多重應(yīng)用場景下的新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)

裴淼

國華（江西）新能源有限責(zé)任公司 江西 南昌 330006

傳統(tǒng)的儲能系統(tǒng)，整體類型較為單一，并且儲能方式?jīng)]有得到有效創(chuàng)新，電化學(xué)儲能就成為了最為重要的儲能形式之一。但現(xiàn)階段，我國儲能技術(shù)得到了全面的發(fā)展，電力系統(tǒng)中逐漸融入了類型差異化的儲能系統(tǒng)，并且在電力系統(tǒng)當(dāng)中起到了重要作用。現(xiàn)階段，新能源與可再生能源成為電力系統(tǒng)的主要能源動力，在儲存技術(shù)中，技術(shù)的路線較為單一，所以在多重場景應(yīng)用中存在問題，所以工作人員必須全面分析儲能技術(shù)優(yōu)勢，為新能源系統(tǒng)提供技術(shù)保障，使我國電力系統(tǒng)發(fā)展能夠全面順應(yīng)時代潮流。

1 儲能技術(shù)的重要意義

1.1 符合新的電力能源結(jié)構(gòu)變革

“雙碳”主要包含了碳達(dá)峰以及碳中和兩部分內(nèi)容，“雙碳”目標(biāo)的普及，推動著我國新能源發(fā)展結(jié)構(gòu)的整體變化。為了全面滿足“雙碳”的現(xiàn)實目標(biāo)，傳統(tǒng)的能源結(jié)構(gòu)主要以化石能源作為核心體系，并且該體系將在未來被新能源所替代，比如生活中常見的風(fēng)力、潮汐、光電、地?zé)岬鹊龋履茉吹陌l(fā)展對于可持續(xù)發(fā)展理念的落實具有重要影響，也是推動國家綠色發(fā)展的基礎(chǔ)與保障。新能源具有兩大特點，即為隨機(jī)性以及波動性，所以在新能源發(fā)展過程中，勢必面臨著一定挑戰(zhàn)，只有針對新能源特點進(jìn)行全面分析，保障可能技術(shù)能夠全面滿足新時期電力能源結(jié)構(gòu)變革，才能夠確保可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹落實，使其成為推動電力行業(yè)長遠(yuǎn)發(fā)展的重要保障[1]。儲能技術(shù)是電力系統(tǒng)創(chuàng)新中需要重點考慮的技術(shù)類型之一，技術(shù)人員需要針對電力系統(tǒng)具體情況進(jìn)行技術(shù)應(yīng)用穩(wěn)定性分析，儲能作為彈性資源，針對供電過程中存在的部分問題能夠進(jìn)行有效解決，比如新能源系統(tǒng)規(guī)模擴(kuò)大導(dǎo)致穩(wěn)定性存在隱患問題，對于電力系統(tǒng)而言，儲能技術(shù)的應(yīng)用也是拓展新能源吸納容量的重要手段。

1.2 電力系統(tǒng)容量資源的進(jìn)一步限制

隨著社會的發(fā)展，各領(lǐng)域?qū)τ陔娏Y源需求量日益擴(kuò)大，電力負(fù)荷也隨之加重，所以電力系統(tǒng)面臨著一系列問題，只有有效擴(kuò)展實際需求，才能夠保障電力輸送、變電、配電等環(huán)節(jié)的安全性與穩(wěn)定性，全面提升電力資源品質(zhì)。隨著國家的現(xiàn)代化建設(shè)，土地資源越發(fā)緊張，所以相關(guān)建設(shè)征收實際操作越發(fā)困難，并且對于環(huán)境也提出了更高的要求，因此諸多矛盾在該背景下充分顯現(xiàn)，比如傳統(tǒng)電力系統(tǒng)過分依賴線路、變電站等等內(nèi)容擴(kuò)大電容量，導(dǎo)致矛盾升級，所存在的實際差距也不斷提升。儲能系統(tǒng)具有可調(diào)節(jié)性，屬于十分靈活的資源類型，并且對于改善負(fù)荷峰值具有十分重要的作用，不僅能夠有效減少電容量與負(fù)荷之間存在的矛盾差異性，還能夠全面保障電力資源輸送過程中的整體品質(zhì)。所以技術(shù)人員必須全面保障儲能的負(fù)荷性能，確保電力資源容量以及技術(shù)應(yīng)用效率的穩(wěn)步提升。

