储能变流器效率提升研究

储能变流器效率提升研究

彭虎

株洲中车时代电气股份有限公司   湖南省株洲市   412000

摘要：随着社会的快速发展，电力系统在趋于成熟的同时也面临着更多的挑战。目前，火力发电份额仍然占世界上大多数国家年发电量的60%～80%，其中维护成本过高及环境问题是最大的挑战。因此，各地区大多数电力部门都试图将新能源并入电网，以实现可持续、更环保和更可靠运行的电力系统。在国家政策的引导下，智能电网的快速出现和发展，极大地推动了新能源系统和储能系统的研究与改进工作。储能系统技术的发展，将提高新能源在电力系统中的比例，这对改善电能质量，提高电网能量效率，降低发电系统的建设成本，提供安全、可靠和易获取的电能，减少维护与运行成本都起着至关重要的作用。

关键词：储能；变流器；效率提升

引言

随着电力系统向智能电网系统的迈进，新能源已成为电力系统中的一个重要组成部分，储能技术的发展和应用已彰显出对全球电力系统的巨大潜力和深远影响。在过去的数十年中，科研人员通过无数的研究与合作，使储能技术得到了巨大的发展与进步。这些进步成果使得储能系统从早些年的小型储能系统向应用更为广泛的大型储能系统转变，极大地提高了新能源在电力系统中的比例。

1新能源电力系统储能发展现状

不同应用场景下储能项目的配置时间存在明显区别。经过详细调研，可发现用户储能、电网储能、火电厂加装储能、新能源储能的时间并不相同。用户储能时间在5.3h左右，电网储能时间为2.3h，火电厂加装储能时间为0.6h，新能源储能时间则为1.6h。

不同区域的储能应用场景也存在较大区别。例如，西北、华北地区多为新能源储能；华东地区则包括用户储能、电网储能与新能源储能，各项储能的分布较为均衡；南方地区则以火电厂加装储能为主。

各个储能方式的运用情况存在差别。当前多数新能源储能的运行模式为一充一放形式。若将华东地区的储能总量比作100%，则用户储能、电网储能与火电厂加装储能的应用比例分别为28.3%、14.8%、15.3%，新能源储能的应用比例仅占6.1%。西北与华北地区受新能源开采影响，新能源储能的利用效率较高，极大增加新能源使用数量。

储能项目的商业模式与造价存在差异。通常来讲，储能项目造价在1500~3000元/kWh，受边界条件影响，不同地区的储能项目造价存在较大差别。通过分析各地区关于储能项目的商业模式可知，部分储能项目的盈利水平不高，降低了商业模式开发利用的合理性，给新能源储能技术的开发使用带来较大问题。当前较为流行的储能技术有电磁储能技术、化学储能技术与物理储能技术等，操作人员要将不同类型的储能技术运用到电力系统中，既可缩减电力系统的应用成本，又能增强该系统对新型能源的利用效果。

2储能技术在电力系统内的几大运用应用

2.1运用于优化用户电能应用效能

通过大力应用储能技术，能有效提高用户电能的应用质量。储能技术可和变频技术、网络技术等有机结合，随时分析及预判用户在供配电网络内的运转情况。部分电力用户有一些能耗大的商品，直接并严重威胁着该区域供配电电压力的节能水平。所以，储能技术与设施可为电力用户迅速察觉家中是否有不正常的设备。在非高峰用电过程中，一些电力用户会发生一些意外事故和电网崩溃。此时，急需使用备用电源。各种储能电池具备自身的容量，直接约束着关键负载区的供电情况。尤其是针对医院、银行、通信等重要电力负荷区，作业人员需分配最佳的储能技术，以调整应急电源和备用电源的备用状态，使其在使用储能电池时处于启用状态。作业人员设置有功功率调节及无功功率把控等功能期间，电力用户需按照自身具体要求科学配置储能电池资源。

