電氣工程領域中儲能技術的應用

韓偉

【摘? 要】現階段，在我國電氣工程領域的發展過程中，針對儲能技術的運用非常廣泛，對提高電氣工程的開展質量以及效率都有著重要的保障。基于此，本文重點針對電氣工程領域中儲能技術的應用進行了分析和研究。

【關鍵詞】電氣工程;儲能技術;應用分析

電能的廣泛應用被認為是20世紀中最具影響力的成就之一。隨著電能的發展和技術的完善，現在電能已經逐漸深入到了國民經濟和人們日常生活中的各個方面，是現代人類社會主要生存的基礎，因此電力工業也是現階段我國最重要的基礎產業之一。由于過去傳統電網在運行的過程中存在很多缺點，因此儲能技術的應用在很大程度上提升了電網的安全性和靈活性，保證了經濟的進步和發展。針對這種情況，該文就針對儲能技術在電氣工程領域中的應用和發展進行研究，以期對今后我國電力的發展和社會現代化水平的提升有更大的積極影響。

1.電氣工程學科面臨的主要問題及儲能技術的作用

1.1電力系統安全高效運行問題更加突出

現代社會中我國的電力系統不斷向著大電網的方向發展，因此保持電網的穩定不僅對電力的發展有著重要的影響，同時也對電力系統整體的安全運行產生重要的作用。隨著現代電網規模的發展和擴大，互聯電網將逐漸展現和傳統電力系統不同的特征，在這個過程中，每個環節中的強耦合性、系統運行條件下的隨意性等都會比之前更為突出。與此同時，大型的互聯電網穩定性的逐漸喪失將給我們帶來越來越大的影響。

1.2可再生能源的規模化利用和分布式能源系統的建立是必然的趨勢

在社會的不斷發展過程中，石油、煤炭等不可再生的化石能源隨著不斷使用和開發已經呈現了逐漸枯竭的趨勢和狀態，因此這也導致了全球范圍內的能源危機，在這個基礎上我們只有不斷尋求更好的新能源對其進行替代，才能保證人類社會的正常發展和進步。因此太陽能、風能、地熱能等可再生資源的有效利用，不僅能對這一問題進行解決，同時還能更好地實現可持續發展的基本要求，是一種有效的發展途徑。但是在實際開發這些能源的時候，由于這些能源的共同特點都是穩定性較差，同時能量的密度也比較低，因此開發的過程中會存在很大的問題和困難，我們要不斷對這一問題進行解決。

1.3 環境保護問題的重要性

環境污染問題中一個比較重要的方面就是大氣污染，特別是在現代社會中交通運輸工具的發展下，越來越多的尾氣排放都被排放到大氣中，因此這一問題現在也引起了人們的廣泛關注和重視。在傳統交通工具的使用過程中，主要是以燃燒化石燃料為主要的動力來源，比如：石油、柴油等。但是為了更好地對現代尾氣問題和環境污染問題進行解決，也提出“低碳環保，綠色出行”的理念，因此交通運輸工具的驅動系統逐漸轉為電力驅動也是在這個背景下提出的。

2.電氣工程領域中儲能技術的具體應用

2.1 抽水儲能技術

抽水儲能電站可以按照任意容量建造，儲存能量的釋放時間可以從幾小時到幾天，其效率在70%～85%之間，主要應用領域包括能量管理、頻率控制以及向系統提供備用容量。目前，全世界共有超過90 GW的抽水儲能機組投入運行，約占全球總裝機容量的3%。抽水儲能的最大特點是儲存能量非常大，因此，非常適合于電力系統調峰和用作備用電源的長時間場合。從技術層面上講，抽水蓄能機組的設計制造和運行效率是關鍵。

2.2 蓄電池儲能技術

用于儲能的Na S電池可以對脈沖功率進行輸出，同時由于高效的功率，因此在通常輸出的功率也是額定功率的6倍，但是整項工作的開展通常不會超過30 s。這一特點使得我們能更好地對電能進行調整和完善，將整體的設備經濟性進行有效提升和發展。

