储能技术在电力系统中的应用现状与前景陈立宏

储能技术在电力系统中的应用现状与前景陈立宏

(1.华能青海发电有限公司青海西宁810080;2.华能甘肃水电开发有限公司甘肃兰州730070)

摘要:现如今,我国社会经济发展迅速,推动了我国建设发展,资源需求量增加,尤其是电力资源的需求量是逐年增加。储能技术在电力系统的应用就是把电力储存起来,方便日后的电能调配和使用。基于此,文章就储能技术在电力系统中的应用现状与前景进行简要分析。

关键词:储能技术;电力系统;应用现状;前景

1.储能技术的作用分析

化石能源作为一次性能源,随着对它的不断开采使用,其总体数量日渐减少,在这一背景下,新能源技术随之出现,并获得了快速发展,其在电力系统中的作用逐步显现。对于传统的火力发电而言,其主要是根据电网的实际用电需求,进行发电、输配电以及用电的调度与调整,而新能源技术,如风力发电、太阳能发电等,依赖的则是自然界中可再生的资源。然而,从风能和太阳能的性质上看,均具有波动性和间歇性的特点,对它们的调节和控制有一定的难度,由此给并网后的电力系统运行安全性和稳定性造成了不利的影响。储能技术在电力系统中的应用,可以有效解决这种影响,从而使整个电力系统和电网的运行安全性及稳定性获得大幅度提升,能源的利用效率也会随之得到进一步提高,使新能源发电的优势得到了充分体现。

对于传统的电网而言,发电与电网负荷需要处于一种动态的平衡,具体来讲,就是电力随发随用,整个过程并不存在电能存储的问题。然而,随着我国社会与经济的飞速发展,这种生产电能即时发出,供用电保持平衡的供电模式已经与新形势的要求不相适应。同时,输配电运营中,为满足电网负荷最高峰时相关设备的运行正常,需要购置大量的输配电设备作为保障,从而造成电力系统的负荷率偏低。通过对储能技术的应用,可将电力从原本的即产就用,转变成可以存储的商品,在这一前提下,供电和发电不需要同时进行,这种全新的发电理念,不但有助于推动电网结构的发展,而且还有利于输配电调度性质的转变。

2.电力系统中几种常用的储能技术

2.1电池储能技术

电池储能技术在现代电力系统中的发电环节和配电环节都有着广泛的应用,是一种比较成熟的储能技术。总之,储能技术具有以下几种功能:一是保证电力系统的相对稳定,二是供电功能和促进再生能源的利用。电池储能技术在电力分配中的作用主要是:削峰填谷、备用电源。

发电环节应用电池储能技术可大大提高电网输电的效率。在发电厂装备相应容量的电池储能系统,可以将发电厂产生的电能实时的存储起来,然后在需要调配的时候接入电网进行使用。这种电力存储的方式不仅可以将多余的电能存储备用,还可以降低输电系统的配电压力,当然,智能电网体系中应用储能技术可以更好的实现电力存储和调配,缓解电网体系的输配电压力。输电环节使用电池储能技术可以提高输电线路的安全性和稳定性。当输电线系统的输电任务变重时,电池储能系统可以将一部分电能先存储起来,然后等到输电高峰过去后再将这部分电能输送出去,这样对于输电系统的设备也是一种间接保护。

2.2抽水储能技术

水力发电也是未来清洁电能的发展方向,目前,我国已经建成了很多大型的水力发电站,其中最具代表性的就是三峡水力发电站。水力发电是利用水的流动性将水的动能转化为电能,运用这个原理同样可以进行电能存储。抽水蓄能电站是电能存储中比较独特的一种方式,同时也是最环保的一种储能方式。抽水储能电站需要建立上游和下游两个水库,当用电量不大需要对电能进行存储时,电站将下游水库的水提升到上游水库;当需要大量电能时,电站用上游存好的水量进行发电,将水的动能转化为电能。抽水储能电站整个存储过程中涉及的能量变化是:电能—势能—动能—电能,通过这一能量循环可以达到电能存储的目的。

