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摘要：隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，電力系統(tǒng)中的高技術(shù)含量也越來越高，在確保電力系統(tǒng)高效安全穩(wěn)定運(yùn)行的基礎(chǔ)上，推動了電網(wǎng)的智能化發(fā)展。智能電網(wǎng)屬于融合了電力電子技術(shù)、儲能技術(shù)、傳感測量技術(shù)等多個先進(jìn)技術(shù)的復(fù)合系統(tǒng)，尤其是儲能技術(shù)的應(yīng)用，有助于進(jìn)一步提高電網(wǎng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和靈活性。本文將簡單闡述常見的儲能技術(shù)，并對其在智能電網(wǎng)建設(shè)中的應(yīng)用進(jìn)行深入分析。

關(guān)鍵詞：智能電網(wǎng)；儲能技術(shù)；應(yīng)用前景

隨著社會經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，能源緊缺、環(huán)境污染等問題日益突出，新能源逐漸成為各國研究的重點(diǎn)，也是推動人類社會實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展的關(guān)鍵。但是新能源在與傳統(tǒng)電網(wǎng)并網(wǎng)過程中，會對電網(wǎng)系統(tǒng)造成較大的沖擊，不利于電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。儲能技術(shù)作為智能電網(wǎng)中重要的負(fù)荷波動補(bǔ)償手段，有效地解決了上述問題。

1儲能技術(shù)在智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用

1．1提高電網(wǎng)系統(tǒng)的安全性。當(dāng)前，我國的電網(wǎng)系統(tǒng)已經(jīng)覆蓋了全國各地，給人們提供了生活和工作所需的電力資源。但是由于電源距離負(fù)荷中心較遠(yuǎn)，導(dǎo)致我國的智能電網(wǎng)系統(tǒng)普遍存在輸電跨度較大的問題，一定程度上不利于電力系統(tǒng)的安全性和穩(wěn)定性。通過儲能技術(shù)的應(yīng)用，可以在電網(wǎng)系統(tǒng)中構(gòu)建多個儲能支撐裝置，為電網(wǎng)電壓、頻率等參數(shù)的調(diào)整提供支持，降低電力系統(tǒng)受到外界干擾所引發(fā)的震蕩，有助于提高整個電力供應(yīng)的安全性和穩(wěn)定性。1．2有助于優(yōu)化電網(wǎng)資源配置。近年來，雖然我國的電網(wǎng)覆蓋取得了豐碩的成果，滿足了不同地區(qū)居民的用電需求，但是在個別區(qū)域，仍存在較為嚴(yán)重的電力資源供需問題。如負(fù)荷較大的京津唐區(qū)域、長三角區(qū)域等，在用電高峰階段都存在較為明顯的供需不平衡情況。儲能技術(shù)的應(yīng)用，可以優(yōu)化電網(wǎng)的資源配置，提高電能的綜合利用效率，有助于解決當(dāng)前區(qū)域電力供應(yīng)供需不平衡的問題。1．3提高供電質(zhì)置。在電力供應(yīng)過程中，不可避免地會因?yàn)橐恍┮馔馐鹿蕦?dǎo)致電力供應(yīng)中斷，影響終端用戶的用電體驗(yàn)。尤其是醫(yī)院、消防、銀行等特殊用電客戶，一旦電力中斷，可能造成較為惡劣的社會影響。通過儲能技術(shù)在智能電網(wǎng)中的應(yīng)用，可以通過UPS為醫(yī)院、消防、銀行等特殊用電場所提供備用電源，即便是電力供應(yīng)中斷，也可以通過啟用備用電源來減少斷電所造成的損害。此外，在儲能系統(tǒng)當(dāng)中，引入電力電子技術(shù)，可以實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)0有功功率靈活調(diào)節(jié)，完成無功補(bǔ)償，降低外部擾動對電力供應(yīng)性的影響，提髙整個電力系統(tǒng)的供電質(zhì)量。1．4實(shí)現(xiàn)電網(wǎng)峰谷負(fù)荷的自我調(diào)節(jié)。對于電力系統(tǒng)而言，白天與夜間的電網(wǎng)負(fù)荷存在較大差異，最高負(fù)荷峰谷差可以達(dá)到發(fā)電量的30％以上，而且呈現(xiàn)出較為明顯的上升趨勢，如果不能對電力實(shí)現(xiàn)較好的調(diào)度，一方面部分城市會在用電髙峰時段，出現(xiàn)拉閘限電的現(xiàn)象，另外一方面在用電低谷時段，多余的電能產(chǎn)生了不必要的浪費(fèi)。利用儲能技術(shù)在電網(wǎng)當(dāng)中建立一些儲能型電站，可以將負(fù)荷低谷期間產(chǎn)生的電能進(jìn)行儲存，用于負(fù)荷高峰時段補(bǔ)充電網(wǎng)，很好地實(shí)現(xiàn)了電網(wǎng)峰谷負(fù)荷的自我調(diào)節(jié)。1．S推動新能源發(fā)電的發(fā)展近年來，新能源發(fā)電由于其具有可再生性、清潔型等特點(diǎn)，得到了廣泛的應(yīng)用，逐漸成為我國未來能源發(fā)展的主要方向之一。但是隨著風(fēng)電、光電等可再生能源的發(fā)電量不斷增大，占電網(wǎng)總?cè)萘康谋壤絹碓礁?，在并網(wǎng)過程中對傳統(tǒng)局域電網(wǎng)的沖擊也越來越大，嚴(yán)重影響電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。因此，必須深人研究與可再生能源發(fā)電相匹配的高效儲能系統(tǒng)，為可再生能源的大規(guī)模推廣和應(yīng)用提供先決條件。