1.3 能夠滿足更高的用電質(zhì)量需求

現(xiàn)階段，國家對于電力行業(yè)以及電力資源相關(guān)工作擁有明確規(guī)定，改革委員會針對用電環(huán)境進(jìn)行了優(yōu)化倡導(dǎo)，所以在技術(shù)應(yīng)用過程中必須保障供電的整體安全性，確保電力資源品質(zhì)能夠滿足生活以及生產(chǎn)需求[2]。隨著我國現(xiàn)代化建設(shè)發(fā)展，精密制造業(yè)也得到了助力，一定程度上帶動著電力行業(yè)的整體進(jìn)步，但隨之而來的問題是，各領(lǐng)域以及各行業(yè)對于電力資源品質(zhì)擁有了更高的追求，新能源儲備技術(shù)的有效應(yīng)用，不僅能夠推動電力系統(tǒng)高效工作，還能夠全面保障供電可靠性，最大程度上減少電力輸送環(huán)節(jié)中可能存在的安全隱患問題，還能夠一定程度上保障用電效率與品質(zhì)，讓電力資源全面滿足不同的用電需求，推動我國電力行業(yè)長久穩(wěn)定發(fā)展。

2 儲能技術(shù)的方式

2.1 飛輪儲能方式

飛輪儲能的原理是利用旋轉(zhuǎn)體旋轉(zhuǎn)過程中產(chǎn)生的動能，經(jīng)過能量轉(zhuǎn)化，將動能變?yōu)閮δ埽w輪儲能的電力資源釋放必須有動能的參與，通過動能將旋轉(zhuǎn)過程中釋放的能量進(jìn)行電能轉(zhuǎn)換，在該環(huán)節(jié)中，技術(shù)人員需要注重飛輪速度，確保電極驅(qū)動帶來的實際作用，保障飛輪儲能的有效應(yīng)用。想要發(fā)揮出飛輪儲能方式的實際作用，就必須針對環(huán)境進(jìn)行合理控制，真空環(huán)境對于風(fēng)力具有影響，并且還能夠有效降低動能在轉(zhuǎn)換過程中的損耗，全面保障了飛輪儲能系統(tǒng)的速度與效率，極大程度上延長了系統(tǒng)的運行時間。但飛輪儲能系統(tǒng)也存在一定缺陷，比如在系統(tǒng)維護(hù)過程中，電力企業(yè)需要投入大量資金進(jìn)行設(shè)備系統(tǒng)的維護(hù)，對于企業(yè)經(jīng)濟(jì)效益最大化具有一定影響。

2.2 抽水儲能方式

現(xiàn)階段，抽水儲能方式在我國儲能技術(shù)中占有重要地位，與其他儲能技術(shù)方式相比，抽水儲能技術(shù)在我國應(yīng)用時間較長，整體技術(shù)應(yīng)用趨于成熟，技術(shù)人員對于抽水儲能方式的掌握更加全面，并且能夠保障抽水儲能工作的高效開展，我國許多地區(qū)已經(jīng)普及抽水儲能方式，效果顯著[3]。抽水儲能方式的有效運用，需要工作人員在堤壩上游進(jìn)行水庫建設(shè)，并且還需要針對下游水庫進(jìn)行協(xié)調(diào)。當(dāng)電力負(fù)荷壓力低于標(biāo)準(zhǔn)水平時，工作人員需要利用抽水裝置進(jìn)行抽水工作，將下游水庫中的水資源調(diào)動至上游水庫當(dāng)中，以此實現(xiàn)抽水儲能方式的有效開展。相反情況下，一旦電力負(fù)荷壓力高于標(biāo)準(zhǔn)時，工作人員就需要利用上游水庫進(jìn)行發(fā)電，在這種情況下的能量轉(zhuǎn)化效率較低，整體轉(zhuǎn)換概率通常只能達(dá)到75%左右，并且實際操作過程復(fù)雜，工作過程中還需要面臨一系列問題。總而言之，水庫的建設(shè)選址對于抽水儲能工作的開展具有直接影響，水庫的建設(shè)不是一日之功，所以想要確保抽水儲能方式的合理應(yīng)用，就必須重視水庫建設(shè)工作，并且該手段的操作過程較為復(fù)雜，水資源上下游調(diào)度難度較大，并且該方式不適用于全部地區(qū)，所以無法進(jìn)行大面積推廣使用。就現(xiàn)階段抽水儲能工作而言，工程選址以及電力輸送的環(huán)境要求較高，地形地貌也是影響電力資源生產(chǎn)傳輸?shù)闹匾蛩刂唬贿m宜的地形地貌直接導(dǎo)致著電力資源傳輸過程中的浪費與消耗，不利于電力系統(tǒng)長久發(fā)展。

