儲能技術在新能源領域中的應用研究

謝秋

（山東魯電國際貿易有限公司，山東濟南 250199）

0.引言

新能源雖然對環境污染小但受氣候環境影響大，應用效能難以持續平穩問題是直接影響其快速發展的主要因素。儲能技術是解決新能源發電量和電能消耗供需矛盾的關鍵技術。本文對儲能技術進行分析，探討如何在新能源領域加快儲能技術應用，提出了應用的有效對策和建議，旨在找到儲能技術在新能源領域應用的路徑方向，促進新能源快速進入社會生活的方方面面。

1.新能源技術種類及特點

第一，太陽能。對太陽內部連續核聚變產生的能量進行利用，是一種取之不盡用之不竭的清潔能源。太陽能發電原理是利用光照產生電動勢之后輸出電能，實現光能向電能轉化，也被稱之為光伏發電。太陽能發電不受能源限制，只要有光照就可以發電，但會因光照強度或者天氣氣候造成間歇發電；發電過程不需要消耗額外能源和燃料，對大氣環境不會帶來污染；發電裝置結構簡單不需要人值守和管理維護。

第二，風能。風力發電產生的電能，是利用風產生的能量吹動風輪，在風輪機械轉動驅動下讓發電機產生電能。風能也是可以再生的清潔能源，其發電不需要消耗燃料驅動，不會產生環境污染，發電裝置建設周期較短，是目前世界上技術最成熟、商用程度最高的新能源。

第三，生物質能。利用綠色植物把太陽能轉換為化學能，再存儲在生物內部的一種能量，產生能量的資源非常豐富，如城市垃圾、農林廢棄物、沼氣等發電都是生物質能發電。我國生物質能發電起步較晚，技術不夠成熟。

第四，地熱。是將地球內部蘊含的熱能利用裝置轉化為機械能、電能的技術。發電原理和火力發電原理相同。

第五，潮汐發電。主要是利用海水漲落造成的水位差來發電，和傳統水力發電原理相同，缺點是會受到海洋潮汐的影響間歇發電。

2.新能源儲能技術

2.1 新能源儲能技術的重要性

目前，很多新能源發電技術難以得到廣泛應用的主要原因是，風能、太陽能和潮汐發電中的海洋能都會受到氣候和天氣的間歇變化影響，發電功率不夠持續平穩，難以滿足電力系統供需一致、平穩持續供電的需要。這種電能消耗和發電量不對等、不平衡的狀態，很容易引發電能質量下降，造成電力系統電壓不穩定，甚至出現停電事故。新能源儲能技術是解決這一難題的關鍵技術。儲能技術的工作原理是，在新能源電力比較充足時，將多余電力利用儲能技術儲存起來，在新能源受到外界環境變化影響，出現發電機組停運或者發電能力不足時，釋放儲能設備中的電能，以促進電力系統供需一致，保證電力系統的安全穩定持續可靠運行[1]。

2.2 新能源儲能技術的種類

（1）抽水儲能技術。該技術主要是配置在處于上下游的兩個水庫中。在電力系統負荷要求低時，利用電動機將下游水庫的水抽到上游水庫進行保存，以便電力負荷增加時，抽水儲能設備將上游水庫存儲的水進行發電，滿足電力系統需要。（2）飛輪儲能技術。該技術的工作原理是利用電能驅動飛輪以高速旋轉的過程將電能轉化存儲為飛輪的動能。在有電能需要時，飛輪降低速度，電動機發電將飛輪動能轉化為電能輸入到電力系統，這種利用飛輪的加減速來實現充放電的裝置是飛輪儲能技術的主要設備。（3）壓縮空氣儲能技術。該技術主要是利用對空氣的重啟壓縮和排序碰撞兩個循環過程實現對電能的發電和放電。在夜間電力系統負荷低時，利用多余電能驅動空氣壓縮機，把高壓空氣儲存到儲氣洞。在電力系統負荷增加時，存儲的壓縮空氣會在燃料燃燒作用下膨脹做功發電后輸入電力系統使用。（4）電池儲能技術。目前主流電池儲能技術應用在電動車等設備上已經比較成熟，常見的有兩種類型。其中釩液流電池，是利用化學能和電能進行轉化的儲能技術，通過不同階態的釩離子來存儲化學能，利用電解質溶液產生的電化學反應，采用雙電極板收集、傳遞產生的電流[2]。鈉硫電池是新型蓄電池的一種，其電解質為固體，電極為熔融液態，正極活性物質為硫化物和多硫化鈉熔鹽，該蓄電池的儲能密度和充電效率較高，電池使用壽面高達15年，能連續實現充放電6000次以上，具有良好的應用價值。五是超導磁儲能技術。該技術是利用超導體的原理，將線圈放到超低溫環境，在-273℃左右線圈電阻會接近到零成為超導體。超導體線圈如果能始終處于超導狀態，線圈內存儲的能量就能實現無損耗存儲，而且沒有時間限制進行長期保存。閉合超導線圈在輸入電流后因為沒有電阻會永久進行沒有損耗的循環流動、長時間流動。將這種技術儲存的電流輸入電力系統就是超導磁儲能轉化為電能。

3.儲能技術在新能源領域的應用研究

3.1 儲能技術應用方向研究

（1）利用儲能技術實現能源應急，保證供電質量和電力系統的可靠性。電力系統的平穩連續運行是其可靠性的關鍵。但現實中突發的停電事件難以完全避免。這就會讓一些需要連續供電的通信、醫院和消防等工作受到直接影響，特別是在外界環境突發事件影響下，如出現暴雨、冰凍等自然災害時。儲能技術存儲電能輸入到電力系統，為應急救援提供電能，保證電網及時修復，能有效減少停電帶來的重要影響，減少停電造成的人身和財產損失。因此儲能技術要朝著高質量的無功控制和無級調節有功功率控制方向發展，通過解決系能源因各種因素造成的功率不平衡問題，增加電子儲能技術的應用空間，為供電系統和供電質量提供有力保障。

（2）利用儲能技術的分布系統，實現復合儲能系統的經濟穩定性能。新能源儲能技術的單一應用難以滿足電力系統對發電功率、能量密度、儲能效率等方面的指標要求，將多種儲能技術組合起來進行優勢互補的負復合儲能技術，才能提高儲能技術穩定性，實現最大的經濟價值。如通過把儲能效率較高的飛輪儲能、超導儲能技術和能量密度較高的電池儲能技術結合起來應用，能有效降低儲能的成本費用，提高儲能的質量，為電力系統供應更為經濟、效率高的電能[3]。

3.2 儲能技術應用挑戰分析

新能源儲能技術的應用，不僅需要國家出臺專業政策加以應用支持，更需要不斷深化研究，解決儲能技術的綠色、高效等問題，加快新能源配套產業建設，才能讓儲能技術應用進入良性發展軌道。要圍繞儲能提高儲能技術的經濟性，在降低儲能技術的投資成本方面進行深入研究，建立全國一體化的儲能投資回報體系，降低儲能系統的運行和管理成本，增強資本對儲能領域的投資信心和積極性。要加快儲能產業的規模化建設，進一步規范國內現有的風能發電和光伏發電產業技術標準和管理規范，為大規模推廣應用奠定基礎；為儲能技術可靠性研究提供良好工作環境，促進儲能設備的規模化生產，縮短設備定型周期[4]。

4.結語

新能源領域儲能技術的成熟度和性能是影響其有效應用的關鍵因素，本文針對儲能技術應用遇到的問題進行分析，對儲能技術面對的挑戰提出了對策建議，以促進儲能技術高質高效的推廣應用。