储能技术在电力系统调峰中的应用研究

黄瑞文

摘要：现在人们对生活水平的提高，在整个电网在运行过程中，用户在不同时段对电能需求量是不同的。根据不同的用电需求，及时补充或削减电量是现有电力系统调峰的重要调节措施。传统的电量调节主要依靠减少或增加供给侧发电量来满足用电需求。此种方法，对于供给侧的发电机组而言会带来较大损害。基于此，本文提出了利用储能技术以储能电站的方式来参与电力系统调峰的新措施。该储能技术的应用，可以有效改善发电机组不正常运行的态势，进而保障整个电网的长时间稳定运行。

关键词：电网;电能需求;电力系统调峰;储能技术

引言

目前，人类所使用的大部分能源都是以不同形式储存下来的太阳能。煤炭、石油、天然气等化石能源是太阳能在数十亿年时间里所累积的产物，而水能、风能等可再生能源则是太阳能以年为单位累积的产物。自然界中的能源供给通常是不均衡的，由地理位置、季节气候等自然条件决定。能源的需求同样不均衡，且时常与能源的供给完全不匹配。因此，在能源供给和需求之间迫切需要一种装置，以实现能量在空间和时间上的转移，这就是储能。

1储能技术简介

储能是指将能量从一种形式转换为另一种形式后进行的能量存储。例如，使用电能参与氢气的制取，将电能转换为氢能源后实现了能量的存储，在有一定需求时，再将氢能转化为其他形式的能量，这就是储能的一种具体表现。目前储能技术主要包括两种方式，一种是机械储能，另一種是电磁储能。机械储能主要包括抽水储能与压缩气体两种形式。抽水储能主要是在水力发电中，将过剩的电能带动相应水泵动作，将水从低处运往高处，待电能不足的情况下，开启水闸，利用水的重力势能将机械能再转化为电能。压缩空气储能也是利用多余电能，将电能转化为相应的机械能，对气体进行压缩。在电能供应不足情况下，释放压缩气体带动汽轮机进行发电。电磁储能主要利用储能电子设备进行电能的存储，主要包括电池储能技术与电容储能技术两种。电池储能技术主要使用的是铅酸电池、锂电子电池等电子元器件将电能转化为化学能，实现电池的充电过程，在停电或者电力供应不上时，利用电池对外进行供电，满足紧急用电的需求。电容充电的本质与电池充电的类似，都是将电能转化为化学能的一种表现形式。储能技术的日益丰富，也为电力系统的平稳运行提供了强有力的保障。

2储能技术的分类

按照不同的分类方法，储能技术可进行如下分类。

2.1按照储能原理分类

储能可分为机械能储能、电化学储能、电气类储能、热储能以及化学类储能等。其中，机械能储能主要包括抽水蓄能、压缩空气和飞轮储能。电化学储能主要包括铅酸电池、锂离子电池、液流电池和钠硫电池等电池储能技术。电气类储能包括超导储能和超级电容储能。热储能主要指通过利用水等相变材料将电能转变为热能的储能方式。化学类储能主要是指利用氢（H2）或合成天然气（SNG）作为次级能量载体的储能方式。

2.2按照储能时间长短分类

储能可分为：短时储能，通常放电时间为数秒到数分钟。中期储能，通常放电时间为数分钟到数小时。长期储能，通常放电时间为数小时到数天。

2.3按照储能功能分类

储能可分为能量型储能和功率型储能。能量型储能特点是比能量高，放电相对较慢，主要用于较大能量输入和输出的场合;功率型储能特点是比功率高，以高放电率快速放电，主要用于瞬间高功率输入和输出的场合。

3储能技术在电力系统调峰中的应用

3.1应用于发电系统

电池储能技术目前主要应用于大规模的风力发电、太阳能发电等领域，运用特定的运行模式、设定固定的计算目标来进行容量配置问题，根据实际应用的工作统计，平滑风电在瞬间的储能系统容量是普通风电的25%，这样计算下来可以看出，平滑风电按小时计算的传输功率相对稳定，容量相比风电系统也相对较高。因此可以看出，大规模的风发电厂及光发电厂应用的储能系统容量一般都超过规定标准，储存时间相对减少，这就大大提高了储存电能的应用率。目前电池储能技术常用升压转换器进行应用，普遍适应于大于35kv的电路中。

3.2应用于运输电能

目前我国的电池储能系统能够最大效率的应用已有的电网资源，不断提高输电的运行效率及运行能力，这样能够大大降低了运输的经济成本，还能够提升电网的安全运行，有效控制了使用的频率及实现无控制操作。电池储能技术能够将电力进行有效的存储，将额外的浪费降至最低，这样能够确保电力在运输过程中更好地应用。

3.3应用于变电系统

电化学储能系统可用于电力系统的发、输、配、用等环节，具有削峰填谷，参与电网辅助服务（调频、调压等）、需求响应及作为备用电源等功能。在实际运行的过程中，电池储能应用通过削弱峰处、填补低谷的方式进行，能够确保电力的储存容量，节约了储存的时间，将其控制在大约6小时，大大提高了运行的稳定性及安全性。目前，受场地因素限制，单独的储能装备对大电网调峰调频的能力有限，在主网侧的应用场景集中考虑在变电站内配置储能设备。

3.4能源控制应用

很多的储能技术在研发的过程中需要投入大量的研究成本，所以一个储能技术能否在研发之后得到社会的广泛认可和应用其最为基本的限制因素就是储能技术的使用成本。有关部门对于当前储能技术的投资成本做出了比较详细的报告分析，最后发现在相同成本下经济效益比较高的几种技术主要为压缩空气技术和抽水蓄能技术。在大规模的生产背景下，这两种技术在保证工程质量的同时可以为使用者创造更高的经济效益，所以在不久的未来这两种方式将会得到更加广泛的应用。

4电力系统储能技术发展

储能技术在研发的过程中需要投入大量的研究成本，所以一个储能技术能否在研发之后得到社会的广泛认可和应用其最为基本的限制因素就是储能技术的使用成本。有关部门对于当前储能技术的投资成本做出了比较详细的报告分析，最后发现在相同成本下经济效益比较高的几种技术主要为压缩空气技术和抽水蓄能技术。在大规模的生产背景下，这两种技术在保证工程质量的同时可以为使用者创造更高的经济效益，所以在不久的未来这两种方式将会得到更加广泛的应用。储能技术中最不经济的方式是电池储能技术，这种方式在使用的过程中，在完成相同工作量的情况下，造成的能源浪费是最高的。尽管科技在不断的发展，很多的科研人员也在尝试着将这种方式的生产成本降低到最小，但是实际的使用成本还是要高于其他的发电方式，在未来这种技术最终会被淘汰。

结束语

从世界范围看，现阶段储能仍处于发展的初期阶段，但近年来我国储能行业已呈现出多头并进的良好态势：如传统的抽水蓄能等储能应用规模持续扩大;超导储能和超级电容等电气类储能，铅酸电池、锂离子电池、液流电池等电化学类储能和压缩空气储能等技术不断优化升级;储热、氢储能等也取得了不小的进展。相关政策的不断出台和实施，储能技术和工艺将得到快速提升，储能成本也将大幅下降。在不远的未来，规模化储能完全能够利用自身效能实现巨大的经济价值，走上可持续发展的道路。

参考文献

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