2.3 壓縮空氣儲能方式

壓縮空氣儲能方式的實際應(yīng)用，相較于其他技術(shù)而言局限性較小，所以在我國電力系統(tǒng)當(dāng)中具有良好的發(fā)展前景，能夠在一定范圍內(nèi)得到大規(guī)模推廣使用。壓縮空氣儲能方式的主要原理是將日常多余的電力資源進(jìn)行儲存，當(dāng)出現(xiàn)電力負(fù)荷過低的情況，工作人員就能夠利用壓縮空氣儲能技術(shù)實現(xiàn)空氣的壓縮，當(dāng)電力負(fù)荷過大時，工作人員就能夠?qū)⑻崆皟Υ娴膲嚎s空氣進(jìn)行示范，以此實現(xiàn)汽輪機(jī)的運作，保障汽輪機(jī)能夠繼續(xù)進(jìn)行發(fā)電工作，全面保障供電系統(tǒng)的正常運行。壓縮空氣儲能方式特點諸多，不僅工作效率能夠得到有效提升，并且整體使用年限還能夠得到提高，且儲能效率快，通常轉(zhuǎn)化工作能夠?qū)崿F(xiàn)70%以上。但壓縮空氣儲能方式涉及諸多系統(tǒng)細(xì)節(jié)，并且工作人員還需要針對電力峰值進(jìn)行全面分析，除此之外還需要充分考慮當(dāng)?shù)氐淖匀画h(huán)境以及氣候變化問題。

2.4 電化學(xué)儲能方式

電化學(xué)儲能方式顧名思義，就是利用化學(xué)性質(zhì)進(jìn)行儲能工作，儲能環(huán)節(jié)涉及諸多類型各異的電池，比如常見的鈉硫電池、鉛酸電池等等，不同電池的化學(xué)性質(zhì)存在顯著差異性，在具體選擇上需要工作人員進(jìn)行全面分析。在不同類型的電池中，鉛酸電池是十分常見的電池種類之一，不僅在電化學(xué)儲能中得到了十分廣泛的應(yīng)用，并且儲能類型綜合性較強(qiáng)。電化學(xué)儲能方式的有效應(yīng)用，能夠極大程度上提高電容量，工作人員能夠利用串并聯(lián)等方式進(jìn)行電池排序組合。但就實際情況而言，電化學(xué)儲能方式的應(yīng)用也存在一定缺陷，比如電池使用壽命較短，一旦電池使用達(dá)到上限，廢棄電池很難進(jìn)行處理，十分容易造成環(huán)境污染等一系列問題，不利于可持續(xù)發(fā)展理念的貫徹落實[4]。現(xiàn)階段，相關(guān)領(lǐng)域?qū)τ陔娀瘜W(xué)儲能技術(shù)的研究項目越來越多，尤其是近幾年，電化學(xué)儲能技術(shù)的優(yōu)勢逐漸展現(xiàn)，不僅體積小、靈活性高，更方便進(jìn)行分布式開發(fā)，有效降低能源消耗的同時減小負(fù)荷峰值導(dǎo)致的一系列問題，所以在我國擁有較好的發(fā)展前景。

