浅谈储能技术在电力系统中的应用

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　　摘要：电能难以储存一直是困扰电力系统的主要问题。近几年来，随着储能技术的发展，其给电力系统提高了稳定性、调频调压、补偿负荷的新方法，给电力系统的规划、设计以及制造和控制等方面注入了新的发展方向。基于此，本文笔者将浅述储能技术在电力系统中的应用。
　　关键词：储能技术 电力 系统 应用
　　随着我国经济的高速发展，我国电网的覆盖面积不断的扩大，用户对于电能的质量和可靠性的要求也就越来越高。然而我国能源分布与负荷密度的并不协调，现有的电网结构的薄弱造成装机容量难以满足峰值负荷、输电能力发展落后需求、复杂大电网暂态稳定的问题日趋的突出。随着储能技术的发展，尤其是最近几年来储能技术得到了突飞猛进的发展。
　　1、概述储能系统
　　 电能储存有很多种，按照原理可以分为：以动能和势能为介质的机械储能，例如，抽水蓄能、压缩空气储能、飞轮储能等；直接以电磁能量的形式储存的电磁储能，如，超导电磁储能等；电化学反应为基础的化学储能，例如，超级电容器和各种蓄电池，如铅酸、镍镉、镍氢、钠硫以及液流电池等。
　　 储能系统主要是由储能元件构成的储能装置和电力电子元件构成的能量转换装置。随着储能技术的发展，新型的储能技术和设备在电力系统中的应用，能够有效的满足用户的需求，削峰填谷，平滑负荷；能够提高新能源的使用，提高电力设备的效率，有效的降低供电的成本，提高电力系统运行的稳定性。
　　2、电力储能技术
　　2.1抽水蓄能电站
　　 据资料显示，到2005年底，全世界有300多座抽水蓄能电站，其总装机容量达到120GW，年平均增长达到9.1%。在这一领域发展最快、装机容量最多的是日本，美国、意大利以及德国紧随其后，其中部分国家的抽水蓄能机组所占其总的装机比重高达10%。
　　 在我国，截至到2005年底，全国的抽水蓄能电站一共有13座，装机的容量达到5854MW。而到2010年我国的抽水蓄能电站占所有发电机总量的比例已经达到2.6%左右。
　　2.2压缩空气储能电站
　　 压缩空气储能电站是在1978年德国开始投运的。我国在2003年开始投入压缩空气储能技术。目前西安交通大学正在研究冷电热联供的新型压缩空气储能技术；华北电力大学进行了压缩空气蓄能系统的热力性能计算和优化，并对其进行经济性分析。此外,哈尔滨电力部门以及中国石油等也都在储气方面也取得了一定的成果。
　　2.3飞轮储能
　　 目前，飞轮储能技术在许多的工业强国的大力的开发和研究下已经得到了很大的进展，并开始逐步的离开实验室，开始进行实际的试运行和应用了，并不断的向产业化和市场化的方向发展。
　　 在飞轮储能技术的研究方面，我国的研究起步相对的较晚。但是在相关科研人员的努力下，已经在超导磁悬浮、高速电机以及功率转换等方面取得了较大的进步。
　　2.4超导磁能存储
　　 超导磁能储能在日本、美国以及德国、芬兰、韩国等已经实现了实际系统的初步的应用，其功能能够达到0.3到10MVA之间，能够有效的维护电网的稳定性，极大的提高输电的能力和电能的质量。而我国在超导磁能存储方面也是取得了很大的成功，先后研制出了25KJ~1MJ的超导磁能存储系统。目前。中科院以及中国电科院和华中科技大学、浙江大学等正在研究第二代高温超导带材钇钡铜氧涂层导体超导磁能储能系统，以期能够实现低耗快速功率的变换，推动超导磁能储能系统的实际的应用。
　　2.5超级电容器储能
　　 目前，电力储能的研究方向主要集中在液体电解质双电层电容器和复合电极材料/导电聚合物电化学SC。其中，美国、日本、德国以及韩国等都已经将超级电容器储能技术应用到实际的电网中，其的输出也达到几十MJ/数MW级。
　　 在我国，解放军防化院等也在开展超级电容器储能技术的研究，并在2005完成了用于光伏发电系统的300WH/1KW超级电容器。另外，还有相关的研究人员也正在研究基于超级电容器的分布式配网。
　　2.6蓄电池储能
　　在蓄电池方面，日本处于世界领先的地位，其的钠硫电池在2004就已经实现了总容量超过100mw，美国的12MW/120MWH钠硫电池系统也是其军事基地的备用电站。在流液电池的应用方面，美国、日本以及欧洲许多的国家相继将其应用到风电、调峰以及电能质量等方面。而我国从1995的全钒液流电池的研究后，已经成功的研制出了10KW级储能系统，并建立相应的电池实验室模型；在2008中国电科院成功的研发了用于风电场的100KW级储能系统。而在钠硫电池方面，上海电力公司研制出了50KW/1MW不同容量等级的钠硫电池系统，并将其应用到UPS/EPS，建立了相关的标准和规范，实现模块化和规模化的生产。
　　3、储能技术对电力系统的作用
　　 储能技术在电力系统中的应用的有效性表现在很多的方面，下面主要介绍SMES储能、抽水蓄能混合式储能和CAES储能。SMES储能技术在电力系统中的应用有效的提高电网暂态的稳定性，抑制了低频振荡，增加了主干线路输电的能力。在大电网的模式下，一旦电力系统出现较大的扰动，其能够快速的做出反应，有效的减少和吸收扰动对于电网的冲击，抵制、消除了系统中的低频振荡、同步振荡以及谐振，从而极大的缩短了暂态的过渡过程，迅速恢复了系统的稳定性，提高系统的可靠性。
　　 而抽水蓄能混合式电站和CAES电站，则能够满足电网的调峰、备用以及节约能源的需求，优化电源结构，改善电力系统电能的质量，同时提高了电力系统的经济性和环保型，保证了电网的安全运行。
　　总之，随着储能技术的发展，其逐渐的朝向储能方式混合化、转换高效化、能量高密度化、成本低，环境友好型方向发展，大大的提高了电力系统的能源利用率和经济性。
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