储能技术在电力系统中的应用现状与前景孙锌京

发表时间:2020/6/8   来源:《中国电气工程学报》2020年02期   作者:孙锌京
[导读] 本文首先对储能技术的内涵进行了解析,然后对比了国内外在能源结构特征和可再生能源规划上的差异,并基于应用情况,得出相关的发展趋势。
        摘要:随着社会经济的快速发展,我国对电力的需求量不断上升。本文首先对储能技术的内涵进行了解析,然后对比了国内外在能源结构特征和可再生能源规划上的差异,并基于应用情况,得出相关的发展趋势。
        关键词:储能技术;电力系统;应用前景

        当下,人们生活越发丰富化与多元化,很多活动都是基于电力消耗开展的,因此,对电力的需求量处在一个不断上升的状态。同时不可再生能源又是有限的,因此加强可再生能源的开发已是现实所需,本文着手对储能技术的现实运用进行了研究。
        一、储能技术的内涵解析
        全球范围内,如原油、煤炭等不可再生能源是有限的,终有一天是会被开采完的。但是,人类活动却不能因为不可再生能源的消失而停止。因此,为了保证人们的生产生活正常开展,为了保证后代的能源需求,加快新能源的开发具有重要的现实意义,能够避免出现能源危机。在新能源的开发过程中,涉及到的新能源技术被广泛地运用于电力系统中,以更好地满足人们的生产生活所需。新能源,通常意义上来说,有几个来源方式,如风力、水力和太阳能等在自然界中,可以重复产生的能源。但是,也正因为取之于大自然,所以在发电的过程中,也会在很大程度上受到大自然的影响,时常会遇到间歇的情况,影响到了发电稳定性。现阶段,对此类新能源发电方式的调控还存在很大的技术难关需要去突破,因此,为了保证新能源供应的稳定性,储能技术就被研发出来了,用以储存能源,提升资源利用率,保证能源供应。储能技术优势巨大,在电力系统中发挥着重要作用。这种技术的出现,很好地避免了新能源开发的不稳定性问题,使得在不可再生能源存量萎缩的情况下,可再生能源能够被很好地利用起来,保证能源供应。
        二、国内外电力系统对比
        (一)能源结构特征的对比
        全球范围内,因为历史、自然禀赋等原因,各国的能源结构特征都存在着很大的差异性。由于能源结构的差异性,对储能技术的标准要求也存在较大差距。我国历史上,长期以煤炭发电为主,发电比例高达70%,使得大部分的电力基础设施都是基于煤炭展开的,改变电力基础设施也存在着较大难度。这种发电方式不仅带来了很大的能源浪费,也影响了环境质量,与西方发达国家有着较大差距。比如,像丹麦等发达国家,就是长期使用气、核电来发电,能源利用率较高。虽然,我国在这方面也做出了很多努力,用这种发电方式产生的发电量远远高于这些国家,但是在能源结构中占比很少,发电方式的转换还有很长的路要走。
        (二)可再生能源规划对比
        虽然可再生能源是可以在正常情况下实现可再生,但是如果没有对可再生能源做出科学合理的开发,一旦自然环境遭到破坏,可再生能源也会变成不可再生的。因此为了保证新能源的可持续供应,满足人们的生产生活所需,要加强对新能源开发的研究与规划。现阶段,各国都在紧锣密鼓地开展新能源的研究工作,也取得了很大的进展。如风能、太阳能等高效的能源被应用在了生产生活中,特别是我国,有着广阔的西部,风力资源相当丰富,我国在风力发电行业也在不断地探索,取得了不小的成就,2018年底就实现了690万座的风力发电机安装数,而且这个数字还处在增长之中。正是因为这些能源的应用优势,所以与之对应的储能技术也越来越受到重视,有利于实现发电与用电的协调,保证可再生能源的持续供应。
        三、储能技术的应用发展
        (一)实际应用现状
        科技水平的不断提高,推动着储能技术的不断向前。现阶段来看,因为能源种类的多样化等原因,储能技术呈现着多元化的特征。与以往相比,无论是在储存量上,还是在能源利用效率上都存在较大的差异。目前,广泛使用的储能技术主要有压缩空气储能技术和蓄水储能技术。从转换效率上来看,一般来说,电池储存的能量数越多,那么能量转换的过程中,就可以实现更高效率的电量输送。此外,还可以保证及时的用电传输。这不仅提高了能源利用的效率,也提升了用户的使用体验,保证能源供应系统的稳定性。

