新能源電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)分析

何后裕

（國網(wǎng)福建省電力有限公司泉州供電公司，福建 泉州 362000）

0 引 言

對(duì)我國當(dāng)前各種儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行有效的分析，能夠了解我國電力系統(tǒng)的運(yùn)行情況。通過對(duì)新能源的應(yīng)用，能夠解決我國能源大規(guī)模缺乏的問題。進(jìn)一步增強(qiáng)系統(tǒng)的穩(wěn)定性和全面性，使功率波動(dòng)與電能質(zhì)量提高，解決其中出現(xiàn)的問題，推動(dòng)研究的進(jìn)展。中國對(duì)儲(chǔ)能系統(tǒng)的前期規(guī)劃、中期推動(dòng)以及后續(xù)加強(qiáng)的方式，使其經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性都有效提高。通過進(jìn)一步優(yōu)化資源配置，使不同場合的儲(chǔ)能系統(tǒng)都能有效地應(yīng)用，使我國儲(chǔ)能技術(shù)得到全方面的發(fā)展。

1 儲(chǔ)能技術(shù)簡介

1.1 自然界的儲(chǔ)能

目前，世界幾乎所有能源都來源于太陽能，人們使用的大部分資源都是通過不同形式對(duì)太陽能進(jìn)行轉(zhuǎn)換。木、煤油等有機(jī)然料能源都是通過太陽的照射與自然界生物的正常生長而產(chǎn)生的能源，是風(fēng)能、太陽能積累的結(jié)果，所以太陽能是當(dāng)前應(yīng)用的熱點(diǎn)，也是將來研發(fā)的趨勢(shì)與方向。

1.2 應(yīng)用于電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)

當(dāng)前科學(xué)技術(shù)的不斷增強(qiáng)，使得當(dāng)前電力系統(tǒng)的儲(chǔ)能技術(shù)得到更新。很多儲(chǔ)能技術(shù)都是通過人工儲(chǔ)能的方式將電力系統(tǒng)的能量轉(zhuǎn)換為另一種能量進(jìn)行儲(chǔ)存。這種儲(chǔ)存方式需要符合實(shí)際的儲(chǔ)存要求，并通過一段時(shí)間將其轉(zhuǎn)化為消費(fèi)者所需要的電能[1]。這種儲(chǔ)存方式比較清潔、便利，能夠有效地使電力系統(tǒng)效率增強(qiáng)。在儲(chǔ)存技能發(fā)展過程中，首先要對(duì)化石原料進(jìn)行節(jié)約，其次要進(jìn)一步對(duì)太陽能、風(fēng)能及潮汐能等清潔性能源加以利用，不斷創(chuàng)新技術(shù)使相應(yīng)的儲(chǔ)能系統(tǒng)與其匹配，最后要通過進(jìn)一步的科技生產(chǎn)讓各種間歇性能源和特殊新能源得以利用，使儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)一步發(fā)展。

1.3 電力需求側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)

隨著當(dāng)前人們對(duì)電能需求的不斷增加，必須要加大電力需求側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)的研發(fā)。通過對(duì)用戶行為的分析來對(duì)儲(chǔ)能技術(shù)進(jìn)行研究。與供給側(cè)儲(chǔ)能作用相似，電力需求側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)也是通過對(duì)用戶的時(shí)間、空間以及具體用法上的分析，將高峰時(shí)間和低峰時(shí)間進(jìn)行錯(cuò)開，讓電能得到有效供應(yīng)。同時(shí)，通過需求側(cè)儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用，讓電力系統(tǒng)內(nèi)的分布式電源更加靈活。

2 新能源電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)的應(yīng)用

2.1 電化學(xué)儲(chǔ)能

化學(xué)儲(chǔ)能與其他儲(chǔ)能設(shè)備相比，機(jī)動(dòng)性比較好，反應(yīng)速度比較快，能量很高，循環(huán)效率也比較獨(dú)特，所以在很多化學(xué)裝置中都有很好的應(yīng)用。當(dāng)年我國化學(xué)儲(chǔ)能裝機(jī)同比增長80%以上，通過對(duì)重點(diǎn)領(lǐng)域的化學(xué)技術(shù)進(jìn)行研發(fā)，對(duì)鋰電池和鉛炭電池等進(jìn)行進(jìn)一步應(yīng)用，能夠加強(qiáng)化學(xué)儲(chǔ)能的應(yīng)用性。但目前我國化學(xué)儲(chǔ)能占比比較低，大部分技術(shù)還是國外公司壟斷。目前，鋰電池成本有效下降，增強(qiáng)了化學(xué)儲(chǔ)能的商業(yè)潛力。

2.2 儲(chǔ)能技術(shù)在太陽能系統(tǒng)的應(yīng)用

太陽能系統(tǒng)分為光伏系統(tǒng)和光熱系統(tǒng)。這兩種系統(tǒng)都是能直接將太陽輻射轉(zhuǎn)化為電能。光熱技術(shù)能夠?qū)⑻柲茏鳛榘l(fā)熱源，通過有效的供冷和制熱進(jìn)行光熱發(fā)電。可以通過供暖、制熱以及加工發(fā)電與化學(xué)燃料的相關(guān)反應(yīng)使化學(xué)燃料發(fā)電的效率增強(qiáng)，同時(shí)進(jìn)一步對(duì)太陽能進(jìn)行調(diào)節(jié)，讓其在時(shí)間和空間上達(dá)到平衡，使其長期和短期的應(yīng)用能力增強(qiáng)。雖然這種方式不能滿足所有用戶的需求，但是可以通過間歇性的供電，使用戶的需求得以滿足[2]。

