新能源发电系统中储能技术现状与分析

发表时间：2020-10-12T06:06:30.720Z 来源：《中国电业》（发电）》2020年第14期 作者： 许磊

[导读] 随着社会经济的不断进步，新能源发电是全球能源发展的主要方向。在改善其电能输出稳定性的过程中，储能技术得到较大规模的应用，迚而也获得了重要的収展契机。储能技术在电力系统中的作用日益明确，对储能技术及其在电力系统中应用的全面调研和分析，可反映当前储能的发展水平、在电力系统中发展的制约因素，分析未来储能的市场前景和发展趋势。许磊

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摘要：随着社会经济的不断进步，新能源发电是全球能源发展的主要方向。在改善其电能输出稳定性的过程中，储能技术得到较大规模的应用，迚而也获得了重要的収展契机。储能技术在电力系统中的作用日益明确，对储能技术及其在电力系统中应用的全面调研和分析，可反映当前储能的发展水平、在电力系统中发展的制约因素，分析未来储能的市场前景和发展趋势。对国内外的储能技术本身的发展、成本特性、在电力系统中的示范应用进行了调研，对近期储能的研究和应用方向提出了建议，为寻找适合我国电力系统的储能技术及应用路线提供了参考和依据。

关键词：储能技术；电力系统；可再生能源；电源结构 引言

当前，全球气候变暖、大气污染、酸雨蔓延、水体污染、臭氧层破坏、固体废物污染等环境问题日益严重，这对国际能源形势的改变产生了较为深进的影响。新能源异军突起，由于其具有清洁低碳、资源丰富、分布广泛等优点，目前已成为各国能源収展的主流方向。但新能源収电系统间歇性大和可控性差等问题，也一直严重制约其収展。在改善新能源収电系统输出稳定性的过程中，储能技术得到较大规模的应用，迚而也获得了重要的収展契机。储能技术具有削峰填谷的重要作用。在产能高峰期时，可以将未消耗的一部分电能储存起来，待产能低峰期出现时，再将电能释放，用于减轻波动，保证母线电压的变化能够维持在一定安全范围内，使得电网或者负载正常运行。 1储能技术的发展与应用现状

在可再生能源发电及智能电网技术的驱动下，除却受地理条件制约的抽水蓄能技术，多种新型储能技术逐步受到关注，并建成了多项大规模储能示范工程。从全球已有示范工程的功能应用上看，近1/4占比的储能项目应用于可再生能源并网领域，且在项目数与装机容量上均处于快速增长的态势。我国应用于可再生能源并网的累计装机仅次于分布发电及微网领域，增长率为27%，以锂离子电池和液流电池的应用为主，主要用于风电场或集中式风、光电站中以解决弃风、弃光问题，辅助电网安全稳定运行。 2分布式电源分类 2.1水力发电

水力发电在新能源开发中属于最为核心的一种能源，能源的发电效率很高，并且能够循环使用，有利于资源的节省以及重复利用，且该能源属于清洁能源，对环境的影响小。在自然资源中，水力发电能够提供富饶的能量，资源储量丰富，在发电领域有着得天独厚的优势，利用重力通过水所产生能量的发电方式便是水力发电，但发电限制条件较多，例如水电发电会受水域分布的限制，对于区域水资源稀缺的地区水力发电难以进行，且水量大小也成了限制条件之一，该发电方式依赖气候、天气以及降水量等因素，水力发电时常难以像其他发电方式一样提供丰富的电能资源，容易受到地区的季节性因素影响，夏季汛期时能够确保供电正常，但在冬季之后难以确保供电稳定。 2.2太阳能发电

太阳能作为自然资源中较易获取的资源，且在我国有着大面积的分布，每年可获取的时间长，使我国在太阳能发电领域有着极大的发展优势，该资源主要分布于西北地区，例如兰州、西藏自治区、西宁西部以及银川地区等；其次为山西，西宁东部、甘肃以及石家庄北部等，而在东部沿海的许多城市以及武汉等地区太阳能资源较为稀少，川渝地区以及贵州地区更是甚少。根据太阳能分布地区统计，我国有80%的地区太阳能资源富饶，这对我国新型能源的发展有着极大的提升。 3储能技术在新能源发电中的应用 3.1抽水储能技术

