新能源電力系統中的儲能技術研究

李 楠

（中國電子科技集團有限公司第四十八研究所，湖南 長沙 410000）

0 引 言

現階段，正在積極開發和推動新能源電力系統的建設與發展，意在通過積極開發水能、冷能、機械能等多種新能源，使之存儲轉化為電力能源，支持電力系統持續且穩定地運行，滿足實際用電需求。根據近些年新能源電力系統發展實際情況，儲能技術的應用能夠極大程度上消除新能源使用不穩定和周期性強等問題，拓展了電力系統應用范圍。發展新能源電力系統應高度重視并且優化儲能技術，為促進我國現代化電力行業的良好發展創造條件。

1 新能源電力系統中儲能技術的應用及作用

1.1 儲能技術的應用

1.1.1 化學儲能

化學儲能是一種常見的新能源儲能技術，在新能源電力系統中的應用主要是電池正負極發生反應，將化學能量轉化為電力能源，以滿足用電需求。該項儲能技術的應用不僅能夠滿足電力系統儲能需求，而且盡可能地保證能源充分利用，以便電力系統能夠持續、穩定且安全的運行[1]。為了保證化學儲能技術的有效應用，需要詳細了解新能源電力系統運行的實際情況，選擇與之相匹配的電池，尤其要重點考慮電池屬性及類別，以保證其使用功能較強，可持續進行化學能量轉化，滿足電力系統電能需求。比如鋰電池與金屬電池的使用性能就有很大差異，其中鋰電池能源轉化率較高，且能源轉化所需時間較短；而金屬電池能源轉化需要消耗的成本較低，更能保護電力系統安全運行[2]。因此，在具體選擇電池的過程中，相關負責人及技術人員應基于電力系統運行實際情況及能源轉化需求而選擇最為恰當的電池。

1.1.2 物理儲能

物理儲能是一種常見的能源存儲轉化技術，在新能源電力系統中也能夠發揮作用，滿足儲能需求。現階段所推出的物理儲能技術有抽水儲能、飛輪儲能以及壓縮儲能3種形式。相關負責人或技術人員可從降低耗能、提高能源利用率的角度出發，根據電力系統運行實際情況及能源轉化需求選擇最為適合的物理儲能形式。3種物理儲能技術的優缺點如下，其中抽水儲能的優點為容量較大、成本較低，缺點則是受地理位置及自然條件影響較大，相應的其使用性能有所改變，需要特別考慮這一情況。飛輪儲能能源轉化效率高，可切實有效節約能源轉化時間，且不受外界因素影響，當然需要注意的是，其應用成本較高。壓縮儲能因為是通過風電機作用才實現能源轉換的，所以能源轉化率不是很高，但也能夠滿足電力系統的應用需求。

1.1.3 電磁儲能

電磁儲能作為儲能技術的一種類型，它是將電磁能轉化為電力能源，整個轉化過程非常高效，且能夠為電力系統的良好運行提供充足能源。除此之外，電磁儲能技術還有另外一個優勢，也就是在能源轉化的過程中實時監測電力系統運行的實際情況，尤其是內部電阻和電流的變化情況，進而適當地調整能源轉化程度，以此來保證電力系統有充足電能能源的同時，不會出現能源浪費現象[3]。

1.1.4 相變儲能

與化學儲能、物理儲能以及電磁儲能等儲能技術有所不同的是，相變儲能是通過吸收其他能量并轉化為熱能，以此來滿足電力系統的用電需求。現階段相變儲能技術的形式中，電儲熱是利用水或金屬作用實現能源存儲轉化，其中因水儲能所消耗的成本較低，所以常應用于新能源電力系統中。金屬儲能根據物體形態變化而存儲熱能，根據電力系統的用電需求而快速將熱能轉化為電力能源，其能源轉化率較高。熔融鹽儲能是以鹽為處理對象，對其進行一系列的處理，使之發揮熱導性能，產生熱能，之后轉化為電力能源，以滿足電力系統的應用需求。冰蓄冷儲能則是通過冰蓄冷的方法產生冷能，電力系統內部產生制冷效果，使電力系統可更加高效地應用電力能源。

1.2 儲能技術的作用

回顧分析我國電力系統應用與發展歷程，以往電力系統運行過程中所應用的發電模式，如火力發電和水力發電等，不僅會消耗大量的資源，而且使得電力能源供應不穩定。而隨著科學技術的不斷發展，在先進技術的支持下發電模式更新，能夠對太陽能、風能以及地熱能等能源進行開發與利用，使之轉變為電力能源，以滿足電力系統的用電需求。但從電力系統實際運行情況來看，可再生能源開發利用具有周期性強和穩定性差的缺點，難以保證電力能源供應持續且穩定。針對這一情況，提出的解決方案是根據不同能源的開發特點來合理配置儲能時間，在適合的時間進行不同能源的存儲轉化，以便有充足的電力能源支持電力系統運行。時至今日，所提出且應用的儲能技術可為以上電力系統能源供應予以補充和優化，可為電力系統儲備充足的電力能源，打破電力能源供應受地理環境和自然條件的限制，能夠在山林地區鋪設線路，實現電能供應，并且因為儲能技術的合理應用，使電力系統持續安全、高效地運行，滿足了實際用電需求[4]。

