新能源电力系统中的储能技术

新能源电力系统中的储能技术

李奇

内蒙古电力科学研究院高电压技术研究所 内蒙古呼和浩特市 010020

摘要：为了有效改善能源短缺等问题，电力部门也正在对电力系统应用新能源展开了深入的研究，也取得了很多显著的成果。但是，因为可再生能源研究的时间较短，并受到可再生能源随机性和间歇性的影响，严重限制了新能源的利用。为了彻底解决这一问题，就需要在电力系统新能源中应用储能技术，使其转变成可调可控的新能源，促进电力系统新能源的快速发展。

关键词：新能源；电力系统；储能技术

1新能源电力系统中储能技术的作用

（1）新能源电力系统的运行稳定性可通过采用具有动态调节能力和快速响应的储能技术来进行提高。对于电力系统的无功和有功功率的需求，储能技术能有效地进行满足，从而对电力系统的瞬时功率进行改善，提高瞬时功率的平衡水平，进而增强电力系统的运行稳定性。（2）在新能源电力系统中应用具有快速响应能力的储能技术，再进行科学合理的配置，将多余的能量吸收，能有效的对风电机组进行保护，是风电机组的低电压整体穿越能力得以增强。（3）新能源电力系统中应用储能技术可以很大程度的提高新能源电力系统的经济性。在新能源电力系统中采用大容量的压缩空气以及抽水储能等储能技术，在时间轴上将风电平移，对电力系统进行优化，提高电力系统的经济性，扩大电力企业的经济效益。

2新能源电力系统中的储能技术

2.1化学储能技术

化学储能的主要方式是电池储能系统，通过电池正负极的氧化还原反应充放电，实现电能和化学能的相互转化。BESS具有快速功率吞吐能力，是目前最成熟可靠的储能技术。（1）锂电池。锂电池是一种高能源效率、高能量密度的储能电池。锂电池储能系统主要由单体电池、充放电系统、电池管理系统等组成，综合效率约为85％。锂电池储能具有能量密度高、充放电效率高、安全性高等优点，可以串联或并联来获得高电压或高容量，但成本也相对较高。（2）钠硫电池。钠硫电池是以Na－beta－氧化铝为电解质和隔膜，以熔融金属钠为负极，硫和多硫化钠为正极的储能电池，其工作效率约为70％。钠硫电池具有能量密度高、充放电效率高、运行成本低、空间需求小、维护方便等优点；但放电深度和循环寿命有待提高，运行时需要维持300℃左右的高温。（3）液流电池。液流电池又称氧化还原液流电池，是将正负电解液分开，各自循环的一种高性能电池。输出功率取决于电池组的面积和单电池的节数，增大电解液容积和浓度，即可增大储电容量。液流电池配置灵活，能实现规模化储能、深度放电和大电流放电且无需保护，适用于新能源发电的储能系统、应急电源和不间断电源系统。（4）金属空气电池。金属空气电池是绿色电池，以氧气为正极，金属铝、锌、铁、镁等活泼金属为负极。金属空气电池比能高，其中铝空气电池的比能约为铅酸电池的8－10倍。它的制造成本低、绿色环保、原材料可回收利用、性能优越。而且金属空气电池无需充电设备，能在几分钟内更换金属燃料，快速完成充电过程。

