赵俊垒
神华国能集团有限公司内蒙古分公司 内蒙古呼和浩特 010000
摘要：储能技术对新能源电力系统具有重要作用，但目前我国仍处于储能技术的发展阶段，需要加大有关部门对储能技术的研究力度，保证储能技术在新能源电力系统中得以合理运用。本文分析新能源电力系统储能技术的现状和发展趋势，研究储能技术的种类和具体作用以及在电力系统中的运用，提出新能源电力系统优化配置和储能技术控制的有效策略，进而展望储能技术的未来发展前景，为新能源电力系统储能技术的研究提供参考依据。
关键词：新能源；电力系统；储能技术
社会经济的进步推动着我国电力系统和能源的发展，当前国内电力区域存在较大的供需矛盾，人们对能源的依赖性越来越高，导致能源危机和污染问题越来越严峻。为了解决我国电力系统在实际运行过程中的窘况，电力部门全面了解我国电力系统的具体状况，并对一系列储能技术进行分析和研究，将新能源运用到电力系统运行过程中，结合储能技术保证电网运行过程中电力系统的稳定性，并逐步提高其功率，从而加强电能质量。近几年，新型的清洁能源广泛应用于电力系统的发电过程中，但由于受到能源间歇性、随机性的影响，导致其出现不同程度的不稳定性，从而使新能源的使用受到限制。因此，为了解决这个问题，无论是前期规划、中期推动的过程中，需要对储能技术进行革新，加强储能装置的优化设计和开发研究，提高其转化效率和输电、变电设备的应用效率，将波动性、间歇性较大的新能源转化为可调可控的新能源，优化自由配置，保证在不同场合下的储能系统都可以得以有效运用，保证在稳定的新能源电力系统下合理应用储能技术。
1.储能技术的现状和发展趋势
自21世纪以来，有关部门不断提高对电力质量的要求，尤其是新能源发电。储能技术的发展对于电网的实际运转具有重要作用，不断更新的科技产品和科技技术不断推动着电力质量的提高。社会各界对电力资源依赖性不断增大，对电力资源的需求也随之增加。在新能源电力系统的运作过程中，储能技术的运用可以降低电力系统对环境的污染程度，是新能源电力系统的重要组成，其中储能技术发电材料的主要来源为可再生能源，在一定程度上解决了产生的电污染和材料浪费的问题。在我国电力部门的支持下，储能技术加快开发研究的进度，我国储能技术水平的发展速度处于国际平均水平上，呈现快速发展的趋势，国内的总体布局为商业化的发展趋势能源市场逐渐转型向科学合理化的层面。储能技术的发展推动着我国和世界的能源发展、能源制造格局的发展[1]。
2.新能源电力系统中储能技术的作用
新能源电力系统进行发电的形式不同于传统的火力、水力发电技术，而是依靠风力、太阳能等自然方式进行发电。目前的新能源发电技术还处于发展阶段，尚未成熟的技术存在缺陷，无法保证通过储能技术降低无线电能损耗，从而提高能源转换效率。但新能源电力系统的储能技术的应用可以降低峰值电力负荷，有效避免电力系统由于设备效率低、过载导致的设备损坏，提高电源的质量和效率以满足电力资源的需求。随着社会的发展，人们对电能的需求量不断加大，由于受到各种因素的影响，导致在不同时期对电力资源的需求也各不相同，单一稳定的电力供应无法满足经济社会的需求，导致能源分配不足，从而阻碍了社会经济的发展。因此，依靠储能技术可以满足用电高峰时段的电力能源需求，大规模投入高效储能装置以提高电力能源的利用率，减少不同时期电量的差异以平衡供电量，却被供电系统的稳定性[2]。为了应对新能源技术发展水平不高、转化效率低的情况，适量增加储能装置可以减缓不稳定的电力能源对电网系统的不稳定情况，降低电网系统的调度难度，从而促进电力能源生产的长远发展，满足经济社会的能源需求。
3.储能技术的分类
按照不同的分类方法，一般可以将储能技术分为不同种类型。按照储能原理进行分类，可以将储能分为机械能、电化学、电气类、相变等储能，其中机械储能主要包括抽水蓄能、压缩空气和飞轮储能等；电化学类储能主要包括铅酸电池、液流电池和钠硫电池等电池储能技术；电气类储能技术主要包括超级电容储能和超导储能等；相变储能主要是通过发生相变的物质进行吸收或者放出能量，在夏天或者冬天进行蓄热、蓄冷，大多应用于冷空调系统、热电相变蓄热装置[3]。按照储能时间的长短进行分类，一般可以分为短时储能、中期储能和长期储能。按照储能功能进行分类，一般可以分为能量型储能、功率型储能，前者多用于大能量输出、输入的场合；后者多用于瞬间高功率输出、输入的场合[4]。
4.新能源电力系统中的储能技术的运用
4.1风能电力系统中储能技术的运用
