储能技术在电力系统中的应用探讨 孙振江

发表时间:2020/9/4   来源:《基层建设》2020年第11期   作者:孙振江1 秦利兵2
[导读] 摘要:目前,我国电力系统新能源应用水平不断提高,这也对传统储能技术提出新的要求。
        1.国网内蒙古东部电力有限公司综合能源服务公司  内蒙古呼和浩特  010010;2.国网内蒙古东部电力有限公司经济技术研究院  内蒙古呼和浩特  010010
        摘要:目前,我国电力系统新能源应用水平不断提高,这也对传统储能技术提出新的要求。文章通过对储能技术类型进行分析,对储能技术在电力系统中的应用展开探讨。
        关键词:储能技术;电力系统;电力储能;储能应用
        引言
        现代电力系统中储能技术的应用目的是为了储存电力,以便电能的合理运用及调配。现阶段,随着我国电力行业的快速发展,电力能源存储量呈逐年上升趋势,而为了满足现代电力系统中电力能源存储的实际需求,应重视储能技术的合理应用,并明确储能技术的作用。
        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储能主要技术分析
        2.1压缩空气储能
        压缩空气储能主要部件包括压缩机、压缩空气存储器、燃烧室、膨胀机和电动机/发电机等。在储能过程中,空气从大气环境进入压缩机,被压缩成高压空气后储存在压缩空气存储器中;在能量释放过程中,压缩空气存储器中的高压空气首先进入燃烧室,与燃料混合燃烧,成为高温高压空气,接着进入膨胀机做功输出电能。其特点是:技术成熟、功率容量大、使用寿命长、效率高,但投资成本高,必须满足某些地质条件(压力密封洞穴)。
        2.2 抽水蓄能
        抽水蓄能是目前技术最成熟、应用最广泛、装机容量最大的商业化大规模储能技术。它的基本原理是在用电低谷时将多余的电能,从高程低的水库抽水到高程高的水库中,以水的势能的形式将电能转换为位能;用电高峰时,开闸放水,驱动水轮机发电,并送往电力系统。抽水蓄能具有容量大、运行费用低、运行寿命长、启动灵活等优势,但它又有较明显的缺点即对抽水蓄能建设场地的地形地质条件、水源、水质变化以及库区淹没和土壤盐碱化均有较高的要求。
        2.3 电化学储能
        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。
        2.4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。


        2.5电池储能技术
        电池储能系统接于负荷侧时,可有效满足电力用户在电压波形、电能质量等多个方面提出的较高要求,主要在于电池储能系统能够及时对接入点的无功功率、有功功率进行调节,一旦系统出现扰动状况,电池储能系统可保持功率稳定,并使处于负荷状态下的母线电压保持平稳,在此基础上避免系统电压过高或者过低,进一步提升用户电压波形光滑性,最大程度提升现代电力系统的电能质量。
        3储能技术在电力系统中的应用
        3.1光储充一体化电站
        随着储能行业持续发展,业内对光储充一体化项目的关注度不断提升。光储充一体化解决方案,将能够解决在有限的土地资源里配电网的问题,通过能量存储和优化配置实现本地能源生产与用能负荷基本平衡,可根据需要与公共电网灵活互动且相对独立运行,尽可能多使用新能源,缓解充电桩用电对电网的冲击;在能耗方面,直接使用储能电池给动力电池充电,提高能源转换效率。国网电动汽车有限公司在京津塘高速公路徐官屯服务区北侧开展的高速公路服务区“光储充”一体化示范项目、江苏南京市高速路六合服务区光储充一体化充电站、江苏省常州市凤林路电动汽车充电站等光储充一体化示范工程的投运,需要制定光储充一体化电站相关标准,来规范光储充一体化电站的建设。在光储充一体化电站方面,还需开展光储充一体化电站设计规范、光储充一体化系统技术条件、光储充一体化电站接入电网技术规定及性能评价方法等标准的制定工作。
        3.2储能吸引要实现优化配置
        对于我国的储能系统而言,在优化时应该对实现高质量以及稳定的电能,保证功率的在波动的过程中具有平稳性,充分考虑经济以及技术性,让内部的容量得到提高,更好的满足现如今的储能需要。有效的开发新能源,在对运行过程中的特点曲线进行分析,还要进一步探究其电力系统设计,考核曲线以及相关的负荷特性,这样才能在一定程度上优化新能源发电联合系统,保证其电力系统更加的科学和完善。
        3.3规模化的应用
        规模化储能技术的应用贯穿于电力系统的发电、输电、配电和用电各个环节可满足高峰负荷的供电需求,有效减少发电厂和电网不必要的重复建设,提高现有发电装机容量的利用率和电网运行效率,可有效应对电网故障,提升用电可靠性。实施削峰填谷、计划跟踪、平滑输出等策略,可有效降低可再生能源发电的波动性和不确定性,减少弃风、弃光造成的浪费,实现电动汽车规模化使用,并通过“梯次利用”等技术实现与电力系统的有效配合。总上所述,规模化储能技术能改变现有电力系统必须供需瞬时平衡的传统模式,在未来的能源革命中将发挥越来越重要的作用。
        3.4电网调峰作用
        现代电力系统中,对于用电与发电之间解耦及负荷问题的处理,需要通过经济性能好、反应敏捷的大规模储能系统与建立调峰电站确保低谷电能有效转化为高峰电能。从电网调峰方面来看,储能技术中的抽水储能技术及压缩空气储能技术在现代电力系统中的适用性较高,且现阶段电网大容量调峰中以抽水储能电站为最佳选择,但是需要注意的是在选择电站建造地址时应当远离负荷中心,且电站建造需要花费较长的时间,供电过程中线路磨损情况比较严重,线路的架设也需要投入大量的资金成本,经济性较差,这是抽水储能技术推广过程中的制约因素。
        结语
        综上所述,我国现阶段应该全面加强应用以及创新方面的研发,这样能促进能源稳定性,还能促进电能质量的进一步提高,对功率波动问题进行科学处理,与此同时结合多种并网技术的运用,从而实现电力新能源的创新,提升电力服务质量。
        参考文献:
        [1]元博,张运洲,鲁刚,等.电力系统中储能发展前景及应用关键问题研究[J].中国电力,2019,52(03):1-8.
        [2]孙荣乐,罗文洁.储能技术在现代电力系统中的现状与应用[J].科技创新导报,2018,15(30):37+39.
        [3]杨超.储能技术在电力系统中的应用[J].通信电源技术,2018,35(03):167-168.
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