总的来说,能源存在多样性,基于此的储能技术亦是如此,因此,在使用的过程中,要因地制宜,根据现实情况,选用合适的储能技术,发挥其最大的价值。
        (二)成本控制方面
        大型科研的开发往往需要投入大量的资金,对于一项技术的现实落地成功与否的关键在于其经济性,经济性越高的技术越容易得到国家的资助以及社会各界的认可,有助于此项技术的大规模开发与利用。我国针对各种储能技术也做了大量的研究,在投资成本这一块做出了详尽的比较,最终发现,在控制投资成本这个因子的前提下,保证投资成本一致,经济效益最好的就是压缩空气储能技术和抽水蓄能技术。因为,这两种技术可以很好地应用于大规模的生产环境里,以单位的经济效益最高,保证总的投资成本可控,项目整体收益最高。因此,预见这两种技术可以在未来得到大规模的运用。而通过研究发现,经济效益最差的是电池储能技术,因为这种技术储电量相对较少,根据前面的转换效益理论,这种技术的转换效率就比较低,容易造成电能浪费。因此,这种储能技术会慢慢消失在实际运用中,最终被其他技术所取缔。
        (三)应用发展规划
        全球范围内,很多国家都在进行着新能源的开发。如美国、西班牙等国家就加大了对新能源的开发,前面提到过的风能和太阳能在国家能源结构比例中的占比,以实现更高的资源利用效率,避免出现能源危机,保护环境健康。并且,这些国家还在研究与开发的过程中,根据实际情况,适时调整,做出了明确的产业发展规划,以期做到可再生能源的大规模开发。在这个过程中,许多互联网公司也表达了对储能技术的研究兴趣,期望能够吃上国家的政策红利,助力企业发展。根据国外知名机构调查显示,储能技术市场的市场容量到2020年高达260亿美元,年复合增长率也高达26%。虽然储能技术的市场很大,增长也很快。但是也存在一些问题,尚待解决,如政策措施尚未完善,行业资金门槛较高等。
        四、储能技术的现实应用
        (一)常见的应用形式
        研究一些技术的未来发展方向,需要对这项技术的类型了解清楚。现阶段来看,应用最广的储能技术主要是以下几种。其一,直接储能技术,顾名思义,就是通过电容器、储能器等设备去直接在电磁场储存电磁能。其二,间接储能技术,间接在于这种方式是通过中介方式去储能,如机械物理方式、化学反应方式等,这种储能技术常见的有电池储能技术以及我们前面提到的发展前景极为广阔的压缩空气储能技术和抽水储能技术。
        (二)具体的应用情形
        我们上面分析了储能技术的两种应用形式。在实际应用过程中,这两种方式的应用情况也存在较大的差异性。整体上来看,间接式的储能技术应用更为广阔,特别是其中的压缩空气储能技术和抽水储能技术。目前来看,在输电变电的很多环节都利用到了储能技术。对于输电环节,储能技术很好地解决了可再生能源的发电与用电的不协调不稳定,保证了在发电不稳定的时候,可以实现供电稳定,同时在实际的运营过程中,也提升了能源的利用效率,其运营成本也更小。而在变电环节中,储能技术的主要作用则体现在提高能源储量。
        五、结束语
        综上所述,随着社会经济的日益发展,人们的生产生活对电力的需求不断增加,以此给传统的不可再生能源发电的方式带来了压力。因此,储能技术的出现成为了时代的诉求,有利于提升能源的利用率,保证能源供应的稳定性。
       
        参考文献:
        [1]潘良屯.新能源电力系统中的储能技术[J].大众标准化,2019(16):22-23.
        [2]谢俊锋,孙荣乐,王志刚.储能技术在电力系统中的应用解析[J].科技经济导刊,2018,26(33):87.
        [3]高毅.新能源发电系统中储能系统的应用分析[J].城市建设理论研究(电子版),2018(12):60.
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