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浅谈储能技术在电力系统中的应用 刘岩
摘要：电力系统作为电能生产分配发送的系统，传统上需要瞬时发电、瞬时收电。而新兴的电力储能技术，主要是由储能元件构成的储能装置和电力电子元件构成的能量转换装置组成，有效地改善了供电地区差、峰谷差、季节差等，解决了众多的国计民生问题。电力储能技术作为新兴产业，还需要不断改进和革新，降低成本、环保节能、资源重复利用都是电力储能技术革新的重点。本文主要对储能技术在电力系统中的应用进行进一步的分析。 关键词：电力系统；储能技术；应用
电能已成为人类日常生活中不可或缺的能源。进入21世纪以来，人们对电能质量的要求持续提高，而传统的电力系统已经很难满足客户的需求。同时，随着社会的发展，环境污染以及资源浪费等问题变得越来越严重。为了能够达到既满足客户的需求，又不污染环境的目的，储能技术应运而生。它能将地热能、海洋能等新能源储存起来，在适当的时候提供电能，起到了既不污染环境又能发电的作用。
1储能技术的研究分析
储能技术已被视为电网运行过程中“采――发――输――配――用――储”六大环节中的重要组成部分。系统中引入储能环节后，可以有效地实现需求侧管理，消除昼夜间峰谷差，平滑负荷，可以更有效地利用电力设备，降低供电成本，也可作为提高系统运行稳定性、调整频率、补偿负荷波动的一种手段。储能技术的应用必将在传统的电力系统设计、规划、调度、控制等方面带来重大变革。储能技术历经了几十年的发展，其方式基本上可以分为以下四类：物理储能、化学储能、电磁储能以及相变储能。物理储能主要包括压缩空气储能、抽水储能和飞轮储能；化学储能则主要有锂离子电池储能、钠流电池储能、铅酸电池储能等；电磁储能则包括超级电容和超导储能。 2储能系统的主要作用
（1）用于电力调峰，解决用电矛盾；（2）用于用户侧，提高供电可靠性；（3）用于可再生能源优化，推动可再生能源开发应用；（4）用于电力系统稳定控制，提高电网安全性。
大规模储能技术是对传统“即发即用”的电力模式的革命性突破，它可以减少用于发电设备的投资，提高电力设备的利用率，安装在用电设备附近可以降低线损，安装在大城市附近可以提高供电可靠性。 3电力储能技术的应用分析 3.1电池储能系统
电池储能系统也被称为电化学储能，主要有铅酸蓄电池、锂离子电池、钠硫电池、液流电池四种。
铅酸蓄电池：铅酸电池在高温下寿命缩短，比能量和比功率较低，但价格便宜，构造成本低，可靠性好，技术成熟，已广泛应用于电力系统。然而，其循环寿命较短，且在制造过程中存在一定的环境污染。
锂离子电池：钴酸锂电池最为常用，但只适合小型设备如手机。锰酸锂电池，由于其成本低、性能高等优势而被应用于电力系统之中。还有磷酸铁锂电池。锂电池在电力系统占据极重要地位，因其环保节能而被广泛认知。
钠硫电池：钠硫电池储能密度高，体积小，系统效率高，单体寿命长，可根据用途和建设规模分期安装，很适用于城市变电站和特殊负荷。钠硫电池具有密
度高、反应快、效率高等特点，因此深受好评。
液流电池：液液流电池电化学极化小，能够 100%深度放电，储存寿命长，额定功率和容量相互独立，并可根据设置场所的情况自由设计储藏形式及随意选择形状。 安全性能好，成本较低，还能废物利用，节能环保，被广泛应用于电力系统之中，如可以进行风能发电等。 3.2超级电容器储能
超级电容器的储能原理与蓄电池不同，在充放电过程中其能量容量的变化有自身的特点。超级电容器采用电化学双电层理论原理，是介于普通电池和二次电池之间的新型储能装置。超级电容器受充放电电流，温度，充放电循环次数等因素影响，其中充放电流是最主要的影响因素。超级电容器的电介质，在使用中耐高压能力较弱，因此会出现漏电的情况，能量储存时间受到极大限制，甚至在某些情况下会产生击穿现象，导致系统失效，所以电介质的耐压能力还有待提高。 3.3混合储能系统
混合储能系统主要是蓄电池和超级电容量储能体系。蓄电池和超级电容量由于在技术特性方面具有互补性，因此将其结合可以使职能电网系统产生巨大功效。就蓄电池系统而言，具有密度大、寿命短、功率小、效率低、充电功率较差等特点；就超级电容量系统而言，具有密度低、寿命长、功率大、效率高、充电功率性能良好等特点。因此，将超级电容量与蓄电池系统进行有机结合，可以起到优势互补的作用。
3.4压缩空气储能
压缩空气储能（compressed-airenergystorage，CAES）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。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。 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。 3.5超导磁储能系统
超导磁储能系统采用超导体线圈进行储存磁场能量，不需要进行能源的转换，具有响应速度快，在实时大容量交换方面有优势，可以补偿电力系统运转消耗的功率。正是运用了物理学中法拉第效应的原理，超导体储能方式简单易行，转换效率高，仅需要小小的超导体就可以完成庞大的电流储存过程。 3.6抽水蓄能电站
储能技术发展应用最广泛的是抽水储能，将能量保存，需要时将水放出，利用落差产生的水流冲击来达到发电目标。这种发电方式不会造成能源污染以及生态环境失衡。抽水蓄能电站，利用设备将下游的水抽到上游的水库借以发电，并将电能通过蓄电设备储存起来。 基础设施建设时要对储水部分进行设计，抽水的力量大小也要符合实际需求，结合发电站规模来计算。容量增大所存储的能量也随着增大，实现供能目标需要输水系统参与，管道与储能部分连接要紧密，减少管道的弯度与倾斜角度，这样能够保留最大的水流冲击力，一次抽水后能量释放是持续的，可以达到数小时甚至几天，保障了发电环节的连续性。 3.7飞轮储能
飞轮储能利用电动机带动飞轮高速旋转,将电能转化为机械能存储起来,在需要时飞轮带动发电机发电。飞轮储能系统主要包括三部分：转子系统、支撑转子的轴承系统和转换能量与功率的电动/发电机系统。 4结论
总之，储能技术的应用将很好的提高系统的可靠性，提高电能质量，缓解电量的供需不平衡。不同储能形式有各自的特点、优势和适用环境，应用时需综合考虑经济性和技术性。因此，要大力推进基础材料和基础设施的研究，积极进行技术创新，实现电力系统整体技术的提升和社会环保工作的发展。 参考文献
[1]李松涛.储能技术在电力系统中的应用[J].通信电源技术，2014，01：85-87. [2]张昊蒙.浅谈电力储能技术及其在现代电力系统中的应用[J].电子世界，2014，（16）：276-278.
[3]丰阿芳，张蕾.浅谈储能技术现状及其在电气工程领域的应用前景[J].机电信息，2013（36）：227-229.
本文来源：https://www.wddqxz.cn/86802637a2116c175f0e7cd184254b35effd1a45.html
2022-12-23
