新能源电力系统中的储能技术探讨 牟泓宇

发表时间:2021/7/8   来源:《基层建设》2021年第11期   作者:牟泓宇
[导读] 摘要:信息技术和新能源相关技术的快速发展引导出了一种全新的能源利用体系,即基于可再生的、分布式的、开放共享网络的能源互联网。
        大唐韩电(朝阳)新能源有限公司喀左分公司  辽宁省朝阳市  122000
        摘要:信息技术和新能源相关技术的快速发展引导出了一种全新的能源利用体系,即基于可再生的、分布式的、开放共享网络的能源互联网。能源互联网也是一种“网络”,其“主干网”是具有高效传输效率的大电网,“局域网”则由微网构成,可以实现能源“双向”“按需”传输.以及动态平衡使用。
        关键词:新能源;电力系统;储能技术
        引言
        储能技术多种多样,一般根据储能过程和涉及的能的形式,将储能技术划分为物理储能和化学储能,也有将超导储能、超级电容器等从物理储能中划分出来,单独列为电磁储能。根据中关村储能产业技术联盟多年的统计数据可知在众多储能技术中,抽水蓄能是目前最为成熟的技术,多年来在储能应用中保持最高占比,累计装机量高达90%;在过去的10a里,铿电池的成本下降了90%,电池性能却提高了3倍,因此以铿电池为代表的化学储能技术在市场应用、商业化发展上具有巨大的发展前景,持续多年保持高速发展,是目前最具发展前途的储能技术;氢储能作为具备零污染、低成本、长寿命、高效率等特点的储能技术,十分具有发展潜力,在清洁能源消纳、电网调峰、分布式能源系统等多种场景可以提供应用。
        1电力储能技术发展问题与难题
        1.1电力储能技术性问题
        储能技术所面临的技术性问题虽然可以从不同角度来考察,但是归根结底都要回归到提高性能和降低成本这两个要点上。性能涉及多个指标,包括寿命、功率密度、能量密度等,另外还有按照需求平稳、可控地释放,平滑波动,跟踪调度输出,调峰调频,大规模化可行性等。可以说,在上述指标上高质量地表现的储能技术都可以视为未来储能产业发展的关键技术。
        1.2电力储能战略性问题
        储能技术战略性问题是指国家层面储能产业发展在核心技术体系研发、标准体系设计、市场机制及商业化运行等方面还有待突破。一是现在我国的储能核心技术体系理论研究不足,缺乏完善的顶层设计和底层环节支撑,目前核心技术体系难以支撑目标需求的实现,形成了规划走前端,技术难跟上的困局;二是相关的标准体系还有待完善,储能产业的实施涉及工程、环境、消防、交通等多行业与领域,储能项目的完整运行,不仅需要技术支持,还需要涉及多领域的运行制度支撑,相关的标准、制度和规范急需出台;三是市场化机制和商业化运行,这一点着眼于目前储能产业的高投资、低回报现象,储能技术成本高,资本引进困难,且储能的经济回报计算方式复杂,目前没有统一的标准,这影响了储能产业的市场化和商业化。解决技术成本间题可以一定程度上缓解高投资现象,但是储能多样化收益问题需要技术和市场同时关注。
        2新能源电力系统中的储能技术应用要点
        2.1明确新能源转换电能方案
        在设计的分布式储能拓扑结构基础上,确定新能源电能转换方案。多重应用场景下新能源电力系统储能过程中,能量转换是非常关键的一个部分,此次将新能源转换电能分为新能源电机、储能阶段和释放阶段三部分。首先从能量守恒定律和能量转换的角度考虑,新能源电机涉及的能量转换为新能源的动力能-新能源电机机械能-发电机电能。最初新能源是以动力能的形式存在,利用新能源电机的传动效率和发电机效率将机械能转化为电能。其次考虑到多重应用场景以及能量品位的不同,若要将所有电能都转化为空气内能,在第二阶段中需要确定压缩电能中可能做功的最大份额值,目前对现有电能中能够进行压缩的最大份额进行计算,得到不同应用场景下能量对应的可能做功的最大份额值,根据计算结果确定压缩机的压缩参数,实现将电能转化为空气的内能。第三为能量释放阶段,该阶段就是将储能装置中的内能进行释放,利用高压空气膨胀做功,实现对电能的释放。通过三个阶段实现对新能源电力系统能源的转换。


