储能技术及其在电力系统中的应用与发展

孙昌岫

山东泉舜工程设计监理有限公司 山东淄博 255000

随着储能技术商业化的发展，储能项目规模会逐步增加，储能各应用市场领域将更加明晰，但工程实践中也发现了一些问题，如储能工程设计、消防安全等缺少相关标准参考，储能电池选型、电站规划配置、系统集成缺少顶层设计和理论支撑，储能系统调控和运行维护缺少经验，储能电池SOC标定误差较大，系统调控未实现系统性全局最优等[1]。

1 储能技术

广义的储能是指通过某种介质和装置，把以电能、热能、机械能、化学能等为代表的某一种形式的能量转化为另一种形式的能量存储起来，在需要的时候再将其转化为特定形式的能量并释放出来的一系列的技术和措施，包括煤、石油、天然气等化石能源及电力、热能、氢能、成品油等二次能源的存储。狭义的储能多指电能的存储。因为电能是目前应用最广泛的二次能源，所以储能的转换大多与电能的生产、利用和消耗相关。电能的存储是储能中最为重要的形式。随着第一块电池--“伏特电堆”的出现，开始把储能与电紧紧地联系在一起。而铅酸电池的发明则逐渐揭开了工业储能的序幕。进入21世纪以来，电力行业的高速发展、电子产品的快速普及以及可再生能源的大规模应用驱动着储能产业向前发展，各种新型储能技术不断涌现，储能向着大型化、高效率、低成本的方向发展[2]。

2 储能技术应用分析

2.1 压缩空气储能技术

空气压缩储能系统是基于燃气轮机技术而产生的一种系统，其主要作用为储存能量，这一系统于电力系统用电低峰段可有效转化电能，并储存已经完成转化的能量，而用电高峰时段可有效释放高压空气，在此基础上保证发电机能量的充足，使发电机正常运行。现阶段，压缩空气储能系统主要分为两种类型，一种类型为新型压缩空气储能系统，该系统可有效缩减机组规模，控制在100MW范围内，另一种类型为传统电站，通过天然气及洞穴储存能量，且一般情况下单台机组规模在100MW以上。同时，根据储能系统能否耦合其他热力系统，可将其划分为制冷循环耦合系统、内燃机系统、燃气轮机系统及燃气蒸汽结合循环耦合系统，而就目前来看，空气压缩储能技术在现代电力系统中的应用范围较为广泛，但是化石燃料会对储能效率产生不良影响，且在地理条件方面存在约束[3]。

2.2 电化学储能分析

对于化学储能而言，通过和其他相关储能设备进行比较可知，机动性相对来说比较好，并且在一定程度上具有着相对来说比较快的反应速度，能力比较高等，再加上循环效率上也是较为独特的。所以在大多数化学装置中都能获得比较好的应用。通过研究重点领域中化学技术，合理的运用锂电池以及铅炭电池，对化学储能的应用性进行不断的提高。现阶段由于我国化学储能占的比例不是很高，大部分技术都是由国外部分公司进行垄断的，因此会下降锂电池成本，进一步加强化学储能中的商业潜力[4]。

2.3 飞轮储能技术

现代电力系统中飞轮储能技术的应用，可在很大程度上促进电力系统对可再生能源的接收，确保其正常运行。现阶段，可再生能源已经成为电力行业发展过程中的重要能源，但其存在不稳定性，因此电力系统中可再生能源的运行可影响输电系统稳定性，而风力发电技术有机结合飞轮储能技术可提升风能利用率，使电力系统运行成本下降。存储阶段能量释放过程中，飞轮储能技术可使飞轮转动效率有效下降，电动机可有效将动能转化为电能，在此基础上减少电力系统发电成本。同时，电力系统若是出现故障，可严重影响智能电网内储能系统的正常运行，而通过飞轮储能系统可有效减少并处理故障，确保系统运行正常。

3 基于我国电力系统储能技术发展的研究

在可再生能源并网方面，以风电、光伏为代表的可再生能源发电普遍存在波动性和不确定性，大量并网将对电网的稳定运行产生冲击。储能系统可对可再生能源发电进行能量缓冲与调节，以便更好地被电网所接纳，从而提高可再生能源发电利用率。从电网侧看，如果通过新增发电和输配电设备的方法来满足不断增加的高峰负荷，则需要增加昂贵的设备投资，同时扩容的容量利用率非常低。此外，传统的火力发电站、水力发电站及核电站对负荷的响应时间较长，因此，通过增加设备容量的方法难以做到对需求的快速响应。为此，建设包括抽水蓄能电站在内的各类大型储能电站进行电力调峰和电能质量优化，可以起到能量缓冲的作用。从用户侧看，随着信息技术、网络技术和自动化技术的快速发展，一些重要的用电设备对电能质量提出了更高要求。储能系统可对电网电压波动、频率偏移、谐波、三相不平衡等电能质量问题进行优化，对断电、电涌等突发事故提供应急保护，有助于满足用户更高的用电要求[5]。

4 结语

现阶段，现代电力系统运行中储能技术的应用具有重要意义，其包含压缩空气储能技术、飞轮储能技术及电化学储能技术，而不同技术类型的应用可进一步强化现代电力系统运行过程中对新能源的兼容性，提升系统运行稳定性及能量管理效率，在此基础上提升现代电力系统运行的可靠性、稳定性及安全性，增强系统储能能力。