于海山
大唐国际发电股份有限公司北京高井热电厂 北京 100041
摘要：社会经济近几年来发展迅速，智能电网在社会经济推动下迅速发展，新能源发电在环保理念要求下逐渐得到了广泛的推广应用，储能技术在此背景下发挥的作用日渐显著，主要应用于发电、输电及用电等环节之中，从此可以看出，储能技术在电力系统中的应用相当之广泛，我国电力系统发展有着直接关系。本文将国内与国外电力系统特性现状与发展进行对比分析，随后对成本现状与各类储能技术的发展进行更深一步的分析，电力系统当中的发展前景和储能技术的应用进行分析。提升我国储能技术应用价值是主要目标。
关键词：储能技术；电力系统；应用现状；前景
如今我国社会经济发展迅猛，快速推动了我国建设发展，资源需求大大增加，尤其是电力资源的需求量更是足年增长，在资源严重匮乏的时代，新能源发电逐渐被重视起来。储能技术在电力系统中被应用，主要是为了提高电能智能与电力的可靠性等，尤其是提高电网对新能源的接纳能力，这对我国可持续发展具有着重要的现实意义[1]。我国储能技术研究时间相对较短，虽然相比于发达国家，还存在着比较大的差距，但是在此之间我国还是取得了不凡的成就。为了缩短差距，必须要去正视储能技术发展面临的那些问题，才能将储能技术在电力系统当中应用价值有效提升。此篇文章将电力系统之中储能技术的前景具有的重要现实意义和应用现状深刻解析。
1.国内外电力系统特性与发展
1.1电力系统能源结构的基本特性
不同于电力系统特性对能源的发展规划与储能技术的要求是存在着本质的差别。经过许多国家对电网生产结构与电网运行特性加以分析过后得出，我国电力生产结构之中，大部分采用的是火力发电，所占据的比例高达74%，所造成电源调峰能力不足，这与发达国家存在着相对较大的差异。发达国家于生产结构方面，气、油以及核电占据较大的比例，就系统装机容量、年发电总量以及系统负荷峰值等运行参数来说，我国远超于发达国家[2]。除此之外，我国针对尖峰负荷供电以及事故备用等一系列问题，建设了大量调峰与备用电源。
1.2可再生能源的发展现状与规划
随着社会经济的迅速发展，对能源的需求量日益增长，为了满足适应可持续发展的需求，应当持续加强可再生能源的开发和利用，实现能源结构的多元化。如今，各个国家都在致力于发展清洁能源，能源之中风能与太阳能的使用效率为最高，基本用作于发电。根据有效的数据显示，我国当前风力发电装机量已高达6.8亿千瓦。近年来我国风力发电和太阳能发电大规模持续增长。正是因可再生资源的利用率的增加，储能技术在电力系统之中的应用得到有效的推广，储能技术能够促进电力系统安全、可靠接纳更多新能源是其主要原因。
2.各类储能技术的发展和成本现状分析
2.1储能技术的发展现状
储能介质类型多种多样，各种储能电池技术路线和原理也不相同，在技术成熟度，循环寿命、储存能量、制造成本、储能效率、可靠性、安全性应用领域等各个方面都存在着比较大的差别，形成多种技术路线共存的格局，主要有超级电容器储能、各类电池储能、压缩空气储能、抽水蓄能、飞轮储能等。
在技术的成熟度上来看，铅酸电池储能与抽水蓄能技术是目前最成熟的储能技术，已经超过了100年的应用；钠硫电池、压缩空气储能、液流电池、飞轮储能、氢电池、锂离子电池和超级电容器的储能技术相对来说成熟一些，但仍处于产业化初期[3]。并没有大规模的去应用推广。这些储能技术的可靠性和经济性都需要更进一步的验证。
在能量/功率密度这些方面，电池储能具有较高的能量密度。
超导磁储能、飞轮储能、超级电容器储能具有非常高的功率密度，响应时间快，可大功率放电，适用于瞬时停电和应对电压暂将、极大提高用户的电能质量，也提高系统稳定性与抑制电力系统低频振荡等。
在循环寿命这一方面，电磁储能的循环次数高达数万次，如超级电容器和超导磁；飞轮储能和压缩空气储能；机械储能和抽水蓄能的寿命主要取决于系统中机械部件的寿命，受到传统机械工程技术的影响颇大，系统寿命大于十五年；电池储能系统的循环寿命与电极材料的性能和失效机理相关，钠硫电池可达4500次的循环次数，远高于锂离子电池和铅酸电池[4]。
