储能技术在电气工程领域中的应用

戴华伟

摘要：随着世界范围内科技进程的不断跃升，人类对电能的需求程度逐渐上升。因此，在生产生活中电能的重要性逐渐凸显。通过对传统电力生产流程的分析，传统的电气生产过程中，电能的产生、传输、分配和使用几乎同时进行，这种特性很大程度上影响着电力系统的规划、建设、调度运行以及控制管理方式。目前，可以利用大容量储能技术的应用打破电力供需实时平衡的限制。文章分析关储能技术在电气工程领域中的应用现状，介绍电气工程领域储能技术，并提出提高电能存储技术在电气工程中的应用能力的方法，以供参考。

关键词：电气工程;储能技术;应用研究;电能质量

引言

21世纪开始，人类对电能的开发使用程度达到了新的高度，电力成为了人类社会赖以生存的物质基础，更是实现国民经济发展的支柱型产业。为了满足人们日益增长的用电需求，电力企业必须要结合实际情况，优化现有能源供给结构，提高电力储能的质量，从而保障输配电过程的安全性与稳定性。

一、储能技术的发展概述

众所周知，电力系统运行状态直接决定了用户的使用效果，所以电气工程需要始终处于平稳状态运作。然而近几年，全球范围内的不可再生能源开采形式紧张，储备量告急。对应的新能源发电成为各界关注的要点，大量新能源装机开始并入电网。电能容量比例也在不断增大，但是新能源发电仍处于起步阶段，所以无论是风能发电还是太阳能都会因为受到自然环境的影响，不能保证稳定发电。而且新能源发电技术在大规模接入电网后，其波动性会造成电压闪变现象，不利于系统运作的稳定性。如果风能、太阳能发电设备在并网后运行功率超出规定范围，就会造成电力系统运行波动。而储能设备可以释放能量，维持系统运作的可靠性，改善新能源發电瞬时性的劣势。储能技术对电气工程的适用性较强，可以应用在电力系统的各个环节中，例如：发电侧、输配电侧、用户端等等。在电气系统中安装了储能系统后，电力负荷走向得以优化，峰谷差减少，新能源并网比例增加。不仅可以降低供电成本，另外还可以提高电网运作的安全性及可靠性，目前，投入使用的储能技术可以按照能量存储形式及结构机理划分为物理储能和化学储能两种。

二、储能技术分析

（一）物理储能技术

压缩空气储能技术是典型的物理储能技术形式之一。基于电动机驱动压缩机从而将空气压缩并降温后进行可靠存储，储气室主要由报废的矿井、海底储气罐、油气井以及山洞等构成，释放过程中，风电机组实际输出的功率达不到带动负荷运行的要求，从而将储存着的空气进行加热升温处理，随后诸如燃烧室内进行辅助燃烧，燃气膨胀最终推动汽轮机的运行，实现发电。压缩空气储能实际转化率可以达到75%左右，德国建设的一座29万Kw压缩空气储能站，其转化率可以达到77%，实际在额外配套一些技术该转化率有望可以达到80%左右。除此之外，抽水储能技术以及飞轮储能技术等也是目前应用较为普遍的储能技术，抽水储能技术容量大，运行成本低，但受到地理条件以及水文环境等影响，储能电站选址有一定的要求;而飞轮储能技术能量密度较高、瞬时功率也比较大，对于充放电次数没有明显的限制且清洁型较高，但实际配套建设成本较高。

（二）化学储能技术

锂电池储能技术是目前较为新型的储能技术之一，其能源效率较高且能量密度更大。锂电池储能主要包含单体电池、充放电系统以及电池管理系统等几个部分组成，实际综合利用效率可以达到85%以上。相比于铅酸电池等储能技术，锂电池储能的充放电效率更高，安全性也比较好，通过串并联等方式可以大大提升储能容量或者得到更高的电压。液流电池也是常见的化学储能技术之一，业内也称之为氧化还原液流电池，主要是将正负极之间的电解液进行有效隔离，并实现各自循环的一种高性能电池。实际输出功率主要由电池组的面积以及单电池的节数所决定，进一步增加电解液的体积或者浓度等，可以大大提升储能容量。

三、电气工程领域中有关储能技术的应用

（一）储能技术在稳定和控制大型互联电力系统中的应用

电力储能技术是改变传统电力发展思维方式的有效手段，在很大程度上促进了电力工程的现代化发展。现代化的电力储能技术通过抑制传统电力系统中可能会发生的局部不稳定问题促进电能稳定和可控。通过对电力储能技术的有效应用，可以通过区域之间的多种结合模式解决整体不稳定的问题。

传统电能系统运行过程中，机组之间会有一定程度的振荡现象，而电力系统稳定器（PSS）必须通过发电机组附加励磁控制才能有效抑制系统发生局部振荡，对于大型复杂互联网电力系统中出现的区域间多模式低频振荡问题，常难以达到满意的控制效果。在传统的电气系统中，任何微小扰动都会引起系统整体功率之间的动态不平衡导致机组间的振荡。而只要储能装置容量足够大，并且可以快速响应，就可以实现机组之间系统功率的平衡与协调。这是一种主动至稳电系统的思路。

（二）储能技术在脉冲功率系统中的应用

现有技术的一个典型应用是在脉冲功率系统中发挥作用。脉冲率源并不是一个单一系统，由许多不同的系统部件组成，如负载储能单元和波形调制等。从长远来看，脉冲功率系统会逐渐朝着高传输功率和高储能密度以及高传输密度方向不断发展。将该技术应用于整体电能系统，不仅可以促进以上目标的实现，还可以减小系统的体积。为了将现行的储能技术和传统的电力储存技术相结合，还需要进行进一步的储能设备研究与升级，研究出更多种类的，适应于不同系统，并且更加具有适应性的电力储能设备。电力储能设备具备的特点可以在真正意义上促进电力整体系统转型升级，使整体系统具有更加高效的运作效果。

四、储能技术在电气工程领域中的应用展望

随着我国社会发展速度的不断提高，人民以及公司对电力的需求量也不断增强，当前电力资源已经成为推动我国社会发展的主要资源。电能所涉及的内容比较全面，其应用范围也非常广泛。随着经济水平的不断提升，我国电气工程所面临的问题也越来越严重，为了对这些问题进行更好的解决，我国储能技术必须朝着大规模、大容量方向发展。目前，限制我国储能技术发展的主要因素为材料。随着科研水平的不断提高，这个问题一定会被很好地解决，从而提升我国储能技术水平。所有储能技术都是将电能转变为其他形式的能量存储起来，这个过程所消耗的能量比较大，如果降低其损耗率，也能够促进储能技术朝着更好的方向发展。未来将会主要研究储能技术在诸多领域的应用以及对能源的合理分配等。

结束语

随着电力系统的不断发展，以及电力行业整体发展水平的不断提高，发展模式不断健全，在经济社会的高速发展的情况下，对于电力能源的需求量以及应用的要求也在不断提高，储能技术也随之得到了更为广泛的应用和发展，在电力系统内的应用范围不断扩大。这在一方面促进了储能系统新技术的发展，另一方面也对储能技术提出了更高的要求，促进其符合电力能源系统的可持续发展。但就我国目前的电力能源以及储能装置发展现状而言，仍旧存在较多的问题，例如电力储能技术的功率震荡等，需要我们专家学者予以重视并积极解决，才能促进我国电力能源系统以及储能系统的长远健康发展，提高其自身的经济效益、环境效益和社会效益。

参考文献

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