2 新能源電力系統中儲能技術優化應用的措施

相關調查研究顯示，截止到2020年，各項儲能技術均保持良好發展態勢，其中化學儲能裝機占比為5.9%，以抽水儲能為代表的物理儲能裝機占比為91.9%，變相儲能裝機占比為2.2%。這充分說明了當前儲能技術應用以抽水儲能為主，化學儲能發展勢頭良好。總結性分析抽水儲能應用的實際情況，其存在的主要缺點是受地理資源條件限制，能量密度較低等。為了能夠改變此種局面，真正提高儲能技術的應用價值，需根據新能源電力系統應用需求，進一步優化相關技術，具體的做法如下。

2.1 完善系統結構

新能源電力系統發展處于起步階段，儲能系統相關部分還存在缺陷或不足，相應的儲能效果有限。為了盡可能地提高儲能效率，在優化應用儲能技術之際應進一步完善儲能系統結構。也就是相關技術人員應詳細了解新能源電力系統的實際運行情況和儲能系統實際情況，掌握系統內部結構設置情況，從不同角度分析該系統，探究可提高該系統使用性能的方案，大膽創新，積極改進。在此基礎上對儲能系統的配套設備予以全方位地檢修，及時發現設備存在的異常情況，制定切實可行的處理方案，有針對性地處理、消除故障隱患，保證設備運行狀態良好。了解和分析電力系統各個模塊的工作狀態，當存在相關參數設置不符合標準要求的情況時，需及時修正，并注意設置儲能模塊和轉化模塊，使之能夠與儲能系統進行有效銜接，促使后續電力系統運行的過程中可通過模塊操作來控制儲能系統，使之良好運行，實現能源轉化存儲目的[5]。

考慮到相關從業人員整體水平的高低直接影響系統結構調整，為了能夠使之專業化、規范化、合理化地開發和設置電力系統，應組織從業人員進行深度的專業知識與技能學習、業務能力訓練以及新技術學習等，逐步提高從業人員的專業性，使之能夠在實際工作中提出系統結構完善的可行性方案，并加以執行，實現新能源電力系統的升級。

2.2 優化儲能配置

正常情況下，新能源電力系統選定特定儲能技術，后續工作重心放在該項儲能技術的儲能配置上，只有保證儲能技術應用與工作環境和工作方式相匹配，才能夠真正發揮儲能技術的作用，提高能源轉化率、降低能源轉化成本、避免能源浪費。為此，在具體優化儲能配置的過程中，需要從業人員能夠了解儲能技術支持的電力系統運行實際情況，掌握關鍵數據，如電力負荷、轉化速率、電能損耗以及儲能速率等，如若某關鍵數據波動較大，則說明儲能技術配置存在異常情況，需要從業人員深入分析，提出可行性方案，對儲能技術應用予以調整，優化儲能系統，如此即可保證儲能系統持續且良好地運行，實現能源存儲轉化目的，滿足電力系統用電需求。

2.3 加強儲能控制

儲能技術應用于新能源電力系統中可能會出現能源轉化不到位、能源浪費或者電力系統運行不穩定等情況，這充分說明了儲能技術應用效果不佳。為了盡可能地避免此種情況發生，應注重在配置儲能技術之后，還要根據實際工作需要，結合電力系統運行實際情況來制定針對性的、可行性的人工優化控制體系，也就是重點控制儲能系統的運行狀態。

總結以往工作經驗，可知儲能系統運行的過程中內部異常放電現象發生的概率較高，一旦出現此種現象，將會導致能源浪費。從業人員應針對這一情況，綜合分析儲能系統，探究可行性的措施來管控儲能系統，如利用信息技術和自動化技術構建與儲能系統有效銜接的信息化控制系統，利用傳感器來實時監控儲能系統運行，并將采集的數據傳輸到信息化控制系統，整理并分析數據，不僅有利于第一時間發現儲能系統異常情況，發布指令，而且有利于從業人員能夠掌握異常情況，制定可行性的處理方案，對儲能系統予以有針對性的配置，進一步完善該系統，保證其長期良好地運行。

3 結 論

基于本文分析，新能源電力系統的良好發展與儲能技術的有效應用有一定關系。目前，化學儲能、物理儲能、電磁儲能以及相變儲能等多種儲能技術的應用，極大程度上補充了電力系統，使可用的電力能源充足。但深入了解新能源電力系統可知，其運行過程中依舊存在一些不足之處，如可能出現能源浪費、能源轉化率偏低、能源使用效率不高等情況。對此，應當進一步優化儲能技術的應用，如完善儲能系統結構、優化儲能配置、加強儲能控制等，如此既可保證新能源電力系統的良好運行，又能夠提高能源存儲轉化效果，避免能源浪費。