【摘要】在電力系統(tǒng)中應用儲能技術(shù)，具有積極的現(xiàn)實意義。分析儲能技術(shù)和它在電力系統(tǒng)的具體應用情況，能夠客觀的反映出目前儲能技術(shù)的發(fā)展水平，也可以發(fā)現(xiàn)哪些因素會制約它在電力系統(tǒng)中的發(fā)展，更是對其未來發(fā)展前景的一種探索。下面我將簡單闡述儲能技術(shù)的內(nèi)涵和原理，以及特點，存在的問題，探討儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的實際應用情況。
 

【關鍵詞】儲能技術(shù)；電力系統(tǒng)；應用；前景
 

隨著經(jīng)濟的發(fā)展和科學技術(shù)的進步，我國的智能電網(wǎng)事業(yè)也獲得飛速發(fā)展，通過新能源發(fā)電被廣泛的利用起來。相關企業(yè)和科研工作者開始意識到儲能技術(shù)的重要性。儲能技術(shù)的類型豐富多樣，可以應用到輸變發(fā)用配各個環(huán)節(jié)，不管是它的功率，容量還是技術(shù)和響應時間，在性能上都存在差異，應用在電力系統(tǒng)中必須根據(jù)實際情況進行科學合理的選擇，最大化的把儲能技術(shù)的價值發(fā)揮出來。
 

1儲能技術(shù)
 

1.1類別

按照能量的差別，我們可以把儲能技術(shù)大致劃分為下面幾種類型：

①基礎燃料能量的存儲，比如石油，煤和天然氣；

②中級燃料能量的存儲，比如煤氣，氫氣，太陽能燃料；

③對后續(xù)消費能量的儲存和電能的存儲，比如相變儲能。筆者主要對電能儲存技術(shù)進行分析和探討。根據(jù)能量的形式，可以把電能存儲氛圍化學和物理兩部分，其中物理儲能又能分成電磁場儲能和機械儲能。
 

1.2機械儲能
 

1.2.1抽水蓄能抽水蓄能的發(fā)電站一般情況下由上下水庫，發(fā)電系統(tǒng)和輸水系統(tǒng)構(gòu)成，并且下水庫和上水庫之間是有落差的。當電力負荷處于低谷時，可以把下水庫中的水抽入上水庫，通過水力勢能的方式存儲能量；當負荷屬于高峰階段，再把上水庫中的水引入下水庫用于發(fā)電，把水力勢能轉(zhuǎn)變?yōu)殡娔堋＿@項技術(shù)發(fā)展穩(wěn)定，相對成熟，壽命在30~40年之間，它的儲能容量，規(guī)模還有功率非常大，除了書庫的庫容外，不受其他條件的限制，一般處于100~2000MW范圍內(nèi)。同時，抽水蓄能也存在缺陷，它受制于外在地理條件，建造水庫的地質(zhì)必須符合相關要求。它的關鍵技術(shù)具體有工程地質(zhì)技術(shù)，選擇抽水蓄能電站的主要參數(shù)的技術(shù)，抽水蓄能機組技術(shù)。

1.2.2壓縮空氣儲能在燃氣輪機技術(shù)的基礎上出現(xiàn)了一種新的能量儲存系統(tǒng)，即壓縮空氣儲能系統(tǒng)。它的主要工作原理是：電力系統(tǒng)用電出現(xiàn)低谷時，通過富余的電量發(fā)動空氣壓縮機，通過壓縮空氣把能量儲存起來；電力系統(tǒng)處于用電高峰時，釋放出高壓空氣，給發(fā)電機正常工作提供能量支持。相關科研人員對于壓縮空氣儲能系統(tǒng)的調(diào)研從未停止過，導致壓縮空氣儲能系統(tǒng)的形式非常豐富多樣，根據(jù)應用規(guī)模和熱源的差異，把它劃分成下面幾種：

