儲能技術及其在新能源電力系統的應用

摘 要：能源需求和環境惡化是全球性問題，開發使用新能源是共同趨勢。新能源使用具有隨機性，間歇性，新能源電力系統就需要儲存技術來維持它的穩定性與連續性。本文介紹了目前各種電力儲存技術的優缺點及其應用領域，然后針對新能源電力系統，指出優化儲能技術是有待深入研究的課題。

關鍵詞：電力系統；新能源；儲能技術

0引言

隨著社會不斷發展，能源需求不斷增加，能源供需矛盾和環境壓力日益凸顯出來，我們需要著力發展新能源以彌補傳統能源的欠缺。目前，我國的能源結構也在不斷的優化。傳統能源和新能源發電已經形成并存的局面，這也讓智能電網變得復雜起來。因為像火電、水電等傳統發電一般具有可靠的調控性能，而相較之下，新能源發電就充滿了不可確定性。隨著季節氣候變化，隨著季節氣候的變化，這些能源可吸收量必然會受到影響，它們向電網種輸送的電能就會產生波動。電力生產過程是連續的，生產，傳輸，分配和消費是一脈相承的，這就要求生產與消費幾乎是同時完成的，一旦有供不應求或供過于求的情況出現時，就會對系統的穩定性造成影響。而儲能技術就是在系統中增加了一個存儲電能的環節，使原來的系統變得“靈活”起來，即剛性系統轉變為柔性系統。并且從經濟效益上來說，儲能技術也為企業帶來了可觀的利潤。目前我國的儲能技術發展良好，發展前景可觀。儲能技術作為新能源電網安全經濟運行的核心技術，世界各國也在極力研發，這也是各國在新能源發電領域競爭的核心技術。

1儲能技術在新能源電力系統的作用

①在發電方面有著穩壓、穩流以及削峰填谷的作用。②在輸電方面，它可以延緩輸電設備投資，改善電能的質量，提高系統的穩定性。③在配電方面，儲能技術的應用，能緩解高峰電荷需求，延緩網絡升級擴容；應對故障方面，可以保證供電的穩定性。④在用電這一環節，可以輔助分布式發電的接入，改善電能質量，維護用電安全與穩定。

2各種儲能技術類型及其特點

2.1物理儲能

物理儲能及是以物理的方式將電能轉化為其他形式的能量存儲起來，在用電高峰時，再將能量釋放出來。這種方法環保無污染，利用天然資源即可實現儲能。

2.1.1抽水儲能

在這種模式下，上、下游均設置有水庫，當處在負荷低谷或豐水季節時，儲存設備當作電動機使用，將下游水庫中的水運往上游水庫中儲存起來；當處在用電高峰或枯水季節時，儲能設備當作發電機使用，這時上游水庫中的水就可以用來發電。抽水儲能的特點是運行靈活，儲存能量大，成本低，但是受水文和地質的約束，地理位置要求較高。它可以用于削峰填谷，電網調頻調相，以及作為備用電源。

2.1.2壓縮空氣儲能

負荷低谷時，利用電能將空氣壓縮并貯存在水庫、地下洞穴等；用電高峰時，將空氣加熱升溫膨脹通入燃氣輪機，帶動發電機發電。壓縮空氣儲能技術的特點是節省燃料，成本低，容量大，但是場地要求較高。這種儲能技術通常用于削峰填谷和調頻調相。

2.1.3飛輪儲能

負荷低谷時，電動機帶動飛輪高速運轉，將電能轉化為機械能；用電高峰時，飛輪帶動發電機發電，將機械能轉化為電能輸送到電網中。飛輪儲能的特點是壽命長，安全性能好，但是它的能量密度低，成本較高。這種儲能方式一般用于電能峰谷調節，電能質量調節等。

2.2電化學儲能

電化學儲能的方式主要是利用電池實現電能和化學能的相互轉換以達到存儲電能的目的。

2.2.1鉛蓄電池

鉛蓄電池采用稀 作為電解液， 和 作為電池的正負極。工作原理是，放電時，正極的 與稀 反應生成 和 ，負極的 和稀 反應生成 ；充電時，正極的 反應生成 ，負極的 反應生成 。這種儲能電池儲能容量大，成本低，但是能量密度低，充電速度慢，并且伴隨著重金屬污染。它可以用于電力系統調峰，也可以用于新能源汽車中。

2.2.2鋰離子電池

在充電時，鋰原子失去電子生成鋰離子，鋰離子通過電解質向負極（碳素材料）轉移，然后結合外部電子再還原成鋰原子；放電時，他的反應歷程和充電時相反。鋰離子電池能量密度高，轉化效率高，但是成本高。目前，鋰離子電池儲能容量較小，它可以應用于數碼產品中，也可以進入新能源汽車，電動車等領域。

2.2.3鈉硫電池

鈉硫電池的電解質（陶瓷管）是固態，電極（正極是熔融 ，負極是液態 和 熔鹽）是熔融液態。放電時， 通過陶瓷管，電子通過外部電路流動產生電壓；充電時， 釋放 ，再通過陶瓷管重新還原成 。鈉硫電池作為一種特殊化學電源，它的能量密度高，壽命長，充放電效率高，可用于削峰填谷，以及大容量儲能電站中等。

2.2.4液流電池

液流電池又稱為氧化還原液流電池，它的電解液由離子交換膜隔開，進而形成電池的正負極。電池工作時，電解液中的活性物質離子在各自的，反應室中往返流動，并發生氧化還原反應進而完成電能的儲存與釋放。這種電池容量高，壽命長，安全性能好，但是其體積相對較大，通常適合大容量存儲。

2.3電磁儲能

電磁儲能是利用電磁場，將電能以電磁能的形式存儲在其中的儲能技術，主要包括超導磁儲能和超級電容器儲能。

2.3.1超導磁儲能

超導磁儲能利用特殊超導材料制成的環形電感線圈存儲磁場能量。儲能時，電流在線圈中可以無損耗的循環流動進而將能量儲存在直流電產生的磁場中。這種儲能技術容量高，效率高，無污染，通常用于改善電能質量，維護電力系統的穩定性。

2.3.2超級電容器

超級電容器的核心就是利用雙層原理存儲電能整個充放電過程具有良好的可逆性，幾乎不發生化學反應。這種儲能裝置效率高，壽命長，但是其能量密度低，通常用于，電力削峰填谷，調頻以及改善電能的質量。

3結論

本文綜述了目前已有的電力儲存方式的原理、特點及其應用領域。我們發現這些儲能技術各有其優缺點，僅靠某一種儲能技術很難滿足新能源電力系統的儲存要求。我們必須加大對儲能技術的研究與應用，以實現一種容量大，效率高，速度快，成本低的一種新型儲能技術，使新能源電力系統能夠穩定、高效的運行，這是各國在儲能技術方面競爭的核心，是有待深入研究的課題。

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作者簡介：

孫樂樂，出生年月：1999 6.4，性別：男，民族：漢，籍貫（精確到市）：安徽省六安市，當前職務：學生，學歷：本科，研究方向：電力系統自動化