2.2物理储能技术

（1）抽水储能技术。抽水储能技术主要是利用低势电位来进行电力能源的有效存储，此项技术是十分成熟的一种储能方法，具备着高功率低能耗的特点。此种技术在进行应用的时候，需要在河坝的上游和下游各自配备一个水库，在电力负荷不足的时候可以开启蓄能应用，保持电动机处于在良好的工作状态之下，能够更好地将下游水库当中的水进行抽出，从而能够对上游水库当中的水分进行充分的保存。如果负荷过大的情况之下利用此项储能技术，仍然会保持发电机一直处在良好的工作状态之下，在这种情况下主要利用上游水库进行不断的发电，在具体的应用过程当中，能够实现80%的能量做到有效的转换储存。（2）压缩空气储能技术。空气压缩储能技术，主要是利用在工业规模较大的行业当中进行用电储存，当整个的电网运行负荷不足的时候，电力能源能够对空气做到进一步的压缩，同时还可以将空气利用高压密封的形式做到进一步的储存。当电网运行负荷压力过大的时候，可以对这部分高压压缩空气做到进一步的释放应用，为整个的转轮发电机提供源源不断的能量。此项技术具有反应速度快，应用效率高的特点。在电力系统运行过程当中，能够实现更高的能量转换，是当前最为流行的一种储能应用技术。（3）飞轮储能技术。系统主要的组成部分为电子控制系统、轴承职称系统、电子以及飞轮等部分，从本质上来说属于能量“电池”，能够达到80％左右的效率。在开展储能的时候，FESS电能驱动电动机带动飞轮高速旋转，将电能以旋转体动能形式存储在高速旋转的飞轮体中；释能时，高速旋转的飞轮作为原动机带动发电机发电，将机械能转化为电能，输出给外部负载使用。飞轮主要分为机械轴承的低速飞轮和磁悬浮轴承的高速飞轮两种，低速飞轮主要应用于系统稳定控制；高速飞轮适合峰谷调节等储能应用。运行中，为了降低飞轮轴承损耗，提高飞轮转速和储能效率，提出非接触式磁悬浮轴承技术，将电机和飞轮都密封在真空容器内，减少空气阻力。

2.3电磁储能技术

电磁储能技术的应用，主要是将电磁能和电能进行不断的转换应用。主要包括超导磁储能应用和超级电容器储能应用两种。超导磁储能是利用超导材料制作成一定的线圈，然后利用电力网络经过变流器源源不断提供电磁场能量，保证电磁场能够具备超高的转换率。而对于超导储能技术的应用能够实现高速转换效率，能够表现出快速反应和节能环保的特点，在具体的应用过程当中，线圈所表现出的电阻阻值完全可以忽略不计，从而能够有效的降低整个能量的损耗，因此可以进行长期有效的功能应用。但是在具体的运行过程当中，一定要保证超导线圈在低温的液体环境当中进行保存，容易产生较大的投入成本，同时在该技术在具体的运行过程当中还会表现出一定的复杂性。超级电容器储能技术。超级电容器依据双电层原理直接存储电能，是一种介于常规电容器和电池之间的储能装置。充放电过程具有良好的可逆性，可以反复储能数十万次。超级电容器又具备温度范围宽、安全稳定等特点，适合短时充放电。超级电容器可向新能源电力系统提供备用能量、改善电网动态电压变化、提供电动汽车瞬时高功率。

2.4相变储能技术

相变储能就是通过相变材料吸收或是放出热热量，实现储能效果，不但有非常高的能量密度，而且采用的装置也比较简单，使用的时候也非常便捷。主要分为电储热、熔融盐储热及冰蓄冷技术。电储热技术的方式是水储热和金属储热。水储热技术是以水为介质存储热能，具有维修方便、投资少等优点。高温金属储热技术是以金属为储热介质，通过金属固液变换实现热能的存储和释放，具有储热温度高、导热系数高等优点。熔融盐储热技术的基本原理是先将固态无机盐加热到熔融状态，再利用热循环实现传热储热。熔融盐具有腐蚀性低、使用温度范围广、传热性能高、价格低廉等优点，但导热系数较低直接导致其储热利用率低。

3结束语

总而言之，随着人们生活水平的提高，对于电力方面的需求也越来越高。在当下电力系统中，只有应用新能源才能实现电力企业的可持续发展，才能实现国家的可持续发展。目前，在新能源电力系统中应用储能技术，具有非常重要的实践意义。本文探讨了在新能源电力系统中储能技术的实际应用，希望可以对相关人员有一定的借鉴作用。

参考文献：

[1]电力系统中的储能技术[J].余艳伟.电子技术与软件工程.2018(05)

[2]储能技术及其在电力系统中的应用与发展[J].伍赛特.上海节能.2020(04)