融状态，然后通过热循环法进行传热和储热，该技术不仅传热效果非常好，且有着低腐蚀特征。冰储冷储能技术的主要原理是借助于一些储冷介质进行能量调节，让供电高峰时段的运行压力得以适当降低。电储热储能技术的主要原理是借助于水或者是金属储热的形式进行介质提供，以此来为热能储存和释放提供足够便利，该技术可显著提升能源传输效率。

(二）压缩空气储能技术的应用

压缩空气储能技术属于一种可大规模开发和应用的新能源储能方式。在电网处于负荷低谷的情况下，可通过空气压缩机对过剩的电能进行储存；而在电网负荷处于高峰期的情况下，可通过空气压缩机将储存的电能释放出来，其动能可以对燃气轮机发电起到良好的推动作用。此项新能源储能技术不仅有着非常快的响应速度，其能量释放效率也非常高，且使用寿命长。另外，该技术也有着较高的能源转化效率，通常情况下，其能源转化效率可以达到75%左右[2]。凭借着这些优势，使得压缩空气储能技术在当今多种新能源电力系统储能技术中成为一种最具发展潜力的技术。在当今，压缩空气储能技术在新能源电力系统中通常被用于电力调峰或者是备用电源。但是由于地形环境因素会对其应用效果造成一定程度的制约，所以在具体应用中，该技术对于地质结构也就有着比较高的要求。

（三）抽水储能技术的应用

就目前的新能源大规模储能技术形式来看，最成熟的一种储能形式就是抽水储能，在该方式的应用中，需要同时在上下游进行水库配建。在电力负荷处在低谷状态时，借助于抽水储能方面的设备进行抽水，让下游水库中的水被输送到上游水库进行储能；而在电力负荷处于高峰状态时，便可通过上游水库抽水的方式来进行发电。这种储能技术有着很高的能量转换效率，一般可达到70%～75%之间。因为抽水储能技术在具体应用中会受到动态调节缓慢、建设周期以及地势选址等的影响。在当今，世界范围内的抽水电站装机总容量大约是9 000万KW，在总体装机容量中的占比仅仅可以达到3%。所以其大规模的应用和推广还需要进一步研究。

（四）蓄电池储能技术的应用

蓄电池储能的主要原理是通过化学方法来进行储能，其主要的材料包括铅酸电池、离子电池、液流电池以及钠硫电池等。其中，液流电池在新能源电力系统大规模储能中有着较大的发展潜力，但就目前来看，铅酸电池的应用却最为广泛。对于此类新能源电力系统的储能电池而言，在具体应用中，可以按照实际需求将其设计为蓄电池组，以此来实现蓄电池容量的合理提升，且其应用成本比较低。伴随着新能源电力系统的发展，各种的新型蓄电池也开始得到了科学开发与应用，比如，在风力发电和太阳能光伏发电等这些新能源电力系统的应用中，因为气候、环境等各种因素都会对其发电效果产生一定程度的影响，发电功率也具有随机性，基于此，为有效保障此类新能源电力系统的供电效果，满足用户实际应用需求，就需要借助于蓄电池储能技术来进行电能储存，以此来保障新能源电力系统中电能的良好稳定供应。

五、储能技术在新能源电力系统中的具体应用分析

（一）在风能电力系统的应用

在新能源形式的电力系统中，最具代表性的一种能源便是风能，目前，风能已经在新能源电力系统中得到了比较普遍的应用。通过储能技术的合理应用，可有效提升新能源电力系统中的风能应用效果，以此来全面提升系统的工作效率及其稳定性。借助于储能技术，可以对风能形式的电力系统运行提供良好的有功功率以及无功功率优化改进，让系统运行始终保持稳定。在当今，一种叫作超导储能的技术已经在风能形式的电力系统中得以科学应用，借助于该技术，可以让风能电力系统中的电压不稳定问题得以有效解决，并进一步改善风速扰动以及联络线改善对系统运行的不利影响，实现系统供电效果的良好保障。在该技术应用前，应按照风能形式电力系统实际应用需求来进行仿真模型的科学设计，通过大量应用仿真结果显示，即使是风能形式的电力系统出现故障，超导储能技术仍然能够使其稳定性得到良好保障，即使是在风速扰动情况下，电力系统内的风场也将会持续保持稳定的输出状态[3]。通过这样的方式，便可有效改善风能形式下的电力系统输出状态。

就风能形式的电力系统而言，具体应用中的频率稳定性问题也需要解决。基于此，可通过新能源储能技术来对其进行处理。在具体的充电和放电过程中，应按照风能形式电力系统中负荷的实际动态变化情况来适当调节整个电力系统的负荷，让系统频率始终维持在稳定状态[4-5]。

（二）在光伏并网系统的应用

在当今的新能源电力系统中，光伏并网属于一种全新的应用模式。但是在这一电力系统并网模式的具体应用中，瞬时功率不够稳定是一项有待解决的问题。通过大量的实践和研究发现，借助于新能源储能技术，刚好可以让光伏并网系统中功率不稳定的问题得以有效解决。借助于无源并联形式的储能方法，让新能源储能技术在负载功率位置发挥出充分作用，以此来实现系统脉冲的科学限制，让电池在正常的充电和放电过程中始终保持平滑稳定的电流[6]。

具体应用中，新能源储能技术通常仅仅在一些独立形式的光伏并网系统中应用，也可以同时对不同储能系统加以共同混合应用，这样便可让光伏并网系统内的瞬时功率保持在稳定、平衡状态。

六、结束语

综上所述，在新能源电力系统的应用与发展中，科学的储能技术应用是保障电力供应效果的关键。因此，在对新能源电力系统进行应用研究的过程中，技术人员一定要加强储能技术的研究，借助于相应的储能材料、设备和技术等来实现新能源电力系统中多余电能的有效储存，以便用电高峰或者是系统故障情况下为用户提供稳定的电能供应[7]。这样才可以有效保障新能源电力系统的应用效果，在实现发电节能环保的同时有效满足当今社会对于电能的实际需求，促进资源、环境与社会经济之间的协调可持续发展。