2智能電網(wǎng)建設(shè)中常見的儲能技術(shù)

2．1抽水儲能。當(dāng)前，在智能電網(wǎng)中，技術(shù)最成熟和應(yīng)用最廣泛的儲能方式就是抽水儲能電站。它利用了其上下游的兩個水庫，在電力負(fù)荷處于低谷時，充分利用電網(wǎng)中的多余電能將下游的水庫抽到上游水庫中，實(shí)現(xiàn)了電能和重力勢能的轉(zhuǎn)換存儲。而到了電力負(fù)荷處理髙峰時段，利用上游水庫中水的重力勢能，實(shí)現(xiàn)了發(fā)電，對電網(wǎng)進(jìn)行了供電補(bǔ)充。該種儲能技術(shù)具有發(fā)電庫容大、使用壽命長，綜合效率利用高等優(yōu)點(diǎn)，但因?yàn)閷ㄕ镜倪x址要求較高，且建設(shè)周期較長，不利于進(jìn)行大規(guī)模的推廣和應(yīng)用。2．2壓縮空氣儲能電站。壓縮空氣儲能電站的工作原理如圖1所示，在用電負(fù)荷低谷時段，利用電力系統(tǒng)中的多余電力進(jìn)行壓縮空氣作業(yè)，將空氣密封在高壓設(shè)施中；當(dāng)用電負(fù)荷高峰時段，利用空氣釋放出來的巨大的能力推動燃?xì)廨啓C(jī)進(jìn)行發(fā)電，實(shí)現(xiàn)對電力系統(tǒng)的供電補(bǔ)充。相比較抽水蓄能電站，壓縮空氣儲能電站的整體成本較低，且運(yùn)行安全性較高，能夠滿足冷啟動、黑啟動等要求，常被用于峰谷電能回收調(diào)節(jié)、平衡符合、發(fā)電系統(tǒng)備用等多種用途。2．3飛輪儲能。飛輪儲能系統(tǒng)主要是由電機(jī)、軸承支撐系統(tǒng)、高速飛輪以及真空泵等設(shè)備組成，在需要進(jìn)行電能儲備時，可以利用飛輪儲能系統(tǒng)的電機(jī)將電能轉(zhuǎn)化成飛輪的動力勢能，而需要進(jìn)行放電時，利用飛輪的高速旋轉(zhuǎn)，帶動電機(jī)進(jìn)行發(fā)電，來為外部用電荷載提供電能。飛輪儲能裝置本身的效率可以超過壓縮機(jī)燃?xì)廨啓C(jī)90％，且使用壽命可超過20年，具有無污染、維護(hù)簡單以及可連續(xù)性工作等優(yōu)點(diǎn)。缺點(diǎn)是整個系統(tǒng)的費(fèi)用較高且能量密度較低，需要進(jìn)一步地深人研究。2．4蓄電池儲能。作為一項(xiàng)最為成熟可靠的儲能技術(shù)，現(xiàn)階段蓄電池儲能技術(shù)被廣泛應(yīng)用于各種領(lǐng)域，例如手機(jī)、筆記本電腦、汽車等都應(yīng)用了蓄電池儲能技術(shù)。當(dāng)前傳統(tǒng)的鉛酸電池由于其使用壽命較短，且會產(chǎn)生較為嚴(yán)重的重金屬污染問題，逐漸被社會淘汰；氧化還原液流電池具有容量大、能量轉(zhuǎn)換效率髙、維護(hù)費(fèi)用低等優(yōu)點(diǎn)，逐漸成為電網(wǎng)實(shí)現(xiàn)大規(guī)模并網(wǎng)電能儲存和調(diào)節(jié)的首選；鋰電子電池的綜合循環(huán)效率最高，且本身的重量較輕，在電子產(chǎn)品和電動汽車上的應(yīng)用日漸廣泛。2．S趄?qū)Т艃?。利用超?dǎo)體將電磁體進(jìn)行能量存儲，并在需要時再將電磁能轉(zhuǎn)變成電能供給負(fù)載。該技術(shù)的綜合效率可以超過95％，且能夠達(dá)到ms級別的響應(yīng)速度，在電力系統(tǒng)中可以實(shí)現(xiàn)電壓穩(wěn)定、負(fù)荷均衡、改善電能質(zhì)量等作用。2．6超級電容器儲能。由多孔電極、隔膜以及電解質(zhì)組成的超級電容器，利用了電化學(xué)原理，實(shí)現(xiàn)了法拉級別的電容存儲。部分超級電容器的電容量可以超過1000F，工作電壓最髙可以達(dá)到400V。其主要優(yōu)點(diǎn)是相比較傳統(tǒng)的蓄電池，可以實(shí)現(xiàn)循環(huán)充放電十萬次以上，使用壽命更長，脈沖功率更高，同時超級電容器還能在滿足－40丈到60丈的溫度使用，在電動汽車、軌道交通系統(tǒng)等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

