储能技术的发展及其在电力系统中的应用

储能技术的发展及其在电力系统中的应用

李志伟

国电投河南新能源有限公司   河南郑州  450000

摘要：目前，我国新能源发电装机容量不断拓展，在新一轮电力体制改革和电力新技术、互联网技术迅速发展的背景下，以能源体制、管理、技术变革催生出来的综合智慧能源、零碳电厂、农村清洁能源等新能源项目是智慧城市、智慧社区、美丽乡村建设的基础,诸多新业态新能源项目的开发和利用更加基于电力系统的储能技术。本文分析了储能技术的应用现状和发展过程中遇到的实际问题，探讨了新时期对电力系统储能技术的新需求。

关键词：新能源；电力系统；储能技术

引言

随着当今社会经济的不断发展，人们在生产和生活中对能源的需求越来越大，能源危机、环境污染等问题越来越受到人们的重视。为了有效应对这些挑战，电力行业不断探索和应用新能源系统技术。只有合理应用新能源系统的储能技术，才能有效解决我国严重的能源短缺问题，保证电力系统的安全稳定运行，进一步提高电力系统的电能质量。在满足社会实际能源需求的基础上，加强节能环保，为能源产业的发展创造更多的经济效益。

1储能技术在新能源电力系统中的应用意义

储能技术主要指电能储存技术，储存的电能能够作为应急能源使用，也可以被用于削峰填谷，保障电网运行的稳定性。是解决可再生能源间歇性和不稳定性、提高常规电力系统和区域能源系统效率、安全性和经济性的迫切需要。储能技术在新能源电力系统中的应用意义体现在以下几个方面。（1）可以提高新能源电力系统运行的稳定性和可靠性。如果因为特殊原因，用户对电力系统提出了突发性的高需求，可能导致电力系统失稳的情况。应用储能技术可以为电力系统提供电能补充，保障系统的可靠运行。（2）能够提高系统运行的灵活性。储能技术的合理应用可以帮助电力工作人员更好地控制系统运行情况，如可以通过储能设备的调整提高电能用量或者电能的储备量，利用好储能技术的动态可控性，可以确保新能源电力系统在人工可调控的状态下运行。（3）能够为新能源电力系统的普及提供良好支撑,满足大规模接入并网的要求，有助于提高发电企业的经济效益。

2储能技术的发展历程

2.1抽水蓄能

现阶段，被广泛运用于储能技术的就是抽水蓄能电站。需由上游下游两座水库来得以进行动态储能及储能资源动员。但是，开展抽水蓄能电站项目建设期间，需全方位分析纯抽水、混合抽水及引水抽水蓄能电站的基础性运作机理，从而有效保障水库容量达到预期目标，且不会严重影响配电管道的压力。使用抽水蓄能技术期间，有关部门及工作人员需随时监督数据，确保储能释放时间及整体利用率等相应指标达到相关范畴内。规划及设计抽水蓄能电站与其他相关设备时，需评估调锋填谷、调频及调相功能的相关开展途径的可执行性，且全面利用活力发电站的相关数据，来确保更完善的机组运行制度。抽水蓄能电站整理利用率把控在70%～80%，依旧有相应的提升空间。所以，该储能技术的创新发展及产品研发过程也会受到整体利用率的影响。

2.2氢储能技术

氢气的利用过程主要包括制氢、储氢、输氢、放氢四个主要组成部分。天然气制氢和煤制氢是氢气生产的主要形式，近年来，利用电解水制氢的工艺在我国新能源发电领域已经得到了应用，出现了一些小规模的示范工程。电解水制氢是低耗能制氢方法，每立方米的储氢材料的耗电量只有4.5～5.5kW·h，在电网负荷低谷阶段应用新能源发电制氢方法，是提升新能源发电效益的主要途径之一。碱式电解槽和固态聚合物电解水制氢技术对新能源的波动性具有良好的适应能力。用光催化方式直接裂解水也是比较理想的利用新能源制氢的方式，其关键问题是半导体光催化剂材料的应用，光的捕获效率和制氢效率都还无法达到商业化要求，因此该技术目前尚处在探索中。标准情况下氢气的能量密度约为8.4MJ/L，通常可以通过高压或低温完全液化的方式贮存，但存在能量大、稳定性低的难点。

2.3相变储能技术

相变储能主要利用热能作为储放电环境。这种储能技术可以实现高密度的储能，而不需要太复杂的设备。相变储能技术主要包括冰储能、电储能和熔盐储能。在蓄冰技术方面，蓄冰环境融化时需要利用蓄冷能力蓄冰，蓄冰环境冻结时需要释放蓄冷能力。冰蓄冷技术具有明显的优势，不仅提高了制冷设备的效率，而且大大减少了设备的体积。电蓄热技术主要利用金属或水来储存热能。但无论使用何种环境，该技术都具有成本低、维护方便的特点。以金属储热为例，这种方式以金属为介质实现对热能的储存与释放。在金属液化过程中实现热能的储存，在金属固化的过程中实现热能的释放。由于该技术以金属为环境，金属的高导热率可以大大提高能量转换率。在熔盐蓄热技术中，无机盐主要作为无机盐的加热介质，将无机盐的凝固状态转变为熔融状态，实现储能。该技术传热能力强，应用成本低，腐蚀性低，应用效果好。

3储能技术的发展及其在电力系统中的应用措施

3.1保障电网的稳定性及安全性

中国电力系统的分布相对复杂，集中供电距离电力负荷中心较远，输配电跨距比较小，对电力系统的安全稳定干扰因素较多。通过广泛运用储能技术，可更深入确保我国电网的稳定运转。在各大城市中，供配电负荷作业人员需时时关注储能技术与相应设备的相关运行率。各种储能技术与发电设备需精准纳入我国电网体系，对各区域电力体系的功能及性能评估指标带来长久影响。若是电力体系的失稳情况过长，则会直接威胁储能技术的运用，还会造成地区震荡等一系列问题。所以，运用储能技术及产品装置期间，作业人员需选择最佳的硬件设施及软件信息，从而有效地保障电力体系运行的安全性及可靠性。

3.2完善市场运行机制

明确储能技术在市场中的地位，完善市场运行机制，从以下几个方面入手。（１）在新能源领域，明确发电侧配套储能系统的市场主体地位，公平参与电力辅助服务与竞争。（２）建立长效储能市场运行机制，降低市场风险，促使储能产业健康发展。（３）制定合理可行的电价补偿机制，既要符合我国电力体制的改革需要，又要细化补偿机制，获得产业扶持。（４）拓展投资渠道，鼓励多样化交易，提高储能技术的性价比，加快电力系统的转型速度。

3.3基于储能的能量流优化和能量调度技术

能源输入、输出路径选择和分配等会提高多功率耦合局域网的复杂度，这时必须借助外部能源供给，确保电能可以直接向热能转化，还能直接获取热能。在能源互联网系统中，如果设备出现故障会引起网络系统重建，进而导致电能流路径改变，因此必须引入更加科学的能量流优化和能量调度技术，加强整体架构设计和具体执行工作。通过对各种资源调度系统的优化管理，可以解决能源互联网设计和运行过程中出现的各种问题。

结语

总之，在新能源系统的应用和发展中，科学应用储能技术是保证供电效率的关键。加强储能技术研究，利用储能材料、设备和技术，实现新能源系统的高效储能，为电力系统提供稳定的能源供应。只有这样，才能有效地保证新能源在电力系统中的应用效果，实现发电的节能环保，满足电力系统的实际需要。促进资源、环境和社会经济的可持续发展。

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