儲能技術在新型配電網建設中的應用研究

摘要：配電網儲能技術能夠有效緩解電網負荷壓力、提升電力系統的靈活性與經濟性，同時在應對突發電力事件、保障供電安全方面發揮關鍵的作用。[ 1]"分析了配電網儲能技術在新型配電網建設項目中的應用價值，并從優選儲能方式、提供多元化服務、儲能動態配置3個層面，探究了配電網儲能技術在新型配電網建設項目中的應用策略，旨在提高配電網自動化與智能化水平，為新型配電網建設中儲能技術的選擇與應用提供理論支撐。

關鍵詞：新型配電網 儲能技術 削峰填谷 電網振蕩

Research on the Application of Energy Storage Technology in the Construction of New Distribution Networks

CHEN Yusheng

State Grid Zhejiang Electric Power Co.， Ltd. Taizhou Power Supply Company， Taizhou， Zhejiang Province， 318000 China

Abstract： Energy storage technology for distribution networks can effectively alleviate the load pressure on the power grid， improve the flexibility and economy of the power system， and play a key role in responding to sudden power events and ensuring power supply safety. This article analyzes the application value of energy storage technology in new distribution network construction projects， and explores the application strategies of energy storage technology in new distribution network construction projects from three aspects： optimizing energy storage methods， providing diversified services， and dynamically configuring energy storage. The aim is to improve the automation and intelligence level of distribution networks and provide theoretical support for the selection and application of energy storage technology in new distribution network construction.

Key Words： New type of distribution network; Energy storage technology; Peak load shifting; Grid oscillation

近年來，儲能技術在我國電力行業得到廣泛應用，已成為新型配電網的重要組成部分，能夠有力支撐配電網平穩運行，改善配電網運維條件。但儲能技術實踐應用期間，常存在應用思路模糊、配置方案不合理、服務模式單一等問題。為此，要進一步發揮網儲能技術優勢，提高新型配電網的穩定性，調節能力和供電質量，有效平衡電網負荷，特別是在高峰時段能夠迅速響應并釋放存儲的電能，從而降低電網的壓力。

1 配電網儲能技術的應用價值[ 2]

1.1削峰填谷

用戶用電需求具備波動特性，使配電網運行過程存在高峰期與低谷期，高峰期電力負荷相對較重，低谷期電力負荷相對較輕。根據配電網歷史運維數據來看，高峰期時，配電網承受較大運行壓力，可能出現線路過載、電壓波動、電力設備過載等問題；低谷期時，電力設備利用率明顯下滑，致使一部分電力能源被浪費，間接提高了平均用電成本。

配電網儲能技術應用期間，基于用戶用電需求，動態切換儲能裝置工作模式。在高峰期，執行放電任務，充分滿足用戶用電需求；在低谷期，執行充電任務，把超出用戶用電需求的多余電能進行臨時存儲。這一功效統稱為削峰填谷，有助于平衡配電網負荷和減輕高負荷時段的運行壓力^[1]。此外，新型配電網普遍接入大規模分布式能源，如接入光伏電站和風電場，使配電網高峰負荷與峰谷差額增加，傳統機械儲能技術已無法滿足實際需求。推薦采取充放電速度更快、容量更大的電化學儲能技術和超級電容器儲能技術，構建混合儲能系統。

1.2抑制電網振蕩

電網振蕩形成原因復雜，電力設備與線路故障失效、負荷規模驟然變化、大規模接入分布式能源等都可能會出現電網振蕩現象，導致電能質量與配電網運行穩定性下降，也會出現電壓波動情況，還有小概率出現配電網崩潰和大范圍停電事件。儲能技術憑借其快速響應特性，可以根據配電網運行工況變化，迅速執行充放電任務，通過平衡功率波動來解決電網振蕩問題。

新型配電網建設期間，要求儲能系統和配網自動化系統保持穩定的信息交互狀態，同步把配電網在線監測數據反饋給儲能控制系統，實時監控配電網運行狀況，識別到振蕩信號；或在配電網出現電壓突變、負荷突變等特殊情況后，即刻調整儲能裝置工作狀態，按照配電網運行情況，動態調節充/放電速率，利用反向阻尼力來抵消一部分或全部振蕩能量，提高電網穩定系數，預防停電事件出現，延長電力設備與線路使用壽命^[2]。

