储能技术在新能源电力系统中的应用

储能技术在新能源电力系统中的应用

贺磊

国家电投集团山东新能源有限公司，山东济南，250000

摘要：随着科技的发展，促进电力新能源的不断进步。当前，对于新能源的利用开发主要集中在新能源发电项目，利用太阳能和风能等新能源可以发电。但是新能源发电与化石能源发电的方式相比起来，其发电过程中容易受到外界自然因素的干扰，新能源电力系统往往会存在供电中断或者波动性较大等问题，如果将新能源电力系统广泛推广应用，对于电网整体安全稳定的供电会造成不良影响。为此，新能源电力系统运行期间，应用储能技术对其控制，解决系统供电的技术缺陷，充分保障新能源电力系统的平稳持续性运行，新能源电力系统想要在未来实现大规模并网的目标，离不开储能技术对其系统的优化和支持。本文就储能技术在新能源电力系统中的应用展开探讨。

关键词：储能技术；新能源；电力系统；电力资源；应用

引言

随着能源危机和环境问题的日益突出,世界各国积极开发和利用新型电力系统，新能源的高比例接入是新型电力系统的主要发展趋势，如何合理开发和正确利用新能源是社会共同关注的话题。新能源具有随机性和间接性，需要加强储能技术来维持新能源的稳定性和连续性。

1常见的新型电力系统储能技术

1.1机械储能技术

1.1.1飞轮储能技术

飞轮储能将电能转化为旋转体飞轮的动能并进行储存，其技术原理图如图2所示。当外界需要电能输入时，将飞轮储存的动能转化为电能进行传输；当处于电力负荷低谷期时，将电能以飞轮旋转动能的形式储存。飞轮储能技术可以分为低速飞轮储能技术和高速飞轮储能技术，二者转子采用材料不同，其中低速飞轮转子采用钢作为材料，运用接触式机械轴承，转子转速较小，常用于短时间大功率放电和电力系统调峰；高速飞轮转子采用复合材料、碳纤维等，转子转速大，可用作飞轮电池等。

1.1.2压缩空气储能技术

压缩空气储能技术可用于调峰，其主要利用电网负荷低谷时的剩余电力压缩空气，采用电动机进行控制。压缩空气储能技术的优点是可以应用软件程序，根据电动机转速扰动与风机转速的关系进行分析。风机转速的变化与电动机转速扰动相关，如果转速增加，是恒定扰动；如果功率减少，是反转扰动。应用压缩空气储能技术时，也需要进行无功补偿。在直驱系统中，如果存在变压器的速度扰动，为了避免不必要的功率变化，需要增强输入，以维持系统稳定性，减少不必要的骚扰和震动。如果输出功率不高，需要采用相反方向的干扰，以降低扰动质量，如此反复操作，直至将工作点转移到最佳位置，更好地实现操控。目前，在压缩空气储能技术的应用中，分布式能量系统的发展、储气库容积的减少和储气压力的提高（提高至10～14MPa）成为人们关注的热点问题。

1.2化学储能技术

1.2.1钠硫储能电池

这种储能电池的正极是多硫化钠及硫，负极为熔融金属钠，电池的电解质与隔膜是Na-beta－氧化铝。钠硫储能电池的能量密度与铅酸储能电池相比起来，是其3倍以上，但是运行空间需求却只需要其1/3大小。钠硫储能电池的充电放电效率都比较高，所需费用低，系统运行空间需求较小，后期维护难度较低，但是电池的循环使用年限及电池的放电深度还需要优化提升，储能电池系统运行期间温度要保持在300℃左右。

1.2.2锂电池储能技术

锂电池储能技术主要利用电池正负极的氧化还原反应充放电，是新型电力系统的重要组成部分。按照有无母接线，锂电池储能技术可以分为有母接线与无母接线两种类型。应用锂电池储能技术可以实现电能、热能的相互结合与转化，通过吸收热能，带动转子运行，这样反复操作能够产生电能，并实现直流电和交流电之间的转化。通常情况下，直流锂电池储能技术能够从发电系统内部直接输出电流，但是电力消耗和损失较大，因为与其他机械接触较多，整体效率和功率都较低；交流锂电池储能技术的电流损失少，因为交流电的效率高。因此在新型电力系统中，需要优先选择应用交流锂电池储能技术。锂电池储能技术也可以分为同步锂电池储能技术和异步锂电池储能技术。其中，同步锂电池储能技术的转子和定子转速较快，电磁电流的存在能够为锂电池储能提供一定的功率支持，尤其是无功功率支持，这是同步锂电池储能技术的特点。

1.3电磁储能技术

电磁储能技术分为2种。第一种为超导磁储能技术。超导磁储能系统运行过程中的超导线圈中的直流电磁场，可以当作其储能系统的储能介质，储能效率能够高达90%以上。超导磁储能系统应用效率高，系统响应速度较快，且运行过程环保无污染。在超导状态之下线圈的电阻值可以忽略不计，因此运行期间不会出现大量能耗，能够实现持续性的无损耗储能。但是超导线圈在使用期间需要设置在温度较低的液体当中，这会加大其系统的应用成本。这一储能系统可以显著优化电力系统的电压电频的控制效率，与此同时还能够实现对于电能的大量交换，并且同时抑制电力系统中电压和功率的失稳波动。第二种为超级电容器储能技术。超级电容储能装置介于普通电容器和储能电池之间，该储能系统的充电和放电过程具备可逆性，能够进行多次的反复储能。

2促进储能与新能源协调发展的相关建议

（1）健全标准体系，深化技术研究。依据新版GB38755－2019《电力系统安全稳定导则》强制性国标要求，完善涵盖储能应用全过程及全环节的标准体系，提升部分国行标电化学储能动态响应特性、故障穿越能力等方面的并网技术要求，加快GB51048－2014《电化学储能电站设计规范》、GB/T36547－2018《电化学储能系统接入电网技术规定》等国标的修订工作，开展已有储能标准差异条款梳理，持续深化储能技术前沿领域研究，加快制定“新能源储能联合运行”“储能电站集群调控”等技术标准，适应大规模储能接入后的优化调度运行需要。（2）加强顶层设计，促进储能与新能源协调有序发展。综合评估储能在发电侧、电网侧、用户侧的市场潜力及效益，坚持整体、系统的发展理念，将各类储能结合新能源发展需求列入能源电力整体规划，科学做好储能在电力系统各环节的布局与容量配置，加快制定各省储能专项规划，明确建设规模、布局及投产时序。在电源侧储能多样化方面，加快电化学储能在电源侧应用，在有条件的地区发展压缩空气、光热发电等多类型规模化储能，提升新能源发电稳定性和电能质量。

3能源电力系统中储能技术应用前景

当前新能源电力系统的应用范围逐渐扩大，为了满足新能源电力系统稳定运行、电能质量优化及电网调峰等实际需求，储能技术的应用非常必要。储能技术未来在新能源电力系统中的应用前景非常可观。想要解决新能源电力系统并网中的技术缺陷，必然要开发具有高能量密度和高功率的综合多元化电力储能系统，其中超级电容与储能电池的有机结合将成为多元化电力储能系统的主流研究方向，电力储能系统的协调控制能力提升和优化配置问题也是研究的重点。

结语

综上所述，新型电力系统储能技术处于不断发展阶段。现有的储能技术各有优势和不足，如果仅依靠一种储能技术无法满足新型电力系统的快速发展要求，需不断加强对新型电力系统储能技术的研究，从而提高新型电力系统的安全性和可靠性。

参考文献

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