2.3 超級電容器儲能技術

一般情況下，超級電容器要比常規的電容器更具有介電常數、耐壓力且擁有較大的表面積。例如：陶瓷超級電容器的絕緣能力就比較強，同時由于陶瓷超級電容器的耐壓水平比較高，因此這項技術也為今后儲能的應用和發展提供了良好的基礎。

2.4超級電容器儲能

與常規電容器相比，超級電容器具有更高的介電常數、更大的表面積或者更高的耐壓能力。例如，陶瓷超級電容器具有相當高的耐壓水平和絕緣強度，這使它們成為未來儲能應用的很好候選方案。目前，超級電容大多用于高峰值功率、低容量的場合。由于能在充滿電的浮充狀態下正常工作10 a以上，因此超級電容器可以在電壓跌落和瞬態干擾期間提高供電水平。超級電容器安裝簡單，體積小，并可在各種環境下（熱、冷和潮濕）運行，現在已經可以為低功率水平的應用提供商業服務。

2.5飛輪儲能

大多數現代飛輪儲能系統都是由一個圓柱形旋轉質量塊和通過磁懸浮軸承支撐的機構組成。采用磁懸浮軸承的目的是消除摩擦損耗，提高系統的壽命。為了保證足夠高的儲能效率，飛輪系統應該運行于真空度較高的環境中，以減少風阻損耗。飛輪與電動機或者發電機相連，通過某種形式的電力電子裝置，可進行飛輪轉速的調節，實現儲能裝置與電網之間的功率交換。飛輪儲能的突出優點是幾乎不需要運行維護，設備壽命長（可完成20 a或者數萬次深度充放能量過程），對環境沒有不良的影響。飛輪具有優秀的循環使用以及負荷跟蹤性能，它可以用于那些在時間和容量方面介于短時儲能應用和長時間儲能應用之間的應用場合。

3.改善電能存儲技術的主要方向

在社會的不斷發展中，我國的現代化腳步也在逐漸加快，因此怎樣更好地對高密度、大容量的電能存儲技術和方式進行研究也是現階段我們需要解決的主要問題。

3.1 發展電力電子技術

在電力行業的發展過程中，各種能量形式能否真正地進行有效的轉換和發展，會直接對我國儲能技術產生影響。因此對于快速、大容量同時成本又比較低的能量轉換問題進行解決，就是一項非常重要的問題。在這個基礎上，我們發展電力中的電能存儲技術將使電力行業得到更有效的進步和提升。

3.2 對于各種儲能技術的有效利用

由于每項儲能技術的特點不同，因此在優點和缺點上都會有很多不同。在實際生產建設過程中，我們也不可能只采用一種儲能技術對工作進行開展和完成。在這個基礎上我們就要對各種技術進行適當的發揮和利用，根據實際生產和應用的具體要求，我們要對儲能技術中的優勢進行有效利用，對不足的地方進行改善。

3.3 尋找新的應用領域

在發展的過程中，在對儲能技術進行完善和發展的過程中，也要適當地開發和研究新的儲能技術，保證技術不斷地提升和進步。在對原有的技術和應用領域進行改善的時候，要及時地對原有的問題進行改善，避免出現局限性。同時要想讓儲能技術在應用的過程中向著更全面的方向發展，在進行服務的過程中就要不斷開發新的應用行業和領域，使儲能技術在今后的發展過程中得到更好的進步和應用。

4.結束語

本文討論了未來電氣工程學科所面臨的問題，指出儲能技術的應用可以為這些問題的解決提供一條可行的途徑，概括了使用儲能技術解決這些問題時的技術要求。并且，介紹了各種儲能技術的研究現狀，分析了各種儲能技術的優缺點和應用范圍，介紹了目前這個方向上的熱點研究問題。儲能技術可以對解決未來電氣工程學科所面臨的問題發揮重要的作用，應該積極開展這一領域的研究，為電氣工程學科的發展提供新的技術支持。

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