①傳統(tǒng)的利用地下洞穴和天然氣進行儲能的電站，一臺機組的規(guī)模大于100MW；

②新型壓縮空氣進行能力儲存的系統(tǒng)，告別了地下洞穴和天然氣的使用，可以把一臺機組的規(guī)模控制在10MW以下。按照儲能系統(tǒng)和其他熱力系統(tǒng)是否可以耦合，又可以把它分成燃氣蒸汽聯(lián)合循環(huán)耦合系統(tǒng)，燃氣輪機系統(tǒng)，內(nèi)燃機系統(tǒng)和制冷循環(huán)耦合系統(tǒng)。具體而言，當前的空氣壓縮儲能技術(shù)相對成熟，效率也比較高，可以達到70%，可以還是受到化石燃料和地理條件的制約。

1.2.3飛輪儲能通過旋轉(zhuǎn)體即飛輪的運動的方式進行能量存儲是飛輪儲能的主要工作原理。存儲階段，在電動機的作用下，可以增加飛輪旋轉(zhuǎn)的速度，把電能變成動能；釋放能量的過程中，飛輪的轉(zhuǎn)動速度會降低，電動機發(fā)揮發(fā)電機的作用，把動能變成電能。這種儲能方式，轉(zhuǎn)換能量的效率比較高，也不會對環(huán)境造成破壞，環(huán)保能力好，功率密度高，使用壽命長，但是它的自放電率相對高一些，而且存儲能量的密度比較低。
 

1.3化學儲能
 

化學儲能主要利用化學反應，實現(xiàn)電能和化學能量的相互轉(zhuǎn)換，進行能量存儲。電池作為轉(zhuǎn)換能量的主要載體，種類豐富多樣，它的電化學反應和內(nèi)部組成材料存在差異，但是卻有著基本相同的內(nèi)部核心結(jié)構(gòu)，全是正負極，電解質(zhì)和隔膜構(gòu)成的。正極是電池內(nèi)部高電勢的一端，負極是電勢低的一端。進行充電時，正極內(nèi)的活性材料被氧化，失去電子，陽離子在電場和電解質(zhì)的作用下來到負極，流失的電子順著外電路的方向向負極移動，最終和負極內(nèi)的活性材料相融合，產(chǎn)生還原反應。充電過程和放電過程是相反的。化學儲能方式可以根據(jù)應用需求的不同靈活的配置能量和功率，擺脫了地理條件的制約，反應能力好，可以批量化生產(chǎn)和大規(guī)模應用。但是他也存在短板，比如電池的成本高，壽命短，都是需要日后進行改進完善的地方。
 

2儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中應用的評價指標
 

能否讓儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中發(fā)揮出最大的功效，一方面受到它能否達到特定的等級和規(guī)模的影響，受到它能否和工程應用的設備形態(tài)相符影響，另一方面，也受到它自身的技術(shù)經(jīng)濟性和安全可靠性影響。要想在未來把儲能技術(shù)廣泛的應用到電力系統(tǒng)中，一定要保證它的規(guī)模可以達到兆瓦級/兆瓦時級；還要保證應用到電力系統(tǒng)中的儲能系統(tǒng)，適合標準化和批量化的生產(chǎn)，方便日常的維護和控制；同時還要結(jié)合先進的科學技術(shù)，不斷的完善電力系統(tǒng)中的儲能技術(shù)，讓它符合電力系統(tǒng)的發(fā)展需要和社會的發(fā)展要求，最大程度的發(fā)揮自身功能。此外，也要考慮它的技術(shù)水平和經(jīng)濟成本，這都是可以決定儲能技術(shù)能否被廣泛推廣利用的因素，一定要重視，時刻謹記提高技術(shù)水平，節(jié)約成本。
 

3儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用現(xiàn)狀
 

據(jù)實際情況看，電力系統(tǒng)中容量最大的儲能裝機還是抽水蓄能。在電力系統(tǒng)中應用抽水蓄能，可以起到調(diào)相調(diào)頻，黑啟動，事故備用，削峰填谷和電網(wǎng)調(diào)峰的作用，因為每一個國家電力市場和它的規(guī)模結(jié)構(gòu)都存在差異，也會有不同的方法對抽水蓄能的運行和電價機制進行管理。舉個例子，日本制定電價使用的是內(nèi)部核算和租賃制；英國則專門針對抽水蓄能制定了電價機制和競價模式，對抽水蓄能的交易和收入做出了明確的規(guī)定；美國不同的州擁有不同的電力體制和運行方式。具體包括租賃制，電網(wǎng)統(tǒng)一經(jīng)營，參與電力市場競爭三種模式。我國則建立了相對完整的抽水蓄能管理和開發(fā)建設體系，并把它的建設和管理交由電網(wǎng)經(jīng)營企業(yè)，由電網(wǎng)企業(yè)承擔它一半的建設成本，剩下的分別由用戶和發(fā)電企業(yè)承擔。
 

4儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中應用的發(fā)展前景
 

根據(jù)VLPGO的結(jié)論可以看出，中日美西班牙等國，都主張把太陽能和風能等清潔能源作為長期使用的化石燃料。不同的國家針對自身的電力系統(tǒng)特點，提出了不同的目標和政策，并推廣落實。未來新能源將被大規(guī)模的開發(fā)，電網(wǎng)事業(yè)也會飛速發(fā)展，國家都認為儲能技術(shù)定義為可以對市場需求進行快速反應和服務的產(chǎn)品，并且大力應用到電力系統(tǒng)中，受到電網(wǎng)公司的歡迎和認可。儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用，不管是今天還是未來，都具有不可取代的作用，它可以削峰填谷，接入大量的可再生資源，減少電網(wǎng)建設的投資成本，也可以給電力系統(tǒng)安全穩(wěn)定的運行提供保障，也可以給市場帶來新的發(fā)展機遇和經(jīng)濟效益。未來全球的儲能市值將會出現(xiàn)前所未有的提升。雖然在電力系統(tǒng)中應用儲能技術(shù)的前景是樂觀和廣闊的，但是也存在諸如，政策扶持力度差，沒有明確的商業(yè)模式，成本高，缺乏系統(tǒng)的電價機制等問題，需要不斷的努力，進行改善。

綜上所述，儲能技術(shù)在未來，必然會成為轉(zhuǎn)變能源結(jié)構(gòu)，變革電力生產(chǎn)和消費方式的支撐性技術(shù)，環(huán)節(jié)可再生能源在發(fā)電過程中出現(xiàn)的隨機波動和間歇性問題。在電力系統(tǒng)中應用儲能技術(shù)，一方面，可以有效提高傳統(tǒng)電網(wǎng)設備的運行效率和利用率；另一方面，它能夠更好地解決電網(wǎng)中的如法故障，有效提升電能的質(zhì)量，實現(xiàn)電力系統(tǒng)高效，穩(wěn)定和安全的運行，使其能夠滿足社會發(fā)展的要求。因此相關科研人員需要充分重視儲能技術(shù)的作用，從本國實際情況出發(fā)，結(jié)合先進的科學技術(shù)，對儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)當前應用中存在的問題進行解決，給其未來發(fā)展奠定基礎。
 

參考文獻
 

[1]國家電網(wǎng)公司“電網(wǎng)新技術(shù)前景研究”項目咨詢組，王松岑，來小康，程時杰.大規(guī)模儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用前景分析[J].電力系統(tǒng)自動化，2013，01：3~8+30.

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[3]葉季蕾，薛金花，王偉，吳福保，楊波.儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的應用現(xiàn)狀與前景[J].中國電力，2014，03：1~5.

作者：邱倬 單位：江西誠達工程咨詢監(jiān)理有限公司