1.3消納分布式能源

大規模接入分布式能源時，分布式能源本身具備出力狀況波動的局限性，輸出功率取決于所處區域氣候條件，輸出功率隨機波動，總體出力狀況難以和配電網負荷規模長期保持匹配狀態，如果處理狀況超出負荷功率，則會引起功率倒送問題，集中出現在配電網負荷低谷時段。

儲能技術應用期間，分布式能源側和電網側均部署儲能系統，通過儲能裝置執行充電任務，以更為高效地消納分布式能源，避免多余電能被無效浪費，并在配電網負荷功率較大的高峰時段釋放倒送功率，從而減輕配電網的運行負擔。

1.4緊急供電

配電網運行期間，受電力設備老化嚴重、復雜運行環境等多重因素影響，偶爾會出現輸電線路與發電機組故障失效的問題，由此引起大范圍停電事件和長時停電事件，造成嚴重經濟損失。

隨著儲能技術的落地應用，可以把儲能系統視為一種特殊的配電網應急電源。出現上述問題而導致配電網停電后，儲能裝置執行放電任務，負責在短時間內向配電網負荷繼續供電，直至儲能裝置完全釋放電能或停電問題得到解決。

1.5延緩配網升級

近年來，由于電力需求快速增長，配電網負荷規模有所增加，早期建成的配電網容量有限，已無法滿足實際用電需求。同時，若對現有配電網進行擴容改建，地會產生高昂成本，提高實際用電成本，加重電網企業經營負擔。

在現有配電網基礎上，儲能技術能夠額外提供電力支持，無需立即對配電網進行擴容改建，同樣可以滿足未來一段時間內的用戶用電需求。簡單來講，把儲能系統視為配電網的多余容量，在高峰時段控制儲能裝置放電，通過調節儲能裝置充放電過程，可以起到平衡電網負荷的作用，也有助于減少發電機組調整次數，進而降低發電機組啟停成本、延長使用壽命。

2 配電網儲能技術的應用策略

2.1優選儲能方式

儲能技術呈現出多元化發展趨勢，儲能形式眾多，主要分為機械儲能、電磁儲能、變相儲能和電化學儲能，還可以進一步細分為抽水蓄能、飛輪儲能、鉛酸電池儲能等多種形式。在新型配電網建設階段，必須全面收集項目資料信息，對經濟適用性與技術可行性加以驗證，結合實際條件來選擇儲能形式。

（1）抽水蓄能形式。其工作原理是：配電網低谷時段，消耗多余電能，把水體抽送至上游大壩；配電網高峰時段，把水體從上游大壩泄流至下游水電站，先期存儲的電能通過水電發電形式進行釋放。抽水蓄能平均運行效率在70%～85%不等，持續時間為4～10 h，有儲存功率大、能量密度中等、響應速度慢、使用壽命長的特點。對抽水蓄能電站選址提出嚴格要求，多用于周邊分布上游水壩、下游水電站的配電網項目，重新修建抽水蓄能電站會產生高昂成本^[3]。

（2）鉛酸電池、鎳氫電池在內的電化學儲能形式。配備若干蓄電池組作為儲能裝置，通過化學反應來存儲、釋放電能，具備能量密度高、充放電效率高、建設周期短、使用壽命長、適用范圍廣的優勢，且平均儲能成本在合理區間，也是當前最為主流的儲能形式。

（3）超級電容儲能形式。該儲能形式基于雙電層原理來實現，具備充放電效率高、儲能設備使用壽命長、響應速度快的優點，但卻存在能量密度低的局限性，可以作為一項輔助儲能技術。目前，在新型配電網項目，主要采取復合儲能形式，以電化學儲能技術為主，以超級電容儲能技術為輔助，復合儲能系統同時兼具能量密度高、充放電效率高、響應速度快的核心優勢。

