浅谈智能电网中的储能技术

浅谈智能电网中的储能技术

吴旭

(国网镇江供电公司江苏镇江212001)

摘要：随着社会经济的不断发展，科学技术的不断提高，储能技术逐渐成为智能电网重要的组成部分。储能技术在智能电网中的应用可以作为对其进行调频调压、提高稳定性以及补偿负荷的新手段，为电力系统在设计、规划、控制以及调度方面带来更大的发展空间。

关键词：智能电网；储能；技术

1引言

随着科技的不断发展，社会对电能质量以及供电可靠性要求也在不断提高。间歇式能源接入占用比例在不断扩大，传统电网技术在面临着诸多挑战，因此智能电网的建设已迫在眉睫，其中储能技术的应用在实现智能电网过程中起到关键作用，主要是以传统电力系统生产模式为基础，增加存储电能环节，进一步实现了智能电网自愈、优质、清洁、安全、互动和经济的设定目标。储能技术在智能电网中拥有广阔的发展前景，在不久的将来会为传统电力系统设计、规划、调度和控制等多方面带来重大变革。

2储能技术基本原理以及我国发展现状

2.1原理

储能技术一般都是由储能装置和电网接入装置组成，其中储能装置主要是由储能元件组成，电网接入装置由电力电子器件组成。储能装置的存在主要是为了完成能量的储存和释放，电网接入装置的存在是为了与电网进行相接，进而实现储能装置与电网之间的能量进行双向的传递与转换，完成对充放电的控制、快速功率的交换、功率调节控制以及对运行参数进行检测等。

2.2储能技术发展现状及方式

储能技术本质主要是按照电能转换存储形态方式不同划分为电磁储能、物理储能、相变储能以及电化学储能四种。其中电磁储能主要包括超级电容器储能和超导磁储能；物理储能包括压缩空气储能、飞轮储能和抽水储能；相变储能主要包括中高温蓄热储能、冰储能等；电化学储能主要包括电池储能等方式。

2.2.1超导磁储能

超导磁储能（SMES）主要是通过对超导体的利用将电磁直接储存起来，在需要时将电磁能重新返还负载或者是电网，在功率输送的过程中不需要进行能源形式的转换，其具有综合效率高（95%左右）、响应速度快（ms级）以及功率密度高（10～100MW/kg）等优点。

2.2.2超级电容器储能

超级电容器主要是以电化学双电层原理为基础研制而成，与常规电容器比起来，它可以提供更强大的脉冲功率，因其电荷层之间的间距非常小，而且是运用特殊电极结构使得电极的表面积实现成万倍的增加，进而产生极大的电容量。

2.2.3抽水储能

在应用抽水储能方法时，抽水蓄电站必须保证配备上、下游两个水库，负荷低谷时抽水储能设备工作在电动机状态，使下游的水被抽到上游水库进行保存；负荷高峰时期抽水储能设备工作在发电机状态，利用储存在上游水库的水进行发电。对于建站地点要求发电库容量大、水头高、压力输送管道短、渗透小以及距离负荷中心近，整个站点的使用寿命要求达到40年以上，综合效率基本保持在75%上下。但是，由于对建站的地质要求比较高，整个建设周期长，并且动态调令响应速度慢等多方面原因，抽水储能技术的广泛应用受到很大程度上的限制。

2.2.4压缩空气储能

压缩空气储能主要是利用电网负荷低谷时的剩余电力来进行空气的压缩，通过高压密封将空气密封在储气空洞之中，例如地道、矿井、山洞、新建储气井以及沉降的海底储气罐等存储空间，在电网负荷高峰期释放出压缩的空气来推动汽轮机进行发电。压缩空气储能站比抽水蓄能站的建设成本以及发电成本低，安全系数高，而且使用寿命长。但是，缺点是压缩空气能量密度比较低，并且会受到岩层等地形条件的限制。

2.2.5相变储能

相变储能主要是利用材料在相变时放热或者吸热来进行储能或者释能，相变储能能量的密度不仅高，而且储能过程中所用装置体积小、相对简单、设计比较灵活，使用起来很方便，易于对其进行管理。中高温蓄热主要是利用工业蓄热以及太阳能蓄热两部分，比如太阳能热发电的蓄热系统；冰蓄冷储能主要是在夜间利用电动制冷机来进行制冷，使蓄冷介质结成冰来完成对能量的储存，最后在负荷比较高的白天将蓄冷介质融冰，把其中蓄藏的能量释放出来。

3储能技术在现代配电网中的应用

3.1功率快速补偿以改善电能质量

由于电力技术的发展，长时间电力中断事故发生几率较小，而瞬态电力故障如电压骤降/升、闪变等瞬间断电日渐突出，对许多电能质量要求高的工业用户危害极大，造成产品的次品率上升。由于超导储能系统具有响应速度快、功率密度大的优势，它对瞬态电能质量故障问题能起到很好的改善作用。

3.2抑制电网的低频振荡

在现代电力系统中，随着电网互联、单机容量的增加，系统出现增幅性低频振荡的可能性越来越大。近年来，我国的东北、华中、广东、香港互联网中也相继出现了低频振荡现象。这种低频振荡是发电机转子由于相应有功负荷的变化而摇摆时，正阻尼不足引起的。当系统中接入容量足够大的储能系统后，在电网中各机组受扰动的暂态过程中，可瞬时向电网提供有功功率补偿，使各机组保持同步运行。

3.3减少负荷峰谷差，提高配电线路负载能力

2011年1月1日，发改委、电监会等六部委最新联合印发并正式实施的《电力需求侧管理办法》中提到“推动并完善峰谷电价制，鼓励电网低谷储能”，由此看来国家对负荷峰谷差给电网带来的影响已经有了足够的重视。若将超导储能系统接入配电网中，不仅可以调节峰谷差，同时也可以提高配电线路的负载能力，延长输配电线路的使用寿命，减少电力公司因改扩建输配电线路的投入资金，带来的经济效益是显而易见的。

3.4延缓配网升级，降低成本

当某一线路负荷超过其容量时，则需要对配电网进行升级或者增建，传统的措施包括升级或者增建变电站变压器、输配电线路等。传统的电网规划或电网升级扩建成本很高，尤其是在拥挤的城市区域，由于用地紧张，更加剧了电力建设的资金投入和实施难度。

在储能技术不断成熟以及装置成本持续降低的前提下，面对负荷增长将要超过配电线路负载能力时，电力公司可考虑在以下几种情况下应用储能系统：（1）过负荷情况较少出现并且过负荷只是发生在某天的几个小时内；（2）负荷增长缓慢；（3）配电网升级资金昂贵，小容量的储能可以延缓相对较大的投资，“杠杆”作用明显；（4）传统的升级方法行不通，比如无线路走廊，考虑环境和美观因素等不能铺设线路等情况下，利用安装在过负荷节点的较小容量的储能装置来延缓输配电网升级所带来的较大的资金投入，延缓配网升级。

4结束语

综上所述，在现代智能电力系统中，电力储能技术正在发挥着巨大的作用。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。只有这样，电力储能技术才能真正在现代电力系统中起到举足轻重的作用，更好地带动经济发展，改善国计民生。

参考文献：

[1]马冬娜，张海棠.储能技术在现代电力系统各种状态下的应用[J].科技资讯，2010（36）.

[2]孙海顺.储能技术在电气工程领域中的应用展望[J].电网与清洁能源，2012.