抽水储能技术利用低谷电价来储存能量，运行成本较低，由于水资源极易蒸发、泵水耗费功率高等因素，使能量转换效率一般仅达到70%左右。抽水储能技术分传统的江河大坝储能和新型海水抽水储能、地下水抽水储能。传统抽水储能电站需配备上、下游两个储水池，新型海水抽水储能系统的“下储水池”是大海，节省建设费用，但需考虑抽水设备的耐腐蚀性和海洋生物附着等方面的特殊要求。抽水储能

具有储能容量大、运行灵活、出力变率快、运行费用低等优点，但受水文和地质条件的制约，储能电站站址受限制。抽水储能在承担系统调峰、调频和事故备用等方面发挥着极其重要的作用。利用抽水储能电站爬坡速度快、抽水—静止—发电三种状态转换灵活的特点，可作为紧急事故备用、频率调整、负荷跟踪等旋转备用容量。抽水储能电站效益通常只考虑削峰填谷所带来的静态效益。随着电力系统的发展，抽水储能不再仅仅是储能发电，在实际电力系统运行中，承担多种动态任务，获得动态、静态相结合的综合效益。基于系统调峰和旋转备用的综合要求，建立抽水储能电站的容量规划模型，分析抽水储能电站在电力系统运行中的综合效益。 3.2储能技术在光伏并网中的应用

系统瞬时功率平衡水平问题是光伏并网中存在的主要难题，在光伏并网中运用储能技术，在很大程度上能有效的解决这一难题。在光伏并网负载功率等脉动形势下，可有效应用储能技术的无源式并联储能方案，使得蓄电池的充放电电流更加平滑。无源式并联储能方案通常应用于独立光伏系统。另外，也可以应用混合储能系统，对新能源电力系统中的瞬时功率的平衡性进行处理。组合磷酸铁锂电池、超级电容，需要注意的是，超级电容具有很高的功率密度，磷酸铁锂电池具有很大的能量密度，将两者组合之后，应科学合理的设置控制结构和方式，以最大程度的发挥出其效用。据相关的仿真试验结果证明，对于新能源电力系统的运行稳定性问题，适当的应用混合储能系统，可以有效的提高电力系统的运行稳定性。 4能源互联网储能发展趋势

(1）智能电网及能源互联网的架构和运行模式，划分能源互联网中储能技术应用领域，研究电化学储能、储热和储氢等各类型储能技术在各领域及应用场景的适用性。(2）能源互联网中储能在电力辅助服务、微电网、分布式发电以及分布式电源虚拟发电厂中将发挥重要作用，研究电力辅助服务定价和交易机制对储能应用经济性的影响，分析与传统电源、需求侧管理等传统手段的竞争能力，评估电价、补贴等对储能应用经济性的影响。电动汽车大规模推广应用背景下，退役动力电池在能源互联网中梯次利用的经济性和适用场景分析，解决动力电池在能源互联网中的二次利用问题。(3）智慧城市、社区等局域能源网是能源互联网中的主要部分，研究储能在智慧城市、社区多能源供应等能源互联网场景中，储电、储冷、储热和储氢与热电联供机组、热泵和燃料电池等能源转换设备的匹配方式，探讨储能应用方案，研究储能在局部能源交易系统中的运行模式。(4）能源互联网将从根本上解决弃风、弃光等现存问题，采用新能源发电制氢、制热是解决新能源发电消纳作用的重要途径，分析储能在提高大规模新能源利用效率和节能减排效益方面的作用和影响，研究对各类储能技术的定量需求与运行模式。(5）电力体制改革趋势下，研究能源供应模式和商业运行模式可能产生的变革，分析储能市场化应用的影响因素，研究储能技术发展对外界政策和市场环境的需求。 结束语

目前，国内外学者已提出多种合理可行的储能技术，其中大多数技术也已运用到了工程实践之中，但仍暴露出了不少问题。随着新能源収电的规模不断扩大，为保证电网或负载的正常运行，大力研究与収展储能技术是势在必行的方向。 参考文献

[1]高宇.浅析新能源収电接入及对电网规划的影响[J].科学技术创新，2018（31）：191-192.

[2]郭莉，薛贵元，吴晨，等.储能系统应用于削峰填谷的经济敁益分析研究[J].电力需求侧管理，2019，21（5）：31-34. [3]谢国辉，王跃峰.未来我国新能源如何科学収展[N].国家电网报，2019-11-12.