2.5 超級電容儲能方式

超級電容儲能方式就是利用電化學(xué)雙電層理論，針對電容儲能進(jìn)行了深度剖析，屬于新型儲能手段之一，在我國應(yīng)用時間較短。超級電容儲能方式的有效應(yīng)用，能夠為電力系統(tǒng)提供脈沖功率，當(dāng)電擊表面達(dá)到理想狀態(tài)時，極化反應(yīng)就會返回實際作用，電解質(zhì)中的異性離子會被電荷所吸引，從而投入到工作狀態(tài)當(dāng)中。在超級電容儲能方式的應(yīng)用中，異性電子與電極會產(chǎn)生一定關(guān)系，電子始終吸附于電極表面，從而達(dá)到一種雙層電容狀態(tài)。在具體應(yīng)用過程中，超級電容儲能技術(shù)通常被運用于時間較短的高峰值、高功率場景下，不僅能夠有效穩(wěn)定電荷負(fù)載，還能夠起到降低電壓、防止干擾的實際作用。

2.6 超導(dǎo)儲能方式

超導(dǎo)儲能方式就是利用超導(dǎo)體組成線圈，通過磁場作用進(jìn)行能力的儲存，這樣一個能力轉(zhuǎn)化過程就是超導(dǎo)儲存方式的表現(xiàn)。超導(dǎo)儲存方式的應(yīng)用，能夠在功率傳輸?shù)倪^程中針對能量進(jìn)行不斷轉(zhuǎn)化，整體包含容積較大，所以轉(zhuǎn)化速度較快，并且還能實現(xiàn)功率補(bǔ)償，全面保障了能量轉(zhuǎn)換過程中的利用率。科學(xué)有效的超導(dǎo)儲存方式的應(yīng)用，不僅能夠針對頻率進(jìn)行有效調(diào)節(jié)，還能夠全面實現(xiàn)功率補(bǔ)償作用，有效保障了高功率運行過程中的穩(wěn)定性，全面保障了電力系統(tǒng)的穩(wěn)定發(fā)展。

3 儲能技術(shù)定位

儲能技術(shù)在電力系統(tǒng)中的有效應(yīng)用，能夠全面實現(xiàn)電能之間的有效轉(zhuǎn)化，還能夠?qū)㈦娏Y源進(jìn)行有效儲存，不僅能夠全面解決新能源應(yīng)用過程中存在的隨機(jī)性已經(jīng)波動性問題，還能夠平衡新能源與電力系統(tǒng)之間的功率矛盾問題。儲能系統(tǒng)屬于靈活調(diào)節(jié)資源，所以在儲能技術(shù)應(yīng)用過程中，工作人員需要控制好功率尺度的調(diào)節(jié)，并且需要針對電力系統(tǒng)與新能源存在的矛盾沖突進(jìn)行合理分析，確保儲能系統(tǒng)的電力存儲能力，全面滿足電力系統(tǒng)運行的實際需求。技術(shù)人員需要針對不同類型的儲能技術(shù)進(jìn)行科學(xué)選擇以及合理分析，并且還需要針對儲能技術(shù)的不同類型進(jìn)行充分考量，其中包含技術(shù)的核心參數(shù)、指標(biāo)等內(nèi)容，細(xì)節(jié)方面需要考慮到功率問題、續(xù)航時間、轉(zhuǎn)化效率等內(nèi)容。工作人員想要全面掌握以上內(nèi)容，就需要進(jìn)行多重應(yīng)用場景模擬，以下針對具體模擬狀況進(jìn)行系統(tǒng)分析。首先是在傳統(tǒng)的儲能工藝路線中，具體內(nèi)容包含飛輪以及超級電容儲能設(shè)備，這種情況下需要要求設(shè)備擁有較快的反應(yīng)能力，為電力系統(tǒng)運行提供額外的調(diào)頻，保障新能源電力系統(tǒng)運行中的穩(wěn)定性。在具體的場景應(yīng)用中，為了有效解決新能源中存在的功率波動問題，全面保障配電設(shè)備的整體效率，必須重視存儲設(shè)備反應(yīng)速度問題，讓設(shè)備能夠更好地處理電荷與電力資源轉(zhuǎn)換。現(xiàn)階段，最具有代表性的就是鋰電池化學(xué)反應(yīng)的使用。技術(shù)人員需要針對大型電網(wǎng)充氣峰值、負(fù)荷調(diào)節(jié)等內(nèi)容進(jìn)行全面分析，保障大功率、大容量、長存儲時間，為多重應(yīng)用場景的有效使用提供基礎(chǔ)保障。新能源電力系統(tǒng)的儲能技術(shù)有效應(yīng)用需要儲能系統(tǒng)具有較高的吞吐量、良好的使用壽命以及良好的資源環(huán)境特點，因此結(jié)合現(xiàn)有的儲能技術(shù)路線，提出電化學(xué)儲能和超容量相結(jié)合的組合儲能的應(yīng)用方案，滿足大功率、大功率需求是必要的。