3基于智能電網(wǎng)建設(shè)的儲能技術(shù)應(yīng)用分析

某市通過對其2011年1月份的電網(wǎng)交易情況進(jìn)行分析發(fā)現(xiàn)，其中購入本地電廠電量約為26．36億千瓦時，購入堤防電廠電量約為1．56億千瓦時，分別占到總電網(wǎng)交易量的47．9％和2．8％，剩余的接近50％的電力需要從華北網(wǎng)進(jìn)行購置，可見本地的電能供應(yīng)呈現(xiàn)出需大于供的局面。為了改善這一局面，結(jié)合本市的實(shí)際情況，在未來的規(guī)劃過程中，本市將大力發(fā)展可再生能源，通過光伏發(fā)電、風(fēng)力發(fā)電以及垃圾沼氣發(fā)電等多種形式，來解決電力供應(yīng)問題。預(yù)計(jì)未來各種可再生能源可占到本市的總用電量的25％以上。為了降低可再生能源的并網(wǎng)給本市傳統(tǒng)電網(wǎng)的穩(wěn)定性所造成的影響，本市在智能電網(wǎng)建設(shè)過中，加大了儲能技術(shù)的研究和應(yīng)用。

3．1電網(wǎng)穩(wěn)定控制。當(dāng)前，本市的電網(wǎng)儲能容量相對較小，難以滿足系統(tǒng)動態(tài)支撐的要求，城區(qū)內(nèi)經(jīng)常出現(xiàn)停電問題。為了提高電網(wǎng)的穩(wěn)定性，本市引人了以液氮溫區(qū)運(yùn)行超導(dǎo)磁儲能系統(tǒng)，并在電網(wǎng)中設(shè)置了飛輪儲能裝置，以減少擾動對整個智能電網(wǎng)的沖擊，確保電力供應(yīng)的穩(wěn)定性。3．2削峰填谷。為了解決用戶端的高峰用電需求，必須在本市范圍內(nèi)建設(shè)較大容量的儲能系統(tǒng)，以滿足負(fù)荷調(diào)節(jié)、優(yōu)化電源結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)大規(guī)模的電網(wǎng)調(diào)峰的需要。結(jié)合本市的實(shí)際情況，水力資源較為豐富，且具備滿足抽水蓄能電站建設(shè)的要求。因此，在本市區(qū)建設(shè)了抽水蓄能混合式電站和壓縮空氣儲能電站。3．3為可再生能源的并網(wǎng)提供基礎(chǔ)條件。由于可再生能源本身的間歇性特點(diǎn)，在并網(wǎng)過程中，會對智能電網(wǎng)的穩(wěn)定性造成巨大的影響，導(dǎo)致大規(guī)模停電事故的發(fā)生。因此，本市在各級可再生能源發(fā)電站應(yīng)用了儲能技術(shù)，通過儲能系統(tǒng)的作用，將可再生能源間歇性變化的輸出功率轉(zhuǎn)換為相對穩(wěn)定的輸出，解決了并網(wǎng)所造成的不利影響。

4結(jié)束語

總之，隨著人類社會的發(fā)展，對電力資源的需求也越來越高。文章通過對儲能技術(shù)的深人分析，詳細(xì)地介紹了其在智能電網(wǎng)建設(shè)中的作用，提髙了電網(wǎng)的供電質(zhì)量，解決了可再生能源的并網(wǎng)穩(wěn)定性問題。因此，在儲能技術(shù)研究過程中需從適應(yīng)性、經(jīng)濟(jì)性、環(huán)保等多個角度考慮，確保電網(wǎng)安全穩(wěn)定運(yùn)行，推動電力行業(yè)的可持續(xù)發(fā)展。

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作者:顧海軍 單位:國網(wǎng)湖南省電力有限公司湘西供電分公司