2.2提供多元化服務

在早期配電網項目，儲能系統僅提供單一服務，以削峰填谷作為核心應用場景，長期維持配電網平穩運行狀況，取得顯著應用成果。但儲能技術應用潛力并未得到完全發掘，應用范圍有待擴大，技術應用水準有待提升。對此，在新型配電網建設階段，應把提供多元化服務作為儲能技術應用思路，通過提供多元化服務來提高收益水平，服務內容包括負荷跟蹤與緊急備用、分時段共享儲能、輔助新能源接入。

2.2.1負荷跟蹤與緊急備用

基于配電網運行狀況來控制儲能裝置。在配電網正常工況下，提供負荷跟蹤服務，執行充放電任務，維持電網供需平衡狀態。在配電網故障時刻，儲能服務模式從負荷跟蹤變更為緊急備用，持續執行放電任務，充分釋放儲能裝置剩余電量，直至配電網恢復供電后，儲能裝置方可切換到充電模式^[4]。

2.2.2分時段共享儲能

以儲能低效率利用時段作為輔助準則，便于結算儲能收益。儲能系統在負荷高峰時段執行放電任務，既可以滿足負荷跟蹤服務供電要求、解決配電網供電緊張問題，還可以創造額外經濟效益^[5]。儲能系統在負荷低谷時段執行充電任務，此時電費計價標準偏低，有助于把控總體儲能成本。

2.2.3輔助新能源接入

新能源即為分布式能源。對于大規模接入分布式能源的新型配電網，在分布式能源側部署儲能裝置，用于平抑分布式能源功率波動，避免配電網承受劇烈沖擊影響。提前設定分布式能源輸出功率的標準值，以實際功率、標準功率偏差情況作為儲能控制依據。當實際功率超出標準值時，執行充電任務；當實際功率不足標準值時，執行放電任務。

2.3儲能動態配置

要轉變儲能技術的應用思路，以移動儲能模式取代傳統的固定儲能模式，以“即插即用”作為儲能裝置的移動配置準則，在配電網區域內建設儲能配送中心，以安拆流程簡便的蓄電池組作為儲能裝置，配電網運行場景發生改變時，把儲能裝置送往配送中心維護保養，并根據下一運行場景需求，在配電網各處節點區域重新配置儲能裝置，根據實際需求來優化配置儲能容量及功率。

合理規劃配電網運行場景是儲能資源動態配置的重要前提。當前主要基于季度變化或負荷有序聚類分析方法來劃分配電網運行場景。以基于季度變化的場景劃分方法為例，配電網負荷規模具備季節性特征，劃分為春季、夏季、秋季、冬季四種配電網運行場景。在春季場景，多數儲能裝置集中配置在承載工業負荷的線路末端；在夏季場景，儲能裝置主要部署在承載居民負荷與工業負荷的線路末端，均衡分配儲能資源；在秋季場景，多數儲能裝置部署在承載商業負荷與居民負荷的線路末端，其余儲能裝置部署在承載工業負荷的線路末端；在冬季場景，工業負荷量有所增加，儲能裝置集中部署在承載工業負荷的線路末端。

3 結語

綜上所述，健全配電網儲能技術應用體系，科學配置儲能資源，是加快新型配電網建設步伐的重要一環，也是改善配電網運行狀況的關鍵。電網企業與工作人員都應加強對配電網儲能技術的應用力度，以深挖技術應用價值作為應用思路，貫徹落實優選儲能形式、提供多元儲能服務、儲能動態配置3項應用策略，助力我國電力行業的可持續發展。

參考文獻

[1]章鑫琨，戴科星.配電網儲能技術在新型配電網建設中的應用研究[J].辦公自動化，2024，29（21）：91-93.

[2]黃海泉，黃曉巍，姜望，等.新型配電網分布式儲能系統方案及配置研究綜述[J].南方能源建設，2024，11（04）：42-53.

[3]杜向陽.基于場景劃分的配電網儲能動態配置規劃方法研究[D]. 重慶：重慶大學，2023.

[4]朱家煒.配電網光伏系統儲能優化配置及網絡物理攻擊研究[D]. 太原：太原理工大學，2020.

[5]華明，譚景明，周楊兵，等.基于儲能技術的復雜有源配電網供電可靠性分析[J].自動化技術與應用，2024，43（2）：178-182.