抽水储能电站在建立时也可充分利用地理条件,比如靠近河流和大海的电站可以只建一个上游水库,让大海和河流充当下游水库,这样既节省的前期的投入资金,又可以完成电站储能的工作。抽水储能技术最早是在瑞士和意大利得到的应用,由于该技术独特的储能优势,随后在全球范围内迅速推广。抽水储能电站是电力系统中应用最广泛的一种储能方式,有着储存能量释放效率高和储存容量可任意建造的优势,但是,抽水储能电站的建设前期投入成本较大,这对电站的使用推广是一种限制。

2.3飞轮储能的应用

可将飞轮储能与风力发电相结合,由此可使风能的利用效率获得大幅度提高,同时发电成本也会随之显著降低,可以为电力企业带来巨大的经济效益,很多发达国家的岛屿电网采用的都是风轮储能,如美国、日本、澳大利亚等等。在电力系统中,绝大多数故障及电能的运输风险等问题,都具有暂态稳定性的特征,由此会对电网储能系统造成较大的影响。飞轮储能技术在电力系统中的应用,能够对电网中的故障问题进行灵活、有效地处理,为电网的安全、稳定、可靠运行提供了强有力的保障。这种储能技术最为突出的优势在于容量大、密度小、速度快。

2.4压缩空气储能的应用

所谓的压缩空气储能具体是指借助压缩空气对剩余的能源进行充分、有效地利用,其能够使发电运行获得保障。当高压空气进入燃烧系统之后,可以使燃烧效率获得显著增强,同时还能减少能源的浪费。由于压缩空气对储能设备的安全性有着较高的要求。因此,在具体应用中,必须在使用前,对储能设备进行全面检测,确认无误后,将荷载频率调至高效发电范围,从而确保燃烧时,压缩空气可以得到充分利用。

3.储能技术特性比较

表1储能技术性能比较

国民生产、生活对能源的需求越来越高,而化石能源逐年消耗,为满足社会经济需求,水能、风能、太阳能等可再生能源及核能的开发和利用是必然趋势。从电力的稳定供应、节能、减排等角度考虑,开发和应用新型储能技术已成为当前电力领域研究的热点。表1对比了各种储能形式的技术特性。

由储能技术的各类参数对比可知,在一些规模、容量较大的应用场合,如大型分布式电源接入、系统调峰等,抽水储能和压缩空气储能等具有功率优势,因此较为适用。而飞轮储能、超级电容器储能因可提供大脉冲功率,故能在瞬时停电、电压暂降、系统低频振荡等场合发挥良好的应用,提高电能质量。

4.储能技术在现代电力系统中的应用前景

储能技术不仅在电力系统中有重要的应用,在其他一些用电量较大的行业也有着广泛的用途。随着科学技术的不断发展和科学家对储能技术研究力度的加大,一定会有更多的新技术应用在电力储能系统中,加大储能容量和效率。我国大力提倡清洁能源的生产和使用,风力发电和水力发电作为清洁电能的代表,它们各自使用的储能技术应得到更多的重视,使飞轮储能技术和抽水储能技术得到更好的完善和发展。

综上所述,储能技术能够对电能进行有效地存储,由此改变了电能即发即用的性质,其在电力系统的应用,可以使电网的运行安全性和稳定性获得大幅度提升。因此,必须根据电力生产结构、用电规划等的不同,合理应用储能技术,才能够充分发挥储能技术的优势,以实现智能电网经济价值的最大。

参考文献:

[1]魏哲光.储能技术及运营模式研究[J].内蒙古石油化工,2017,43(Z1):121-122.

[2]方伟中.储能技术在电气工程领域中的应用与发展[J].科学技术创新,2017(33):169-170.

[3]胡经伟.针对微电网储能技术与短路故障问题综合概论[J].科技创新与应用,2017(31):46+48.

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