【摘要】儲能技術已被視為電網(wǎng)運行過程中中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲能環(huán)節(jié)后可以有效地利用電力設備，降低供電成本，提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調整頻率、補償負荷波動。儲能技術的應用將在電力系統(tǒng)設計、規(guī)劃、調度、控制等方面帶來重大變革。

　　中國論文網(wǎng)/8/view-6954242.htm

　　【關鍵詞】儲能技術；現(xiàn)狀；前景；應用

　　1儲能技術在電力系統(tǒng)中的應用

　　儲能技術已被視為電網(wǎng)運行過程中“采――發(fā)――輸――配――用――儲”六大環(huán)節(jié)中的重要組成部分。系統(tǒng)中引入儲能環(huán)節(jié)后，可以有效地實現(xiàn)需求側管理，消除晝夜間峰谷差，平滑負荷，可以更有效地利用電力設備，降低供電成本，也可作為提高系統(tǒng)運行穩(wěn)定性、調整頻率、補償負荷波動的一種手段。儲能技術的應用必將在傳統(tǒng)的電力系統(tǒng)設計、規(guī)劃、調度、控制等方面帶來重大變革。

　　2儲能技術原理及特點

　　儲能系統(tǒng)一般由兩大部分組成：由儲能元件（部件）組成的儲能裝置；由電力電子器件組成的電網(wǎng)接入系統(tǒng)。主要實現(xiàn)能量的儲存、釋放或快速功率交換。

　　儲能系統(tǒng)的容量范圍寬，從幾十千瓦到幾百兆瓦；放電時間跨度大，從毫秒級到小時級；應用范圍廣，貫穿發(fā)輸變配用電系統(tǒng)。

　　儲能系統(tǒng)的主要作用如下：（1）用于電力調峰，解決用電矛盾；（2）用于用戶側，提高供電可靠性；（3）用于可再生能源優(yōu)化，推動可再生能源開發(fā)應用；（4）用于電力系統(tǒng)穩(wěn)定控制，提高電網(wǎng)安全性。

　　大規(guī)模儲能技術是對傳統(tǒng)“即發(fā)即用”的電力模式的革命性突破，它可以減少用于發(fā)電設備的投資，提高電力設備的利用率，安裝在用電設備附近可以降低線損，安裝在大城市附近可以提高供電可靠性。

　　3儲能技術研究現(xiàn)狀

　　電能儲存的形式可分為四類：機械儲能（如抽水蓄能、壓縮空氣儲能、飛輪儲能等）、化學儲能（如鈉硫電池、液流電池、鉛酸電池、鎳鎘電池、超級電容器等）、電磁儲能（如超導電磁儲能等）和相變儲能（如冰蓄冷等）。

　　長久以來，電力系統(tǒng)中儲能技術的研究集中于大規(guī)模儲能技術以解決系統(tǒng)調峰問題。近來，儲能電池、超級電容器、超導電磁儲能和高效率飛輪等中小規(guī)模儲能技術取得長足的進步，有力拓展了儲能技術的應用范圍。憑借這些不同規(guī)模的儲能技術，其應用可貫穿電力系統(tǒng)發(fā)輸變配用電各個環(huán)節(jié)，以全面提升電力系統(tǒng)的運行效率、可靠性、電能質量和資產價值。

　　4電力儲能方式和發(fā)展現(xiàn)狀

　　4.1壓縮空氣儲能電站

　　壓縮空氣儲能電站（compressedairenergystorage，CAES）是一種調峰用燃氣輪機發(fā)電廠，主要利用電網(wǎng)負荷低谷時的剩余電力壓縮空氣，并將其儲藏在典型壓力7.5MPa的高壓密封設施內，在用電高峰釋放出來驅動燃氣輪機發(fā)電。CAES儲氣庫漏氣開裂可能性極小，安全系數(shù)高，壽命長，可以冷啟動、黑啟動，響應速度快，主要用于峰谷電能回收調節(jié)、平衡負荷、頻率調制、分布式儲能和發(fā)電系統(tǒng)備用。

　　4.2超導磁儲能系統(tǒng)

　　超導磁儲能系統(tǒng)（superconductingmagneticenergystorage，SMES）利用超導體制成的線圈儲存磁場能量，功率輸送時無需能源形式的轉換，具有響應速度快，轉換效率高、比容量/比功率大等優(yōu)點，可以實現(xiàn)與電力系統(tǒng)的實時大容量能量交換和功率補償。SMES可以充分滿足輸配電網(wǎng)電壓支撐、功率補償、頻率調節(jié)、提高系統(tǒng)穩(wěn)定性和功率輸送能力的要求。

　　4.3飛輪儲能

　　飛輪儲能系統(tǒng)由高速飛輪、軸承支撐系統(tǒng)、電動機/發(fā)電機、功率變換器、電子控制系統(tǒng)和真空泵、緊急備用軸承等附加設備組成。谷值負荷時，飛輪儲能系統(tǒng)由工頻電網(wǎng)提供電能，帶動飛輪高速旋轉，以動能的形式儲存能量；出現(xiàn)峰值負荷時，高速旋轉的飛輪作為原動機拖動電機發(fā)電，經(jīng)功率變換器輸出電流和電壓。飛輪儲能功率密度大，效率高，循環(huán)使用壽命長，無污染，維護簡單，可連續(xù)工作，主要用于不間斷電源/應急電源、電網(wǎng)調峰和頻率控制。

