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新能源电力系统中的储能技术探讨陈云逸

发表时间：2020/7/3 来源：《基层建设》2020年第6期作者：陈云逸

[导读] 摘要：新能源电力系统是依靠风能等自然可再生能源，通过能量转换产生电能的，是缓解能源压力的重要途径，而储能技术是维持新能源电力系统的重要手段，本文就新能源电力系统中储能技术的应用方法进行研究与阐述，旨在加强人们对于新能源电力系统储能技术的了解，进一步推动技术的成熟与应用。

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        摘要：新能源电力系统是依靠风能等自然可再生能源，通过能量转换产生电能的，是缓解能源压力的重要途径，而储能技术是维持新能源电力系统的重要手段，本文就新能源电力系统中储能技术的应用方法进行研究与阐述，旨在加强人们对于新能源电力系统储能技术的了解，进一步推动技术的成熟与应用。
        关键词：新能源电力系统；储能技术；物理储能
        1储能技术的分类概述
        电能可转化为化学能、机械能、电池能等形式达到储存的目的。按不同的转化方式进行分类，可分为电化学储能、机械储能、相变储能以及电池储能。而机械储能主要包括了压缩空气储能、抽水储能以及飞轮储能等；电化学储能主要包括了锂离子储能、铅酸储能、钠硫储能、竦镉储能以及液流储能等；相变储能主要是指储热的物质发生了相变进而放出或吸收天热能量，在夏季可以蓄热，冬季可以蓄冷，主要应用于冷空调系统、建筑节能以及热电相变蓄热装置等；电池储能主要包括了超级电容储能、起导储能以及高能密度电容储能等储能形式。如表1所示，是新能源电力系统中的储能技术比较。
        表1新能源电力系统中的储能技术比较