新能源电力系统在实际运用过程中，为了保证电力系统的稳定性，保证瞬时功率可以发挥，需要合理运用储能技术，从而满足有功功率和无功功率的需求，进而对电力系统进行优化，确保电力系统的稳定运行。风能电力系统属于一种物理储能技术，其本身具有大规模、低成本、周期长的优势，一般利用大自然的天然资源大规模发电系统提供长期的电力支持，具有绿色环保、可持续的特点。最常见的物理储能方式一般为抽水储能、空气压缩和飞轮储能。抽水储能效率高、容量大、成本低，一般运作于海水环境中，一般作为基本的发电方式；空气压缩储能技术安全系数高、效果显著，但对地质条件具有特殊的要求；飞轮储能的运作方式主要依靠飞轮的旋转将机械能转化为可用的电能，其本身具有清洁干净、高效率和获取迅速的特点。根据某个地区的风能电力系统为例，综合分析储能技术在电力系统中的应用，超导储能技术的应用解决了风速扰动和联络线短路等方面的问题，一般专门用于电压处理方面。仿真模型在检测风能电力系统时，通过相应的数据检测出风能电力系统的故障问题，从而采取有效的解决措施保证风能电力系统运行的稳定性，保证风电场在电力系统中始终保持平滑输出的状态，进一步改善风能电力系统的电压稳定情况[5]。
4.2太阳能电力系统中储能技术的运用
太阳能电力系统最主要的两个方面为光伏系统和光热系统，二者直接将太阳辐射直接转化为有效的电能。光伏系统作为新能源电力系统的一种新模式，在实际运作时，会出现瞬时功率不平衡的问题，合理应用无源式并联储能技术可以有效解决光伏并网系统中功率不平衡的问题，在系统中的负载功率位置内运作，对脉冲进行限制，从而保证蓄电池在放电、充电的过程中，电流本身的平滑性。光热系统一般将太阳作为发热源，通过蓄冷和蓄热进行光热发电，在一定程度上可以调节太阳能，提高供暖和加工发电过程中的效率，确保光热系统在时间、空间上的平衡，进一步提升其长期或者短期的能力[6]。
4.3相变储能技术的运用
相变储能技术一般运用于新能源电力系统的相变材料方面，通过相变材料的吸热和放热功能进行能量的储存和释放，其能量本身的密度较高，相变储能设备较为简便，可以灵活运用于电力系统的运作中。新能源电力系统的相变储能技术一般分为电储热技术、熔融盐储热技术和冰蓄冷技术三种形式，对于电储热技术而言，一般利用金属、水等储热途径，借助介质进行热量的存储和释放，进一步提高新能源电力系统中电源的传输效率，管理较为简便，技术成本也较低。冰蓄冷储能主要借助蓄冷的介质实现电力系统中的能量调节，从而使高峰供电时期的运行压力得以降低；熔融盐储热技术借助无机盐加热后形成的熔融状态，通过热循环的方式实现热量的传递和存储。
4.4化学储能技术的运用
化学储能是当今社会机动性、可靠性最好的一种储能技术，并且在一定程度上，其设备种类多种多样，储能反应速度快、循环能力较高、性能较为良好，因此，在大多数化学装置中都得以较好的运用。储能技术的长期发展过程中，化学储能技术一般采用锂电池、铅炭电池和金属空气电池，进一步提高化学性能的应用性。锂电池储能技术作为目前新型技术之一，本身具有较高的能源效率、较大的能源密度，组成部分主要为充放电系统、单体电池和电池管理系统，实际综合利用效率高于百分之八十左右，相比其他化学储能技术，锂电池储能技术的充放电效率更高、安全性能更好。但是在我国，化学储能技术大多被国外公司垄断，殷蹙，需要降低锂电池成本，进一步加强化学储能技术水平。另一种化学储能技术为液流电池，也称为氧化还原液流电池，一般通过正负电极的电解液进行有效隔离从而产生循环的一种性能较高的电池，一般应用于新能源发电储能的环境中，通过增加电解液的浓度和体积可以提高液流电池的储能容量。相比其他的化学储能技术，液流电池具有较高的输出功率、能量转换效率，后期维护更为简便，但由于各种材料、技术的限制，导致液流电池储能技术的应用成本较高[7]。
5.新能源电力系统优化配置和储能技术控制的有效策略
5.1系统组成结构
当前的电力系统发展阶段，通过对多种储能系统的有效分析，将各种高功率、大体积和高密集度的系统进行并网，在运作过程中科学合理地控制存储单元高密度，保证其广泛应用于微网中。同时，还要有效运用超级电容装置，进一步对电力系统的电力质量进行改善，在保证风电场功率调整的基础上，对太阳能电厂功率进行调整，确保装置的相关结构和原理进一步系统化，全方面融合网络控制和超级电容管理，从而加强电网控制过程中的整体效果。电能质量在借助环路设计支持的背景下得以有效控制，通过光伏发电系统分析混合储能系统的稳定性对其功率进行定性分析，从而加强混合储能系统的使用年限，进一步优化电池储能系统。