　　4.4電池儲能系統(tǒng)

　　電池儲能系統(tǒng)主要是利用電池正負極的氧化還原反應進行充放電。

　　鉛酸電池在高溫下壽命縮短，比能量和比功率較低，但價格便宜，構造成本低，可靠性好，技術成熟，已廣泛應用于電力系統(tǒng)。然而，其循環(huán)壽命較短，且在制造過程中存在一定的環(huán)境污染。

　　鈉硫和液流電池被視為新興的、高效的且具廣闊發(fā)展前景的大容量電力儲能電池。鈉硫電池儲能密度高，體積小，系統(tǒng)效率高，單體壽命長，可根據(jù)用途和建設規(guī)模分期安裝，很適用于城市變電站和特殊負荷。液流電池電化學極化小，能夠100%深度放電，儲存壽命長，額定功率和容量相互獨立，并可根據(jù)設置場所的情況自由設計儲藏形式及隨意選擇形狀。

　　4.5抽水蓄能電站

　　抽水儲能電站投入運行時必須配備上、下游兩個水庫，負荷低谷時段抽水儲能設備工作在電動機狀態(tài)，將下游水庫的水抽到上游水庫保存，負荷高峰時抽水儲能設備工作于發(fā)電機的狀態(tài)，利用儲存在上游水庫中的水發(fā)電。抽水儲能主要應用于調峰填谷、調頻、調相、緊急事故備用、黑啟動和提供系統(tǒng)的備用容量，還可以提高系統(tǒng)中火電站和特種的運行效率。

　　4.6超級電容器儲能

　　超級電容器根據(jù)電化學雙電層理論研制而成，可提供強大的脈沖功率，充電時處于理想極化狀態(tài)的電極表面，電荷將吸引周圍電解質溶液中的異性離子，使其附于電極表面，形成雙電荷層，構成雙電層電容。由于電荷層間距非常小，加之采用特殊電極結構，電極表面積成萬倍增加，從而產生極大的電容量。

　　5儲能技術發(fā)展前景

　　隨著新能源（風能、太陽能、燃料電池等）的日益普及，，以及電網(wǎng)調峰、提高電網(wǎng)可靠性和改善電能質量的迫切需求，電力儲能系統(tǒng)的重要性日益凸顯。因此，電力儲能技術的應用前景非常廣闊。采用大規(guī)模儲能裝置，可以減少和延緩用于發(fā)、輸、變、配電設備的投資，提高現(xiàn)有電力設備的利用率和供電可靠性，降低發(fā)電煤耗、供電線損。

　　儲能系統(tǒng)一旦形成規(guī)模效應，將從以下幾個方面產生經(jīng)濟效益：

　　5.1有效提高現(xiàn)有發(fā)輸配用電設備的利用率，改變電力建設的增長模式

　　以上海為例，目前上海的發(fā)電系統(tǒng)和輸配電系統(tǒng)均按照每年的最高用電負荷對發(fā)電容量和輸配電容量進行規(guī)劃和建設。同時，上海的負荷特性呈現(xiàn)明顯的大都市特性，晝夜峰谷差日益擴大，目前日負荷率約50%～60%。儲能系統(tǒng)一旦形成規(guī)模效應，可以通過儲能系統(tǒng)提高發(fā)電和輸配電環(huán)節(jié)的設備利用率，減少相應的電源和電網(wǎng)建設費用。這將徹底改變現(xiàn)有電力系統(tǒng)的建設模式，促進其從外延擴張型向內涵增效型轉變。

　　5.2降低發(fā)電企業(yè)和電網(wǎng)企業(yè)的運行成本，減少用戶的用電費用

　　儲能系統(tǒng)的運行維護相對簡單，投入后可大量節(jié)約電廠和電網(wǎng)的運行維護費用，無論是電廠還是電網(wǎng)，運行維護都相對（下轉第186頁）（上接第153頁）復雜，而儲能系統(tǒng)可大量節(jié)省運行維護的費用。為保證低谷負荷時候的電力平衡，大型火電機組大多要減至最低出力，小型機組更是需要日開夜停，“兩班制”運行。儲能系統(tǒng)大規(guī)模應用后，低谷負荷情況下，可以啟動儲能裝置進行儲能，機組可以運行在比較經(jīng)濟的出力區(qū)間，從而獲得較高的經(jīng)濟效益。

　　5.3減少停電損失

　　實現(xiàn)分布式儲能后，電網(wǎng)發(fā)生故障和檢修的部分情況下，用戶可以通過儲能系統(tǒng)保證供電，用戶用電的安全可靠性大大提高，停電次數(shù)（時間）和停電損失大幅減少，經(jīng)濟效應和社會效應明顯。

　　目前，電力儲能系統(tǒng)推廣應用的最大障礙在于國外少數(shù)企業(yè)的技術壟斷，由此造成其價格高企。要推動電力儲能系統(tǒng)在電網(wǎng)中的規(guī)?；瘧茫阂豢?，掌握自主知識產權，使其價格大幅下降；二靠，政府的政策鼓勵和資金推動。如果能實現(xiàn)電力儲能系統(tǒng)國產化，使其成本達到或接近應用水平，那么隨著峰谷電價差的逐步加大和對電能質量要求的日益提高，被壓抑的電網(wǎng)對電力儲能系統(tǒng)的需求將迅速得到強勁釋放。

　　[責任編輯：劉展]