2.2在解决电力系统负荷矛盾层面的应用

受到人们用电需求的影响，电力系统运行负荷存在峰期与谷期，这两种系统运行状态属于两个极端，如在用电峰期不能保障电能供应量，则会影响电力系统的供电质量，出现区域停电问题，而在用电谷期，如电力系统的供电量过大，则会造成严重的能源浪费问题，此种状况下，则需做到对电力系统电能输出量的动态管理，确保能够满足不同用电需求下的符合要求。针对这一问题，可以借助电化学储能技术加以改善。可以在新能源发电侧项目中建设电化学储能系统，并借助自动化控制技术实现对电化学储能系统的及时启动，控制其根据电力系统运行状况做充电和放电动作。如在电力系统负荷的谷期，可对电网中未被运用的电能进行有效吸收和储存，即做充电动作，当电力系统的负荷处于峰期状态时，则可控制电化学储能系统做放电动作，利用前期储存的电能辅助发电，尽可能缩小电力系统峰期和谷期的负荷差值，维持电力系统稳定运行状态。

2.3在保障电力稳定输出层面的应用

新能源发电技术的应用弊端表现为其发电稳定性会受到新能源的波动影响，采取风力发电或者光伏发电措施时，会由于风力的变动和太阳能的变动，致使发电功率产生变化，最终影响电力输出效果。而电化学储能技术与新能源技术的联合应用，可在新能源发电过程中出现发电功率变动时进行快速充电和放电，使新能源发电系统始终维持稳定功率的输出状态。具体的新能源发电工程中，可以根据发电环境的不同以及新能源功率波动的表现，选择适宜的电化学储能技术。从目前风电站以及光伏发电站的发电功率表现来看，风力发电以及光伏发电的发电功率稳定性不高，对供电质量产生了一定程度的影响。在此种背景下，需积极探索电化学储能技术在新能源发电侧中的有效应用作用，促使其发挥更好的应用价值，维护新能源发展背景下电力系统的稳定运行。

2.4运用于处理输变电和跨区域供需矛盾

随着储能技术的飞速发展，有助于处理输变电及跨地区供需矛盾的问题。其可全方位分析当下时代经济发展及能源运用间的依赖联系。跨区域输电站功能需借助完善的储能技术，从而有效加大发电容量等。中西部地区及东部地区和电力体系相应的硬件设备配置上存在明显的差距，直接影响电力用户的用电体验感。在处理输变电和跨区域供需矛盾期间，需不断革新各种类型的储能技术及手法，从而有效保障各区域的供配电要求。尤其是电力负荷较为集中的地区，通过采取对策来定期关闭电源来制约电力供应，还需充分满足电力用户的日常要求。在处理输变电和跨区域供需矛盾时，有关部门及公司需制定最佳的储能技术处理方案及硬件设备等相应资源。

2.5在电源调频和调压层面的应用

电化学储能技术在新能源发电侧中的应用功能以电能输出调节为主，无论在新能源发电过程中做有用功还是无用功，其根本目的都是电能输出功率进行有效调节，使其发电功率趋于稳定，对于提升发电质量具有积极作用。具体应用的过程中，如出现发电功率的波动，则系统会针对发电功率的波动表现进行分析，并做出对应的调节操作，当其发电功率低于发电质量要求时，则电化学储能技术做有用功，进行发电功率补偿使其满足发电质量要求。在风力、光伏发电中的应用作用表现为，可提升发电并网过程中暂态频率的响应水平，使发电系统具备电压调节功能和无功调节功能，保障网点的快速接入，达成无功功率补偿目标。

结语

基于全球能源危机大环境下，大力发展电力系统储能技术对我国实现能源可持续发展起到关键作用。全球能源互联网具有智能化、前瞻性、复杂性、物联网、经济性等特征，有利于我国改善传统能源结构体系，开发利用大量可再生能源，为我国社会发展提供便利。所以，相关部门需要借助能源互联网系统，在技术和战略指导上取得突破，着力解决电能存储技术发展中的技术和战略问题，促进电能存储技术的健康发展。

参考文献

[1]饶宇飞,司学振,谷青发等.储能技术发展趋势及技术现状分析[J].电器与能效管理技术,2020(10):17-25.