        2新能源电力系统中的储能技术
        2.1物理储能技术
        物理储能是常见的新能源电力储能的方式之一，具体包括三种技术：抽水储能技术、压缩空气储能技术与飞轮储能技术。其中，抽水储能技术是利用低谷电价来实现电力能源的存储，是当前技术应用最为成熟的大规模储能方法，具有运行成本低、水资源消耗大、储能消耗功率高等特点。这种技术的应用需要在河流的上下游各配建一个水库，波谷负荷时的蓄能技术，会使电动机处于工作状态，将下游水库中的水泵出，到上游水库中进行保存；在波峰负荷时的储能技术，会使发电机处于工作状态，利用上游水库中的水力进行发电。这种储能技术的应用，能够实现70%左右的能量转换。而压缩空气储能技术，也能够实现大规模工业用电的能量储存，在电力网络负荷波谷时，用电力能源来压缩空气，并将空气通过高压密封的方式，储存在废旧矿洞、储气罐、废弃油井或储气井当中，在电力网络负荷的高峰时期，释放经过高压压缩的空气，来转动汽轮机进行发电，具有相应速度快、使用效率高等特点，能够实现75%左右的能量转换，是一种发展空间较大的储能技术。
        2.2化学储能技术
        化学储能通常是利用电池来储存能源，是以电池正极与负极之间的氧化还原反应实现充电与放电，利用电力能与化学能之间的相互转换进行储能，是应用最为广泛、发展最为成熟的新能源电力储能技术。由于电池储能技术的发展较为成熟，因而电池的种类也十分繁多，包括锂电池、铅酸电池、金属空气电池等。化学储能技术相较于其他形式的储能技术，在能源转化、电能容量、技术应用成本等多方面，都具有较大的优势。其中，锂电池是当前应用性能较佳的电池，能量转换效率较高，约达85%，能量密度也比较大。另外，金属空气电池是一种绿色电能储能技术，是将氧气作为正极，将活泼金属如铝等，作为负极，氢氧化钾、氢氧化钠或氯化钠等作为电解液，使氧气向化学反应界面进行扩散，与活泼金属发生反应而产生电力能源，具有成本低、低碳环保、可回收等优势，同时可以快速完成充电过程，但还没有实现产业化与规模化发展。
        2.3电磁储能技术
        电磁储能是一种实现电磁能与电能相互转化的储能技术，包括超导磁储能与超级电容器储能两种技术应用方式。其中，超导磁储能技术是将超导材料制成线圈，由电力网络经过变流器进行供电并提供工作磁场，能量转换效率较高，约达90%左右。超导储能技术具有高转换效率、快速响应及环保等特点，在超导状态小，线圈的电阻可以忽略不计，对于能量的损耗极小，可以进行长期供能。但提供时，超导体线圈，需要在超低温液体中保存，就需要投入大量的成本，且技术应用较为复杂。超导储能技术的应用，可以通过新能源电力系统合理控制电压与频率等，确保电力供应的稳定性。另外，这种技术的应用可以实时交换大容量电力能源，并且补偿其功率，在瞬态的情况下提高电能质量，在暂态的情况下提高电能稳定性。
        2.4相变储能技术
        相变储能技术是通过相变材料进行吸热与放热实现能量存放的技术，具有较高的能量密度，同时其相变储能的装置设计简单，能够进行灵活调整，便于使用与管理，包括电储热技术、熔融盐储热技术与冰蓄冷技术三种。其中，电储热技术是利用水与金属的储热性能实现技术应用的，水的热能存储技术，是将水作为介质存储热能，便于运维管理，成本投入较少；金属的热能存储技术，是将金属作为介质存储热能，利用金属的固体与液体之间的物态变化来进行热能的存放，具有高温度、高导热性等优势。
        3、新能源电力系统中的储能技术发展前景
        3.1飞轮储能
        在新能源电力系统中进行储能技术运用时，飞轮储能是一种经常见到的储能形式，其主要通过电动机的电力资源实现供给，促使飞轮在快速转动的过程中将电力资源通过有效转化进行储存，这样就可以确保电力资源转化成动能，进而应用到其它能耗领域。同时该技术的运用还要使用圆柱体物质对发电性能进行维护，这样就可以促使飞轮能够在旋转的过程中更好的按照轴承技术的特点对能源进行有效储存，并且保证飞轮所储存的能量可以有效的运用于后续的维护工作领域。此外在对飞轮设备后续技术进行处理时，飞轮所储存的能量可以更加方便应用于能耗领域，且能对飞轮设备的使用寿命大大降低。在进行飞轮设备符合性因素研究的过程中，飞轮可以将功率密度进行合理的调节，并且使飞轮的能量密度保持在较低的水平，使后续的飞轮储能工作可以通过储能时间的调整实现电网系统的合理控制，保证全部的储能工作可以有效的结合电网系统的吸引力特点加以技术设计。
        3.2电磁储能
        在储能系统的应用过程中，很多超导技术可以运用于电力系统的储能中，选取电阻比较低的导电物质进行温度层面技术处理，能促使电阻大幅度降低，最终接近于零。在电磁储能技术设计和实施过程中，电感因素是一个重要的组成部分，这样在电力系统的电流已经完全纳入电磁储能系统之后，电流系统附近会产生较大的磁场，最终造成电能通过形式的转变进行更好的储存。同时在实施超导储能技术时，线圈的材质比较容易受到影响，那么在进行线圈设计时超导体导电物质的运用很有可能在储能技术的变化过程中产生转化。因此现在电力系统在运用中电磁储能技术具备较强的转换效率，并且能够保证适应后续的控制工作的要求。
        不管是飞轮储能还是电磁储能技术，都具有非常广阔的发展前景，但是也存在很多问题，政策扶持力度差，成本高等，进而需要不断努力和改善。
        4总结
        综上所述，当前的新能源电力系统的储能技术包括物理储能技术、化学储能技术、电磁储能技术与相变储能技术四大类型，每一种类型又分成多种具体的技术应用方法。新能源电力系统对于储能技术的应用，不仅需要其具有较高的能源转化效率与较大的储能容量，还需要由较快的响应效果。结合上述对各种储能技术性能的探讨，可以将多种储能技术相互配置，通过彼此协调来发挥更大的储能效果。
        参考文献
        [1]孙晓, 李妍. 新能源并网及储能技术研究综述[J]. 通信电源技术, 2020(2):12-14.
        [2]肖伟. 试论新能源电力系统中的储能技术[J]. 轻松学电脑, 2019, (03):1-1.