各类电池储能技术基本都处于一个快速发展阶段，在电力系统的应用中都有着属于各自的优势，但是也存在着一些需要解决的问题。国内电池储能系统各项技术指标都与国际先进的水平有着一定的差距，工艺、材料和集成等核心技术有待突破，尤其钠硫电池技术和全钒液流电池。
2.2储能技术的成本现状
成本乃是储能技术大规模推广应用的重要制约因素，VLPGO和众多高校对目前各种储能技术的成本进行了对比。最经济的储能技术属抽水蓄能和压缩空气储能为首，因为成本的优势在众多可再生能源中尤为明显，所以在短时间内一定会会得到大规模的应用关注[5]。目前仍不具有经济性的是电池储能，而且很难达到将成本降到抽水蓄能的水平，成为主要的储能技术去广泛应用在短期内很难完成。可能电池储能在成本上没有明显的优势，但抽水蓄能也没有响应迅速和布置灵活这两大优点。不同类别的储能技术应该根据不同的需求来进行分布，储能系统的分布得到优化，才能极大的发挥优势，尽可能最大程度上发挥储能系统的经济性。
3.储能在国内外电力系统中的应用与前景分析
3.1储能技术在电力系统中的应用现状
根据VLPGO对部分国家电力系统的统计，相关电力系统中抽水蓄能仍然是储能装机容量最大的。美国电力科学研究院曾报告指出，抽水蓄能到2010年总装机容量高达127000MW，超过总储能容量的99%。日本抽水蓄能发电站是世界发展最快、装机容量最多的，2010年时已经达到25GW；其次是美国、意大利、德国、法国、西班牙等，美国与日本的抽水蓄能电站装机容量全部超过200GW。我国抽水蓄能规划发展趋势迅猛，从2010年的16GW增加到2015年的30GW。
抽水蓄能发挥的最主要的功能就是调相调频、电网调峰、事故备用、削峰填谷、黑启动。因为各国的结构模式与电力市场都不同，抽水蓄能电站的运营管理和电价机制也各不相同。例如美国各个州的电力体制都不一样，各个州之间的抽水蓄能电站的运营有着非常明显的差异，电价机制含括：参与电力市场之间的竞争、租赁制度还有电网统一运营这三种方式；日本采用内部核算制与租赁制来制定店家；英国则专门制定了抽水蓄能机组的电价机制与竞价模式，竞价交易的电量销售收入与每年度交易的固定收入都包含在抽水蓄能电站之中，也就是变动部分和固定部分。我国基本上形成了抽水蓄能开发建设和管理的政策体系，主要是由电网经营企业管理建设，建设成本电网企业消化50%，发电企业与用户则各承担25%。
结语
结合上述内容，储能技术超越了传统电能，将电能储存打破了即发即用的特征。社会经济蓬勃发展，新能源发电和一系列的储能技术都在经济社会的发展中得到广泛应用，智能电网得到了强有力的发展，让电网供电质量得到了大幅度提高。在应用储能技术时，国家需要依据所需用电的规划、电力生产结构等的不同情况，合理运用储能技术，才能将储能技术的优势充分发挥出来，最程度的去实现智能电网的经济价值。
参考文献：
[1]秦竹千,董圣孝.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].百科论坛电子杂志,2020,(8):1670.
[2]张超.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].现代工业经济和信息化,2019,9(11):70-71,81.
[3]张涛,姜思坤,张以宁, 等.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].中国战略新兴产业,2019,(28):119.
[4]赵娟.储能技术在电力系统中的应用现状与前景[J].科技风,2018,(14):165.
[5]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(3):1-8.