5.2优化储能系统的配置
我国的储能系统的发展过程中，为了保证电力系统的电能质量和发电系统的稳定性，在确保功率波动过程中的平稳性的基础上，综合考虑储能技术和经济成本，进一步提高内部的容量，满足经济社会的能源需求。新能源的有效开发，需要综合分析电力系统运行过程中的曲线，探究电力系统的设计以及有关设备的运作特点、相关的负荷特性，在这些基础上对新能源发电系统进行优化，才能保证电力系统的稳定性。
5.3储能系统控制
对储能系统的配置进行优化后，还需要科学分析其补偿效果，保证储能系统得以科学合理的控制。储能系统的控制作为整个系统运作的核心内容，为了满足能源市场的需求，需要在全面控制储能系统大功率的基础上，对并网变流器的设计、放电的强弱等方面进行合理控制，确保电力系统的输出输入需求可以满足，进一步对储能系统的复合能力进行加强。在保证电网系统稳定性的基础上，对储能装置进行科学有效的控制，进一步提高储能系统中的内部自控水平，可以保证有功或无功等电流指令的生成，从而提高储能系统的公路补偿并加强系统的稳定性，通过多个层面的管理提升电网本身的自控力，全面应用输入输出，有效解决电力系统中的各种问题。
5.4落实持续发展观念
为了降低利用能源对环境污染的程度，国际组织和世界各国倡导加大对环境保护和能源节约的力度，并提出可持续发展观念。对于电力系统而言，运用储能技术必须高度重视对环境的保护、能源的合理利用，新能源电力系统的运作必须始终贯彻可持续发展观念，尽可能降低能源的消耗，并提高电力系统的发电效率和电能质量。最大限度保证环境保护的基础上，结合储能技术效率的提高，建立可再生能源循环利用系统，结合新能源的储能技术，进一步推动环保型电力系统的长远发展。
6.储能技术的应用前景
当前的电力系统储能技术仍处于初级阶段，技术尚未发展成熟，但随着近年来国内研发力度的加大，储能行业的发展速度加快，已经稳超世界的平均水平之上，国内的各大企业呈现齐头并进的态势。传统的抽水蓄能的储能应用规模不断扩大，电化学储能技术不断优化升级。随着不断出台和实施的有关政策，电力系统的储能技术得以不断优化，储能成本不断降低。随着新能源电力系统储能技术的不断发展，未来的储能技术将会在电力系统中发挥更大的价值，为电网的运作带来难以估量的价值，进一步改善电能质量和维护电网运行的稳定性。未来的电力系统储能技术的发展主要集中在以下三点：第一，新能源并网的储能就似乎的应用将会呈现多样化，还需要针对多元复合储能系统在控制和协调方面的问题进行研究，根据参数变动和系统干扰等方面调整自适应控制，还需要针对储能系统的不确定性、非线性和时变性进行调整。第二，复合储能系统本身的高能量、高功率密度在未来具有良好的前景，为了解决新能源电力系统中的运作问题，如超级电容、蓄电池的复合系统研究及系统的协调控制、优化配置等问题。第三，复合储能系统在能量转换方面在未来也具有广阔的前景，因此，需要针对转化的高效性、低成本、容量大、时间短进行研究。
结束语：
综上所述，储能技术对于新能源电力系统的应用具有重要作用。它有效降低了传统发电形式对环境的污染程度，解决了高峰时段输电系统的问题，实现了电能系统的科学有效的控制，实现了电能的储存。但目前的储能技术在电力系统中仍处于发展阶段，未来的发展前景尚处于摸索阶段，因此，需要加大电力系统储能技术方面的研究，加大人才和资金投入力度，为国家电力系统的运作提供力量，促进新能源电力系统进一步实现科学化、规模化。
参考文献：
[1]柳俊岗,汪宁,陈利民.新能源电力系统中的储能技术探讨[J].信息记录材料,2020,21(5):231-232.
[2]王恒宇.储能技术在电力系统中的应用[J].数码设计（上）,2020,9(2):96.
[3]陈名玉.新能源电力系统中的储能技术研究[J].通讯世界,2017,(18):129-130.
[4]伍赛特.储能技术及其在电力系统中的应用与发展[J].上海节能,2020,(4):364-366.
[5]付文.分析新能源电力系统中的储能技术[J].百科论坛电子杂志,2020,(6):1911.
[6]张爱玲,尹青龙.新能源电力系统中的储能技术探讨[J].科技风,2020,(9):181.
[7]李涛.新能源电力系统中的储能技术探讨[J].环球市场,2020,(5):145.