提升电力系统中风电接纳能力的储能研究

摘 要

随着我国可再生能源法正式实施，国家对太阳能、风能等可再生能源发电十分重视，为大规模蓄电储能技术发展提供了广阔空间。能源问题是当今世界性难题，发展风电是解决未来能源问题的有效途径之一。本文就储能技术对电力系统的作用。

【关键词】风电 储能技术 电力系统 作用

风电是一种间歇性、波动性和反调峰性的能源，给电力系统安全经济运行带来极大的负面影响。调频调峰的影响、稳态潮流的影响、暂态稳定的影响、无功及电压的影响等。电能是一种难以存储而又不可或缺的商品，其产生方式又多种多样导致电能向电网的输出形式迥异，尤其是太阳能风能向电网输出的电能在功率和能量上是随时间剧烈变化的。为了保证任何时刻电能的生产都能满足用电需求，人们一直在寻找经济可行的储能技术。

1 储能技术对电力系统的作用

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。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。

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。

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。

3 储能技术在现代电力系统中的应用

3.1 削峰填谷

削峰填谷作用的发挥，成功地改善了电力系统的日负荷率，大幅度提升了发电设备的使用效率，促使电力系统的运行效率显著提升。在电力的生产过程当中，无论是发电、输电、还是变、配电，都需要在极短的时间内完成，所以，就需要实现发电、供电以及用电的平衡一致。而电力的需求的稳定性较差，昼夜之间、四季之间都是存在重大差异的，而要想完全满足不同时段的需求，在储能技术没有合理应用的时期，是很难做到的。储能技术的广泛应用，有效地利用了大量的可再生能源以及分布式资源，电力系统只需要根据市场的平均需求，进行发电，在使用低谷时，将电能储存起来，以备高峰时段转换电能，满足用户需求。这样既可以提供充足的电力，满足人们日益增长的电力需求，还能够有效地降低成本，提高企业的经营效益。从而更好地实现电力系统的安全性、稳定性以及可靠性。

3.2 供给应急能源，确保系统的可靠性，提升供电质量

当出现突发事件，例如：大面积暴雪以及暴雨等。导致电网发生崩溃时，为了保证医院、通信以及消防等重要场所的电力稳定，供电企业会利用储能设备充当临时电源为其供电，并为电网的修复工作争取更多的时间。同时，在电力电子交流技术的应用下，可以实现高质量的有功功率调节以及无功控制，从而将系统中因各种因素影响而导致的功率不平衡问题有效解决，用户的用电质量明显提升。

4 结语

总之，电力储能技术正朝着转换高效化、能量高密度化和应用低成本化方向发展，通过试验示范和实际运行日趋成熟，在电力系统中发挥出调峰、电压补偿、频率调节、电能质量管理等重要作用，确保了系统安全、稳定、可靠的运行。

参考文献

[1]巩俊强，邓浩，谢莹华.储能技术分类及国内大容量蓄电池储能技术比较[J].中国科技信息，2012（09） .

[2]杨卫东，姚建国，杨胜春.储能技术对未来电网发展的作用分析[J].水电自动化与大坝监测，2012（02）.

作者简介

李卓阳（1989-），男，吉林省吉林市人。现为电气工程学院研究生在读。研究方向为电气工程及其自动化。

作者单位

电气工程学院 吉林省吉林市 132011

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