        2.2储能系统能量合理调度
        在能源互联网中,多种能源藕合使得网络变得十分复杂。新能源+储能模式就是为了能够减少电源侧的不确定性,增加可调性和电网适应性。除此之外,分布式电源的接入、远距离输入输出、灵活响应需求等因素,更加重了储能系统合理调度的意义。储能的监控与调度系统作为储能体系的大脑,在系统中担任着收集数据、控制运行、发出指令、合理安排工作的角色。因此,优化储能系统的能量监控与调度功能,可以明显提升能源互联网运行效率。
        2.3大容量储能规划
        能源互联网的主要目的之一是对清洁能源的大规模高效利用,这一目的需对应解决大容量储能的技术问题与合理规划。一方面是大容量储能的技术问题,需对现有储能技术提升优化,实现高效率、低成本;另一方面是合理规划储能布局与容量配置,需综合考虑用户侧、发电侧与配网侧多种约束条件。
        2.4集成化与模块化储能
        在网络化背景下,智能系统都在趋向集成化与模块化,储能系统也不例外,为了高效利用智能技术,保障能源互联网安全、经济、稳定地运行,提高控制工作效率,集成化与模块化势在必行。这是因为集成化与模块化是解决问题、满足需求、合理控制流程的优化方案,这意味着一体的集成化和模块化配置,将有更优的服务质量。
        2.5在电网电能质量控制的应用
        在光伏并网发电系统的实际运转过程中,要想使电网电能的质量能够得到有效控制,储能技术的合理应用必不可少,通过在光伏并网发电系统中合理应用储能技术,使光伏电源在实际供电的过程中性能能够得到最大限度的稳定。在这一过程中,工作人员通常情况下会采取一系列的措施对光伏并网进行逆变控制,光伏并网发电系统在实际工作的过程中,其所产生的电能质量也能够得到有效控制,而在这一过程中,最主要发挥作用的就是我们所说的储能控制系统,通过充分发挥储能系统自身的作用,不仅能够对有源滤波进行调整,同时还能起到稳定电压的作用,使相角能够始终处在合理的范围之内,并在相角出现偏差的时候,及时进行调整,保证电网的发电质量。
        以往,电力企业在对电网的电能质量进行控制的过程中,多数情况下采用的都是人工的手段,而在这一过程中,很多细节方面的问题很难被及时发现,这也会在一定程度上导致供电质量受到影响。尤其是在用电波峰以及波谷的不同阶段,虽然能够通过人工的方式对供电量进行调节,但是,这样的调节很难保证完全准确。而通过将储能技术应用在电网电能质量控制之中,则能够有效解决上述问题,这样的操作方式能够有效避免电网在实际运转的过程中由于在短时间内供电量的大幅度调整而给电网系统自身造成的冲击。
        结束语
        电力储能技术包含储热技术、电化学储能等内容,对我国社会的可持续发展和国民经济的增长意义重大。全球能源互联网是智能的、前瞻性的、复杂的、物联的、更具经济效益的,随着电力储能技术在能源互联网中的广泛应用,很大程度上完善了我国传统的能源结构体系,挖掘出了更多的新能源和可再生能源,为我国国民的生活提供了便利。在我国,能源互联网的发展有着很大的空间,储能技术作为能源互联网的关键技术,一定要在技术上持续地突破,并在战略上全局引导,加快市场化推广应用,探索多种经济效益。
        参考文献:
        [1]翁爽.新能源发展将使电化学储能在未来电力系统中起到更重要的作用———专访中国能源研究会储能专业委员会副主任委员、教授级高工裴哲义[J].中国电力企业管理,2020(22):21-23.
        [2]冷欧阳,回茜,左浩,等.基于多源储能节点拓扑特征的交直流新能源电网功率平衡分区控制[J].可再生能源,2020,38(10):1394-1400.
        [3]韩伟,彭玉丰,严海娟.能源互联网背景下的电力储能技术展望[J].电气技术与经济,2020(5):11-12;18.
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