4 多重應(yīng)用場景下新能源電力系統(tǒng)的儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)

新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)作為接收波動特征的能源類型，在儲能過程中必須有效分解浮動上下的功率值，并且還需要保障存儲的能源能夠全面滿足電能一系列工作的實際需求，除此之外，技術(shù)人員還需要確保儲能技術(shù)能夠被用于多重場景當(dāng)中，所以必須針對儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)進(jìn)行科學(xué)分析，設(shè)計出擁有超級電容的鋰電池儲能技術(shù)，為電力系統(tǒng)穩(wěn)定運行提供全面的保障，確保大功率、高性能的技術(shù)應(yīng)用模式。創(chuàng)新型的儲能技術(shù)設(shè)計，其中包含著鋰電池以及超級電容兩大部分，為了全面保障電池的整體協(xié)調(diào)性，設(shè)計人員需要針對結(jié)構(gòu)設(shè)計進(jìn)行科學(xué)分析，將涉及重點置于分布式拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)當(dāng)中，以此保障技術(shù)創(chuàng)新的科學(xué)性以及有效性[5]。想要將新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)有效應(yīng)用于多重場景當(dāng)中，就必須考慮到能量轉(zhuǎn)換這一關(guān)鍵性問題，所以在設(shè)計過程中，設(shè)計人員能夠?qū)⒛芰哭D(zhuǎn)化過程分為新能源電機(jī)、儲能、釋放三大階段。技術(shù)人員需要針對能量守恒定律進(jìn)行思考，并根據(jù)電力系統(tǒng)的具體能量轉(zhuǎn)化情況進(jìn)行針對性分析，確保新能源電機(jī)能夠為多場景下的新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)應(yīng)用提供基礎(chǔ)設(shè)備保障。其次，技術(shù)人員還需要針對多重場景的不同需求進(jìn)行全面分析，針對壓縮電能進(jìn)行最大份額的有效計算，確保儲能技術(shù)能夠在多重場景中起到實際作用。最后，設(shè)計人員需要針對儲能裝置的能量釋放給予重視，科學(xué)合理利用高壓空氣，確保電能的有效釋放。通過三大階段的整體創(chuàng)新，全面保障新能源電力系統(tǒng)能源之間的有效轉(zhuǎn)換，保障技術(shù)應(yīng)用效果。

5 結(jié)束語

綜上所述，我國新能源電力系統(tǒng)儲能技術(shù)在多重場景應(yīng)用中還存在部分問題，技術(shù)人員需要全面掌握儲能技術(shù)的實際意義，并針對現(xiàn)階段常見的儲能方式進(jìn)行全面分析，確保儲能方式的合理選擇，保障技術(shù)應(yīng)用的有效性。在此基礎(chǔ)上，設(shè)計人員需要全面分析儲能技術(shù)的具體定位，并有效加強(qiáng)新能源電力系統(tǒng)的儲能拓?fù)浣Y(jié)構(gòu)設(shè)計，為電力系統(tǒng)的高效穩(wěn)定運行提供堅實保障，全面推動我國新能源市場的整體發(fā)展，促進(jìn)可持續(xù)發(fā)展理念的全面落實。