2.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)在不同供電場所的應(yīng)用

對(duì)于不同供電場所，需要應(yīng)用不同的儲(chǔ)能系統(tǒng)。例如，電力調(diào)頻調(diào)壓系統(tǒng)、新能源發(fā)電側(cè)儲(chǔ)能系統(tǒng)以及商用儲(chǔ)能系統(tǒng)等都需要根據(jù)實(shí)際的需求來進(jìn)行選擇，不同的電力系統(tǒng)需要對(duì)功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，同時(shí)對(duì)長期和短期的電池進(jìn)行控制[3]。很多新能源系統(tǒng)發(fā)電具有間歇性且波動(dòng)性大的特點(diǎn)，在實(shí)際應(yīng)用中出現(xiàn)問題比較大，所以需要在高峰時(shí)盡力控制其穩(wěn)定性。同時(shí)，為了進(jìn)一步實(shí)現(xiàn)應(yīng)急供電，要對(duì)當(dāng)前的蓄電池和變流器進(jìn)行有效結(jié)合，使質(zhì)量效益和經(jīng)濟(jì)效益得以提高，實(shí)現(xiàn)不間斷供電的目標(biāo)。

3 儲(chǔ)能系統(tǒng)優(yōu)化配置和控制策略

3.1 儲(chǔ)能系統(tǒng)的組成結(jié)構(gòu)

對(duì)當(dāng)前多種儲(chǔ)能系統(tǒng)進(jìn)行分析，讓大體積、功率高、密度高、壽命長的系統(tǒng)進(jìn)行大規(guī)模并網(wǎng)，在整個(gè)過程中需要進(jìn)一步對(duì)儲(chǔ)存單元的高密度進(jìn)行控制，讓其在微網(wǎng)中的應(yīng)用前景更加廣泛。此外，通過應(yīng)用超級(jí)電容裝置，能夠改善當(dāng)前電動(dòng)系統(tǒng)的質(zhì)量問題。對(duì)風(fēng)電場以及太陽能電場的功率進(jìn)行調(diào)節(jié)，使裝置的原理和結(jié)構(gòu)更加系統(tǒng)，可通過超級(jí)電能容量管理和網(wǎng)際控制的有效結(jié)合來提升整體控制效果。在環(huán)路設(shè)計(jì)的支持下，令電網(wǎng)電能質(zhì)量得到有效控制。同時(shí)，以光伏發(fā)電系統(tǒng)為支持，通過混合儲(chǔ)能系統(tǒng)的穩(wěn)定運(yùn)行，對(duì)功率進(jìn)行定性分析，延長系統(tǒng)使用壽命，優(yōu)化儲(chǔ)電池的蓄能系統(tǒng)。

3.2 儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化配置

我國儲(chǔ)能系統(tǒng)的優(yōu)化配置必須要滿足穩(wěn)定和高質(zhì)量的電能，使得功率波動(dòng)盡量平穩(wěn)。通過經(jīng)濟(jì)性和技術(shù)性的考慮，使其內(nèi)部的容量加強(qiáng)，滿足當(dāng)前儲(chǔ)能的要求。同時(shí)，需要不斷地開發(fā)新能源，對(duì)其運(yùn)行特征曲線以及電力系統(tǒng)數(shù)據(jù)等進(jìn)行密切研究，對(duì)其曲線和負(fù)荷特征進(jìn)行嚴(yán)格考量，不斷促進(jìn)當(dāng)前新能源發(fā)電的聯(lián)合系統(tǒng)的優(yōu)化，以得到完整科學(xué)的電力系統(tǒng)。

3.3 儲(chǔ)能系統(tǒng)的控制策略分析

儲(chǔ)能系統(tǒng)配置完成后，也需要對(duì)其補(bǔ)償效果進(jìn)行合理研究，儲(chǔ)能系統(tǒng)得到有效控制，并成為整個(gè)系統(tǒng)內(nèi)部的核心和關(guān)鍵。為了滿足不同場合的需求，需要利用儲(chǔ)能系統(tǒng)大功率和放電強(qiáng)的特點(diǎn)，通過進(jìn)一步加強(qiáng)并網(wǎng)變流器的設(shè)計(jì)，控制有效的實(shí)際功率來滿足當(dāng)前的輸入輸出，使儲(chǔ)能系統(tǒng)的復(fù)合能力增強(qiáng)。同時(shí)，通過進(jìn)一步對(duì)電網(wǎng)的穩(wěn)定性以及儲(chǔ)能裝置進(jìn)行把控，使儲(chǔ)能系統(tǒng)內(nèi)部的自控能力得以提升，讓電網(wǎng)的控制策略避免孤立[4]。通過生成有功和無功的電流指令，讓儲(chǔ)能系統(tǒng)的功率補(bǔ)償和穩(wěn)定性增強(qiáng)。通過多層次的管理，讓整個(gè)電網(wǎng)的自控能力增強(qiáng)。通過輸入和輸出的應(yīng)用需求解決出現(xiàn)的聯(lián)合調(diào)控問題。

4 結(jié) 論

進(jìn)一步了解我國新能源電力系統(tǒng)中的儲(chǔ)能技術(shù)，加大應(yīng)用與創(chuàng)新研發(fā)，使其穩(wěn)定性和電能質(zhì)量加強(qiáng)，解決其中存在的功率波動(dòng)問題。通過多種并網(wǎng)技術(shù)，能夠使新能源電力系統(tǒng)規(guī)模化、科學(xué)化，使經(jīng)濟(jì)效益提高。